এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “প্লাটিনাম তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে কী ঘটে তা ক্যাথোড ও অ্যানোডে বিক্রিয়াসমূহ লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “তড়িৎপ্রবাহ ও রাসায়নিক বিক্রিয়া” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
প্লাটিনাম তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে কী ঘটে তা ক্যাথোড ও অ্যানোডে বিক্রিয়াসমূহ লেখো।
প্লাটিনাম তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ – কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণের বিয়োজন নিম্নলিখিতভাবে ঘটে –
CuSO₄ ⇌ Cu²⁺ + SO₄²⁻; H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻
এখন Pt তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে CuSO₄ দ্রবণে তড়িৎপ্রবাহ পাঠালে ক্যাথোডে একই সঙ্গে Cu²⁺ ও H⁺ আয়ন আকর্ষিত হয়। কিন্তু তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে H -এর নীচে Cu থাকে অর্থাৎ H⁺ আয়ন অপেক্ষা Cu²⁺ আয়নের ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা বেশি হওয়ায় দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে Cu²⁺, ধাতব Cu-এ পরিণত হয় অর্থাৎ ক্যাথোডে Cu-ধাতু জমা হয়।
অন্যদিকে SO₄²⁻ ও OH⁻ আয়ন অ্যানোডে আকর্ষিত হয়। কিন্তু SO₄²⁻ অপেক্ষা OH⁻ আয়নের অ্যানোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা বেশি হওয়ায় এটি অ্যানোডে গিয়ে প্রয়োজনীয় ইলেকট্রন বর্জন করে করে OH মূলকে পরিণত হয়। OH মূলকগুলি পরস্পর যুক্ত হয়ে H₂O ও O₂ -তে পরিণত হয়। অর্থাৎ অ্যানোডে অক্সিজেন পাওয়া যায়।
ক্যাথোড বিক্রিয়া – Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
অ্যানোড বিক্রিয়া – OH⁻ – e⁻ → OH; 4OH → 2H₂O + O₂↑
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
প্লাটিনাম তড়িদ্দ্বার বলতে কী বোঝায়? এটি ব্যবহারের বিশেষত্ব কী?
প্লাটিনাম (Pt) একটি নিষ্ক্রিয় (inert) বা অপ্রতিক্রিয়াশীল তড়িদ্দ্বার। এর অর্থ হলো, এটি তড়িৎবিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নিজে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে না। এটি কেবল ইলেকট্রন স্থানান্তরের জন্য একটি পৃষ্ঠ বা মাধ্যম হিসেবে কাজ করে। এটি ব্যবহার করলে দ্রবণে উপস্থিত আয়নগুলোরই জারণ-বিজারণের প্রবণতা অনুযায়ী বিক্রিয়া ঘটে, তড়িদ্দ্বারের উপাদানের সাথে বিক্রিয়া ঘটে না।
কপার সালফেট দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) মুক্ত না হয়ে কপার (Cu) ধাতু জমা হয় কেন?
এটি নির্ভর করে তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণির (electrochemical series) উপর। তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে কপার (Cu²⁺/Cu) হাইড্রোজেন (H⁺/H₂) এর নিচে অবস্থান করে। এর অর্থ হলো, Cu²⁺ আয়ন H⁺ আয়নের তুলনায় ইলেকট্রন গ্রহণ করে সহজে ধাতুতে পরিণত হতে পারে (Cu²⁺ -এর বিজারণ ক্ষমতা H⁺ -এর চেয়ে বেশি)। তাই ক্যাথোডে Cu²⁺ আয়ন প্রাধান্য সহকারে বিজারিত হয়ে কপার ধাতু জমা হয়।
অ্যানোডে সালফেট আয়ন (SO₄²⁻) এর পরিবর্তে অক্সিজেন গ্যাস (O₂) মুক্ত হয় কেন?
জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে অ্যানোডে যে আয়নটি ইলেকট্রন ত্যাগ করা সবচেয়ে সহজ (সহজে জারিত হয়) সেই বিক্রিয়াটিই ঘটে। OH⁻ আয়ন, SO₄²⁻ আয়নের তুলনায় অনেক সহজে জারিত হয়ে অক্সিজেন গ্যাস ও পানি উৎপন্ন করে। তাই অ্যানোডে OH⁻ আয়নের জারণের প্রক্রিয়াই প্রধান বিক্রিয়া হিসেবে ঘটে।
তড়িদ্দ্বার হিসেবে প্লাটিনামের পরিবর্তে তামা (Cu) এর দণ্ড ব্যবহার করলে অ্যানোডের বিক্রিয়ায় কী পরিবর্তন হত?
