এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “ধাতব অক্সাইড থেকে কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে ধাতু নিষ্কাশনে উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজনের কারণ লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “ধাতুবিদ্যা” অংশ থেকে নেওয়া হয়েছে। মাধ্যমিক পরীক্ষা এবং বিভিন্ন চাকরির পরীক্ষায় এই প্রশ্নটি প্রায়ই আসে, তাই এটি শিক্ষার্থীদের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
ধাতব অক্সাইড থেকে কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে ধাতু নিষ্কাশনে উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজনের কারণ লেখো।
ধাতব অক্সাইড যখন ধাতু এবং অক্সিজেনে বিয়োজিত হয় তখন বিক্রিয়াটি তাপশোষক বা তাপগ্রাহী বিক্রিয়া (endothermic)। অতএব এই বিক্রিয়াকে সামনের দিকে পরিচালনা করতে অতিরিক্ত তাপশক্তির প্রয়োজন হয়। কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে প্রকৃত বিজারক পদার্থ হল কার্বন মনোক্সাইড। এখন কার্বন ডাইঅক্সাইড এবং কার্বন থেকে কার্বন মনোক্সাইড উৎপাদনের বিক্রিয়াটি উভমুখী। যখন কার্বন মনোক্সাইড অক্সিজেনের সঙ্গে বিক্রিয়া করে কার্বন ডাইঅক্সাইড উৎপাদন করে তখন প্রচুর তাপ নির্গত হয়। এই তাপ ধাতব অক্সাইড-এর বিয়োজনে সহায়তা করে।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
ধাতব অক্সাইডের কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে উচ্চ তাপমাত্রার মূল কারণ কী?
উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজনের মূল কারণ দুটি –
1. ধাতব অক্সাইডের বিয়োজন বিক্রিয়া নিজেই তাপগ্রাহী (Endothermic) – ধাতব অক্সাইডকে ধাতু ও অক্সিজেনে ভাঙ্গার জন্য প্রচুর তাপশক্তির প্রয়োজন হয়।
2. কার্বন মনোক্সাইড (CO) গঠন নিশ্চিত করা – কার্বন (C) এবং কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO₂) থেকে কার্বন মনোক্সাইড (CO) উৎপাদনের বিক্রিয়াটি উভমুখী এবং তাপগ্রাহী। উচ্চ তাপমাত্রা এই বিক্রিয়াটিকে ডানদিকে (CO উৎপাদনের দিকে) পরিচালিত করে, যা প্রকৃত বিজারক।
কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে প্রকৃত বিজারক কী? এটি কীভাবে কাজ করে?
প্রকৃত বিজারক হল কার্বন মনোক্সাইড (CO) গ্যাস। এটি ধাতব অক্সাইড (যেমন, Fe₂O₃) থেকে অক্সিজেন নিয়ে নিজে জারিত হয়ে কার্বন ডাইঅক্সাসাইড (CO₂) গ্যাসে পরিণত হয়। এই বিক্রিয়াটি তাপমুক্তি করে, যা চুল্লিতে প্রয়োজনীয় তাপশক্তি বজায় রাখতে সাহায্য করে।
উদাহরণ – Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
ধাতব অক্সাইডের কার্বন-বিজারণ একটি উভমুখী বিক্রিয়া। এই উভমুখীতার কারণ কী?
প্রকৃতপক্ষে, পুরো প্রক্রিয়াটি একাধিক বিক্রিয়ার সমন্বয়। মূল উভমুখী বিক্রিয়াটি হচ্ছে কার্বন (C) এবং কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO₂) এর মধ্যে – C + CO₂ ⇌ 2CO
এই বিক্রিয়াটি উভমুখী, কারণ উচ্চ তাপমাত্রায় এটি সামনের দিকে (CO উৎপাদন) এবং পিছনের দিকে (CO₂ উৎপাদন) উভয় দিকেই চলতে পারে। এই CO গ্যাসই পরে ধাতব অক্সাইড (যেমন – Fe₂O₃) কে বিজারিত করে ধাতুতে পরিণত করে।
লোহার আকরিক থেকে লোহা নিষ্কাসনের সময় ব্লাস্ট ফার্নেসে যে প্রচণ্ড তাপের সৃষ্টি হয়, সেই তাপের প্রধান উৎস কী?
তাপের প্রধান উৎস হল কোকের (কার্বনের) দহন। ব্লাস্ট ফার্নেসের নিচের দিকে গরম বাতাস প্রবেশ করানো হলে, নিম্নলিখিত তাপ উৎপাদী বিক্রিয়াগুলো ঘটে – C + O₂ → CO₂ (অত্যধিক তাপ নির্গত হয়)
এই বিক্রিয়ায় উৎপন্ন তাপই পুরো ফার্নেসে উচ্চ তাপমাত্রা বজায় রাখে, যা ধাতব অক্সাইডের বিয়োজন এবং CO গঠনের জন্য অপরিহার্য।
সকল ধাতব অক্সাইড কি কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে নিষ্কাশন করা যায়? ব্যাখ্যা করো।
না, সকল ধাতব অক্সাইড নয়। খুব সক্রিয় ধাতু যেমন অ্যালুমিনিয়াম (Al), সোডিয়াম (Na), পটাসিয়াম (K) ইত্যাদির অক্সাইডগুলি কার্বনের চেয়ে বেশি সক্রিয়। তাই কার্বন এই ধাতুগুলিকে তাদের অক্সাইড থেকে বিজারিত করতে পারে না। এই ধাতুগুলি নিষ্কাশনের জন্য আরও শক্তিশালী বিজারণ পদ্ধতি, যেমন – তড়িৎ-বিশ্লেষণ (Electrolysis) ব্যবহার করা হয়। কার্বন-বিজারণ পদ্ধতি মধ্যম সক্রিয়তার ধাতু যেমন দস্তা (Zn), লোহা (Fe), টিন (Sn) ইত্যাদির ক্ষেত্রে প্রযোজ্য।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “ধাতব অক্সাইড থেকে কার্বন-বিজারণ পদ্ধতিতে ধাতু নিষ্কাশনে উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজনের কারণ লেখো।” — নিয়ে আলোচনা করেছি। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের অষ্টম অধ্যায় “পদার্থের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্মসমূহ” -এর “ধাতুবিদ্যা” 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