এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “Cu-তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে অ্যানোডের ভর হ্রাস ও ক্যাথোডের ভর বৃদ্ধি পায় কেন?” — 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।
Cu-তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে অ্যানোডের ভর হ্রাস ও ক্যাথোডের ভর বৃদ্ধি পায় কেন?
Cu তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে দ্রবণে ক্যাটায়নরূপে Cu²⁺ ও H⁺ আয়ন এবং অ্যানায়নরূপে SO₄²⁻ ও OH⁻ আয়ন উপস্থিত থাকে। এখন Cu তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণে তড়িৎপ্রবাহ পাঠালে ক্যাথোডে একই সঙ্গে Cu²⁺ এবং H⁺ আয়ন আকর্ষিত হয়। তড়িৎ রাসায়নিক শ্রেণিতে H-এর নীচে Cu থাকে অর্থাৎ H⁺ আয়ন অপেক্ষা Cu²⁺-এর ইলেকট্রন গ্রহণ করার প্রবণতা বেশি হওয়ায় Cu²⁺ আয়ন ক্যাথোড থেকে দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে Cu-পরমাণুতে পরিণত হয় ও Cu-রূপে ক্যাথোডে সঞ্চিত হয়, তাই ক্যাথোডের ভর বৃদ্ধি পায়।
আবার, SO₄²⁻ ও OH⁻ আয়ন উভয়ই অ্যানোডে আকর্ষিত হয়। কিন্তু SO₄²⁻ ও OH⁻ আয়নের ইলেকট্রন ত্যাগ করার চেয়ে Cu পরমাণুর দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ আয়নে পরিণত হয়ে দ্রবণে চলে আসা সহজ। তাই Cu পরমাণু অ্যানোড থেকে দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ আয়নরূপে দ্রবণে চলে আসে। ফলে অ্যানোডের Cu ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং এর ভর হ্রাস পায়।
ক্যাথোড বিক্রিয়া – Cu²⁺(aq) + 2e → Cu(s)
অ্যানোড বিক্রিয়া – Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে শুধু কপার (Cu) জমা হয়, হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) নির্গত হয় না কেন?
তড়িৎ রাসায়নিক শ্রেণিতে যে ধাতু বেশি নিচে থাকে (যার ডিসচার্জ করার প্রবণতা বেশি), তার আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতু রূপে জমা হতে বেশি পছন্দ করে। তড়িৎ রাসায়নিক শ্রেণিতে কপার (Cu), হাইড্রোজেন (H) এর নিচে অবস্থান করে। এর মানে হলো, Cu²⁺ আয়নের ইলেকট্রন গ্রহণ করে Cu -তে পরিণত হওয়ার প্রবণতা H⁺ আয়নের চেয়ে বেশি। তাই ক্যাথোডে Cu²⁺ আয়ন প্রাধান্য পেয়ে জমা হয় এবং H⁺ আয়নগুলি দ্রবণেই থেকে যায়।
CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে কত গ্রাম কপার জমা হলে, অ্যানোডে ঠিক একই পরিমাণ কপার ক্ষয় পায় কেন?
হ্যাঁ, এটি ফ্যারাডের তড়িৎবিশ্লেষণের সূত্র অনুসারে হয়। তড়িৎবিশ্লেষণ কোষে যে পরিমাণ বিদ্যুৎপ্রবাহ (চার্জ) চলে, তা সমান হয়। ক্যাথোডে Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu বিক্রিয়ায় একটি Cu পরমাণু জমার জন্য ২টি ইলেকট্রন প্রয়োজন। অন্যদিকে, অ্যানোডে Cu → Cu²⁺ + 2e⁻ বিক্রিয়ায় একটি Cu পরমাণু দ্রবীভূত হতে ২টি ইলেকট্রন দান করে। যেহেতু ইলেকট্রনের সংখ্যা সমান, তাই ক্যাথোডে জমা Cu পরমাণুর সংখ্যা এবং অ্যানোড থেকে দ্রবীভূত Cu পরমাণুর সংখ্যাও সমান হয়। ফলে ভরের পরিবর্তনও সমান হয়।
Cu-তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে অ্যানোডে OH⁻ বা SO₄²⁻ আয়নের পরিবর্তে শুধুমাত্র কপার (Cu) কেন ভাঙে?
এটি নির্ভর করে অ্যানোডের প্রকৃতির উপর। এখানে অ্যানোডটি নিজেই সক্রিয় কপার (Cu) ধাতু দিয়ে তৈরি। একটি সক্রিয় ধাতু অ্যানোড হিসেবে কাজ করলে, ধাতুটি দ্রবীভূত হয়ে আয়ন তৈরি করতে (অক্সিডাইজড হতে) OH⁻ বা SO₄²⁻-এর চেয়ে বেশি পছন্দসই। সহজ ভাষায়, কপার পরমাণুর ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ হওয়ার প্রবণতা, OH⁻ বা SO₄²⁻ -এর ইলেকট্রন ত্যাগ করার প্রবণতার চেয়ে বেশি। তাই অ্যানোড থেকে Cu দ্রবীভূত হয়।
Cu-তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে ক্যাথোডের ভর কেন বৃদ্ধি পায়?
ক্যাথোডে Cu²⁺ আয়নগুলি ইলেকট্রন গ্রহণ করে (নিষ্কাষিত হয়) এবং তামার (Cu) কঠিন স্তর হিসেবে জমা হয়। যেহেতু ধাতব তামা ক্যাথোড পৃষ্ঠে যোগ হয়, তাই এর ভর বৃদ্ধি পায়।
Cu-তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে অ্যানোডের ভর কমে যাওয়ার কারণ কী?
অ্যানোড তৈরি করা তামার (Cu) পরমাণুগুলি ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu²⁺ আয়নে পরিণত হয় এবং দ্রবণে চলে যায়। এইভাবে অ্যানোডের তামা ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, ফলে এর ভর হ্রাস পায়।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “Cu-তড়িৎদ্বারের সাহায্যে CuSO₄ দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের ফলে অ্যানোডের ভর হ্রাস ও ক্যাথোডের ভর বৃদ্ধি পায় কেন?” — 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