হ্যাঁ, অ্যানোডের বিক্রিয়া সম্পূর্ণরূপে পরিবর্তিত হয়ে যেত। তামার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করলে তা সক্রিয় (reactive) তড়িদ্দ্বারে পরিণত হয়। এই ক্ষেত্রে, দ্রবণে থাকা OH⁻ বা SO₄²⁻ আয়নগুলোর জারণের চেয়ে তামার তড়িদ্দ্বারটিই নিজে জারিত হওয়ার জন্য বেশি আগ্রহী হয়। ফলে অ্যানোড বিক্রিয়া হবে –
1. অ্যানোড বিক্রিয়া (তামার তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করলে) – Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻
2. এই প্রক্রিয়ায় অ্যানোডের তামার দণ্ড ধীরে ধীরে ক্ষয়প্রাপ্ত হবে এবং Cu²⁺ আয়ন দ্রবণে মুক্ত হবে। অ্যানোডে কোনো গ্যাস (O₂) মুক্ত হবে না।
তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে দ্রবণের pH বা অম্লত্ব-ক্ষারকত্বের কী পরিবর্তন হয়?
হ্যাঁ, পরিবর্তন হয়। অ্যানোডে OH⁻ আয়ন ব্যবহৃত হওয়ার কারণে দ্রবণে OH⁻ আয়নের ঘনত্ব কমে যায় এবং H⁺ আয়নের আপেক্ষিক ঘনত্ব বেড়ে যায়। এর ফলে দ্রবণটি ধীরে ধীরে অম্লীয় হয়ে উঠবে।
তড়িৎবিশ্লেষণের মাধ্যমে বিশুদ্ধ কপার ধাতু প্রস্তুতিতে সাধারণত কোন তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করা হয়?
তড়িৎবিশ্লেষণের মাধ্যমে বিশুদ্ধ কপার (Electrolytic Refining of Copper) প্রস্তুত করার সময় সাধারণত –
1. অ্যানোড হিসেবে – অশুদ্ধ কপারের (Impure Copper) দণ্ড ব্যবহার করা হয়।
2. ক্যাথোড হিসেবে – বিশুদ্ধ কপারের (Pure Copper) পাতলা পাত ব্যবহার করা হয়।
3. বিশ্লেষ্য হিসেবে – অম্লীয় কপার সালফেট (CuSO₄ + H₂SO₄) দ্রবণ ব্যবহার করা হয়।
এই পদ্ধতিতে অ্যানোডের অশুদ্ধ Cu জারিত হয়ে Cu²⁺ আয়নে পরিণত হয় এবং ক্যাথোডে সেই Cu²⁺ আয়ন বিজারিত হয়ে বিশুদ্ধ Cu হিসেবে জমা হয়।
ক্যাথোডে জমা হওয়া কপার ধাতুর রং কেমন হবে?
ক্যাথোডে (ঋণাত্মক তড়িদ্দ্বারে) জমা হওয়া কপার ধাতু লাল-বাদামি রঙের হবে এবং এটি তড়িদ্দ্বারের গায়ে একটি প্রলেপ বা স্তর হিসেবে জমা হবে।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “প্লাটিনাম তড়িদ্দ্বার ব্যবহার করে কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে কী ঘটে তা ক্যাথোড ও অ্যানোডে বিক্রিয়াসমূহ লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “তড়িৎপ্রবাহ ও রাসায়নিক বিক্রিয়া” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। আশা করি এই আর্টিকেলটি আপনাদের জন্য উপকারী হয়েছে। আপনাদের কোনো প্রশ্ন বা অসুবিধা থাকলে, আমাদের সাথে টেলিগ্রামে যোগাযোগ করতে পারেন, আমরা উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। তাছাড়া, নিচে আমাদের এই পোস্টটি আপনার প্রিয়জনের সাথে শেয়ার করুন, যাদের এটি প্রয়োজন হতে পারে। ধন্যবাদ।
মন্তব্য করুন