এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “লোহায় মরচে ধরার কারণ উল্লেখ করো।” — 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।
লোহায় মরচে ধরার কারণ উল্লেখ করো।
অথবা, লোহাতে মরচে সৃষ্টির সময় সম্পন্ন হওয়া বিক্রিয়াগুলি লেখো।
অথবা, লোহায় মরিচা ধরার কারণ কী? রাসায়নিক বিক্রিয়ার সাহায্যে ব্যাখ্যা করো।
লোহায় মরচে ধরার কারণ – লোহায় মরচে ধরার ব্যাপারে অনেক মতবাদ প্রচলিত আছে। বিজ্ঞানী ল্যাম্বার্ট মরচে ধরার তড়িৎ-রাসায়নিক মতবাদ প্রচার করেন। তাঁর মতে, নিম্নতর জারণসম্পন্ন যেসব অশুদ্ধি কণা (বিশেষ করে কার্বন) সাধারণ লোহায় থাকে, সেই অশুদ্ধি, লোহার কণা এবং জলকণা মিশে অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র তড়িৎ-কোশ সৃষ্টি করে। এই তড়িৎ-কোশে লোহা অ্যানোড ও অশুদ্ধিগুলি ক্যাথোডের কাজ করে। জল বা জলীয় বাষ্প তড়িৎবিশ্লেষ্য রূপে কাজ করে।
বিক্রিয়া – প্রথমে অ্যানোড লোহার পরমাণু ইলেকট্রন ত্যাগ করে Fe²⁺ আয়নে জারিত হয়ে জলে দ্রবীভূত হয়। জলের বিয়োজনে উৎপন্ন H⁺ আয়ন (H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻) ক্যাথোডে থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করে H₂ গ্যাস উৎপন্ন করে। উৎপন্ন হাইড্রোজেন কিছুটা দ্রবীভূত অক্সিজেন অথবা বায়ুর অক্সিজেনের বিজারিত করে জলে পরিণত করে। এইভাবে OH⁻ আয়নের আধিক্য হয়।
অ্যানোড – Fe – 2e → Fe²⁺
ক্যাথোড – H⁺ + e → H; H + H → H₂
2H⁺ + 2e → 2[H]; 2[H] + ½ O₂ → H₂O
জলের হাইড্রক্সিল আয়ন এবং উৎপন্ন ফেরাস আয়ন (Fe²⁺) একত্রে যুক্ত হয়ে ফেরাস হাইড্রক্সাইড গঠন করে। ফেরাস হাইড্রক্সাইড বায়ুর অক্সিজেন দ্বারা জারিত হয়ে সোদক ফেরিক অক্সাইড বা মরচেতে পরিণত হয়।
Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂
4Fe(OH)₂ + O₂ → [2Fe₂O₃, 3H₂O] + H₂O
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
লোহায় মরচে ধরার মূল কারণ কী?
লোহায় মরচে ধরার মূল কারণ একটি তড়িৎ–রাসায়নিক বিক্রিয়া। এই বিক্রিয়ার জন্য তিনটি উপাদান একসঙ্গে উপস্থিত থাকা প্রয়োজন – লোহা (Fe), জল বা বাতাসে থাকা আর্দ্রতা (H₂O), অক্সিজেন (O₂)।
মরচে ধরার ক্ষেত্রে অশুদ্ধির ভূমিকা কী?
বিশুদ্ধ লোহা অপেক্ষা অশুদ্ধ লোহা (যেমন – ইস্পাত) অনেক দ্রুত মরচে ধরে। অশুদ্ধি (বিশেষত কার্বন) এবং লোহার কণা জলের উপস্থিতিতে অসংখ্য ক্ষুদ্র তড়িৎকোষ (electrochemical cell) তৈরি করে। এই কোষে লোহার পরমাণুগুলি অ্যানোড এবং অশুদ্ধিগুলি ক্যাথোড হিসেবে কাজ করে। এর ফলে জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া ত্বরান্বিত হয় এবং মরচে ধরা দ্রুত ঘটে।
মরচে ধরার প্রক্রিয়ায় অ্যানোডে কী বিক্রিয়া ঘটে?
অ্যানোডে লোহার পরমাণুগুলি জারিত হয়ে ফেরাস আয়ন (Fe²⁺) তৈরি করে এবং দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে।
বিক্রিয়া – Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
মরচে ধরার প্রক্রিয়ায় ক্যাথোডে কী বিক্রিয়া ঘটে?
ক্যাথোডে জলে দ্রবীভূত H⁺ আয়ন অ্যানোড থেকে আগত ইলেকট্রন গ্রহণ করে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) উৎপন্ন করে। পরে এই হাইড্রোজেন বাতাসের অক্সিজেনের সঙ্গে বিক্রিয়া করে পুনরায় জল তৈরি করে।
বিক্রিয়াগুলো –
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
Fe(OH)₂ থেকে মরচে (Fe₂O₃·xH₂O) কীভাবে গঠিত হয়?
অ্যানোডে উৎপন্ন Fe²⁺ আয়ন এবং ক্যাথোডে গঠিত OH⁻ আয়নের বিক্রিয়ায় ফেরাস হাইড্রোক্সাইড [Fe(OH)₂] তৈরি হয়। এই পদার্থ বাতাসের অক্সিজেনের সংস্পর্শে এসে সহজেই জারিত হয়ে হাইড্রেটেড ফেরিক অক্সাইডে (Fe₂O₃·xH₂O) রূপান্তরিত হয়, যাকে মরচে বলে।
বিক্রিয়াগুলো –
Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)₂(s)
4Fe(OH)₂(s) + O₂(g) → 2Fe₂O₃·3H₂O(s) + H₂O(l) (মরচে)
মরচে ধরার তড়িৎ–রাসায়নিক মতবাদ কে প্রস্তাব করেছিলেন?
লোহায় মরচে ধরার তড়িৎ–রাসায়নিক মতবাদটি প্রথম বিজ্ঞানী ল্যাম্বার্ট (Lambert) প্রস্তাব করেন।
মরচে গঠনের সামগ্রিক প্রক্রিয়া কেন একটি জারণ প্রক্রিয়া?
মরচে গঠনের প্রক্রিয়ায় লোহা (Fe) ধীরে ধীরে Fe⁰ অবস্থা থেকে Fe³⁺ জারণ অবস্থায় রূপান্তরিত হয়। যেহেতু এই প্রক্রিয়ায় লোহার জারণ সংখ্যা বৃদ্ধি পায়, তাই এটি একটি জারণ প্রক্রিয়া।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “লোহায় মরচে ধরার কারণ উল্লেখ করো।” — 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