এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “CuSO₄ -এর জলীয় দ্রবণকে নিয়ে যথাক্রমে Pt ও Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে তড়িৎবিশ্লেষণ করা হল। ক্যাথোডে প্রতিকক্ষেত্রে কী ঘটবে?” — 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।
CuSO₄ -এর জলীয় দ্রবণকে নিয়ে যথাক্রমে Pt ও Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে তড়িৎবিশ্লেষণ করা হল। ক্যাথোডে প্রতিকক্ষেত্রে কী ঘটবে?
Pt তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে – Pt তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে CuSO₄ -এর জলীয় দ্রবণকে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে দ্রবণে Cu²⁺ ও H⁺ ক্যাটায়ন এবং SO₄²⁻ ও OH⁻ অ্যানায়ন উৎপন্ন করে। তড়িৎপ্রবাহের ফলে H⁺ অপেক্ষা Cu²⁺ আয়নের ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা বেশি হওয়ায় Cu²⁺ আয়ন ক্যাথোডে যায় এবং প্রয়োজনীয় ইলেকট্রন গ্রহণের মাধ্যমে ধাতব Cu-এ পরিণত হয় এবং ক্যাথোডে ধাতব Cu জমা হয়।
বিয়োজন বিক্রিয়া – CuSO₄ ⇌ Cu²⁺ + OH⁻; H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻
ক্যাথোড বিক্রিয়া – Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে – Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে CuSO₄ -এর জলীয় দ্রবণে তড়িৎপ্রবাহ চালনা করলে H⁺ আয়ন অপেক্ষা Cu²⁺ কম তড়িৎ ধনাত্মকধর্মী হওয়ায় ক্যাথোডে H⁺ -এর তুলনায় Cu²⁺ দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতব Cu -রূপে সঞ্চিত হয়। ফলে ক্যাথোড পুরু হয় এবং এর ওজন বৃদ্ধি পায়।
ক্যাথোড বিক্রিয়া – Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
CuSO₄ -এর জলীয় দ্রবণে H⁺ আয়ন থাকা সত্ত্বেও ক্যাথোডে কেন Cu²⁺ আয়ন মুক্ত হয়?
তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণীতে (electrochemical series) কোনো মৌলের অবস্থান যত নীচে থাকে, তার ক্যাটায়নের ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হওয়ার প্রবণতা তত বেশি হয়। এই শ্রেণীতে কপার (Cu), হাইড্রোজেনের (H) নীচে অবস্থান করে। একারণে, জলীয় দ্রবণে H⁺ এবং Cu²⁺ উভয় আয়ন উপস্থিত থাকলেও, Cu²⁺ আয়নের ইলেকট্রন গ্রহণ করার প্রবণতা H⁺ আয়নের চেয়ে অনেক বেশি। তাই ক্যাথোডে H⁺ আয়নের পরিবর্তে Cu²⁺ আয়ন বিজারিত হয়ে কপার (Cu) ধাতু জমা হয়।
প্ল্যাটিনাম (Pt) এবং কপার (Cu) তড়িৎদ্বারের মধ্যে মূল পার্থক্য কী?
প্ল্যাটিনাম (Pt) এবং কপার (Cu) তড়িৎদ্বারের মধ্যে মূল পার্থক্য হলো তড়িৎদ্বার দুটির সক্রিয়তায়।
1. Pt তড়িৎদ্বার (নিষ্ক্রিয়) – প্ল্যাটিনাম একটি নিষ্ক্রিয় (inert) তড়িৎদ্বার। এটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় নিজে অংশ নেয় না, শুধু ইলেকট্রন পরিবহনের মাধ্যম হিসেবে কাজ করে।
2. Cu তড়িৎদ্বার (সক্রিয়) – কপার একটি সক্রিয় (active) তড়িৎদ্বার। এটি নিজে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নিতে পারে। এক্ষেত্রে অ্যানোড হিসেবে ব্যবহৃত কপার জারিত হয়ে দ্রবণে Cu²⁺ আয়ন হিসেবে দ্রবীভূত হতে পারে।
প্ল্যাটিনাম (Pt) এবং কপার (Cu) তড়িৎদ্বারের ক্ষেত্রে অ্যানোডে (Anode) কী বিক্রিয়া ঘটবে?
অ্যানোডের বিক্রিয়া তড়িৎদ্বারের প্রকৃতির ওপর নির্ভর করে।
1. Pt তড়িৎদ্বার ব্যবহার করলে – অ্যানোডে SO₄²⁻ এবং জল থেকে প্রাপ্ত OH⁻ আয়ন আকৃষ্ট হয়। OH⁻ আয়নের ইলেকট্রন বর্জন করার প্রবণতা SO₄²⁻ থেকে বেশি হওয়ায়, OH⁻ জারিত হয়ে অক্সিজেন গ্যাস (O₂) ও জল উৎপন্ন করে। এর ফলে দ্রবণটি ধীরে ধীরে আম্লিক (acidic) হয়ে পড়ে। 4OH− − 4e− → 2H2O+ O2↑
2. Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করলে – এক্ষেত্রে কপার অ্যানোড নিজে একটি সক্রিয় তড়িৎদ্বার হওয়ায়, OH⁻ বা SO₄²⁻ আয়নের আগে কপার পরমাণুই ইলেকট্রন বর্জন করে জারিত হয় এবং Cu²⁺ আয়ন রূপে দ্রবণে চলে আসে। Cu(s) − 2e− → Cu2+(aq)
কেন Pt তড়িৎদ্বার ব্যবহার করলে দ্রবণের নীল রঙ ফ্যাকাশে হয়ে যায়, কিন্তু Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করলে হয় না?
দ্রবণের নীল রঙ Cu²⁺ আয়নের ঘনত্বের উপর নির্ভর করে।
1. Pt তড়িৎদ্বারের ক্ষেত্রে – ক্যাথোড থেকে Cu²⁺ আয়ন ক্রমাগত কপার ধাতু হিসেবে জমা হতে থাকে, কিন্তু অ্যানোডে নতুন করে কোনো Cu²⁺ আয়ন উৎপন্ন হয় না। ফলে দ্রবণে Cu²⁺ আয়নের ঘনত্ব কমতে থাকে এবং দ্রবণের নীল রঙ ধীরে ধীরে ফ্যাকাশে হয়ে যায়।
2. Cu তড়িৎদ্বারের ক্ষেত্রে – ক্যাথোডে যে হারে Cu²⁺ আয়ন জমা হয়, ঠিক সেই হারেই অ্যানোড থেকে কপার পরমাণু Cu²⁺ আয়নে পরিণত হয়ে দ্রবণে মিশতে থাকে। ফলে দ্রবণে Cu²⁺ আয়নের ঘনত্ব স্থির থাকে। একারণে দ্রবণের নীল রঙের কোনো পরিবর্তন হয় না।
প্ল্যাটিনাম (Pt) ও কপার (Cu) তড়িৎদ্বার—উভয় ক্ষেত্রেই কি ক্যাথোডে একই বিক্রিয়া হয়?
হ্যাঁ, উভয় ক্ষেত্রেই ক্যাথোডের বিক্রিয়া একই থাকে। Cu2+ আয়ন দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে কপার (Cu) ধাতুতে পরিণত হয়। Cu2+ + 2e− → Cu(s)
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “CuSO₄ -এর জলীয় দ্রবণকে নিয়ে যথাক্রমে Pt ও Cu তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে তড়িৎবিশ্লেষণ করা হল। ক্যাথোডে প্রতিকক্ষেত্রে কী ঘটবে?” — 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