এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “ধাতু নিষ্কাশনে তড়িৎবিশ্লেষণের প্রয়োগ উদাহরণসহ উল্লেখ করো।” — 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।

ধাতু নিষ্কাশনে তড়িৎবিশ্লেষণের প্রয়োগ উদাহরণসহ উল্লেখ করো।
ধাতু নিষ্কাশন – যেসব ধাতু তীব্র তডিৎ-ধনাত্মকধর্মী (সোডিয়াম, পটাশিয়াম, ক্যালশিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম প্রভৃতি) সেই ধাতুগুলির ক্লোরাইড, অক্সাইড বা হাইড্রক্সাইডকে তাপ প্রয়োগে বিগলিত করে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে ধাতু নিষ্কাশিত হয়। যেমন – অ্যালুমিনার (Al₂O₃) তড়িৎবিশ্লেষণ করে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশন করা হয়। অ্যালুমিনার (20%) সঙ্গে 60% ক্রায়োলাইট (AlF₃, 3NaF) ও 20% ফ্লুওস্পার (CaF₂) মিশিয়ে 900°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে মিশ্রণটি গলে যায়। এরপর তার মধ্যে গ্রাফাইট তডিদ্দ্বারের মাধ্যমে তডিৎচালনা করলে ক্যাথোডে অ্যালুমিনিয়াম মুক্ত হয়।
AlF₃, 3NaF → AlF₃ + 3NaF; AlF₃ ⇌ Al³⁺ + 3F⁻
Al₂O₃ ⇌ 2Al³⁺ + 3O²⁻
ক্যাথোড বিক্রিয়া – 2Al³⁺ + 6e → 2Al;
অ্যানোড বিক্রিয়া – 3O²⁻ – 6e → 3O; 3O + 3O → 3O₂
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
ধাতু নিষ্কাশনে তড়িৎবিশ্লেষণ পদ্ধতি কেন ব্যবহার করা হয়?
অত্যন্ত সক্রিয় বা তীব্র তড়িৎ-ধনাত্মক ধাতু (যেমন – সোডিয়াম, পটাশিয়াম, ক্যালসিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম) তাদের যৌগ থেকে বিজারণ করে নিষ্কাশন করা খুবই কঠিন। সাধারণ বিজারক যেমন কার্বন এদের নিষ্কাশনে অকার্যকর। তাই, সরাসরি তড়িৎশক্তি ব্যবহার করে শক্তিশালী বিজারণ ঘটানো হয়, যা তড়িৎবিশ্লেষণের মাধ্যমে সম্ভব।
অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনে অ্যালুমিনার (Al₂O₃) সাথে ক্রায়োলাইট ও ফ্লুওরস্পার কেন মেশানো হয়?
অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনে অ্যালুমিনার (Al₂O₃) সাথে ক্রায়োলাইট ও ফ্লুওরস্পার কেন মেশানো হয় কারণ —
1. গলনাঙ্ক হ্রাস – খাঁটি অ্যালুমিনার গলনাঙ্ক প্রায় 2050°C, যা শিল্পক্ষেত্রে অত্যন্ত ব্যয়বহুল। ক্রায়োলাইট মেশানোর ফলে মিশ্রণের গলনাঙ্ক প্রায় 900°C-এ নেমে আসে, যা শক্তি সাশ্রয় করে।
2. তড়িৎ পরিবাহিতা বৃদ্ধি – খাঁটি অ্যালুমিনা তড়িৎ পরিবাহিতায় দুর্বল। ক্রায়োলাইট মিশ্রণটিকে ভালোভাবে তড়িৎ পরিবহন করতে সাহায্য করে।
3. দ্রবীভূতকারী – ক্রায়োলাইট অ্যালুমিনাকে ভালোভাবে দ্রবীভূত করে, ফলে তড়িৎবিশ্লেষণ প্রক্রিয়া কার্যকর হয়।
তড়িৎবিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় অ্যানোড (গ্রাফাইট) কেন ক্ষয়প্রাপ্ত হয়?
অ্যানোডে মুক্ত হওয়া অক্সিজেন (O₂) উচ্চ তাপমাত্রায় গ্রাফাইট (কার্বন) -এর সাথে বিক্রিয়া করে কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্যাস তৈরি করে। এই বিক্রিয়ার ফলে গ্রাফাইট অ্যানোড ধীরে ধীরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং নিয়মিত পরিবর্তন করতে হয়।
বিক্রিয়া – C (গ্রাফাইট) + O₂ → CO₂
সোডিয়াম বা ক্যালসিয়ামের মতো ধাতু কীভাবে তড়িৎবিশ্লেষণ দ্বারা নিষ্কাশন করা হয়?
সোডিয়াম ও ক্যালসিয়াম সাধারণত তাদের গলিত ক্লোরাইড লবণ (NaCl বা CaCl₂) -এর তড়িৎবিশ্লেষণের মাধ্যমে নিষ্কাশন করা হয়।
1. ক্যাথোডে – Na⁺ + e⁻ → Na (সোডিয়াম ধাতু)
2. অ্যানোডে – 2Cl⁻ → Cl₂ (গ্যাস) + 2e⁻
এক্ষেত্রেও গলনাঙ্ক কমানোর জন্য অন্যান্য লবণ মেশানো হয়।
তড়িৎবিশ্লেষণ কোষে ক্যাথোড ও অ্যানোড কীভাবে চিহ্নিত করা হয় এবং সেখানে কী কী বিক্রিয়া ঘটে?
তড়িৎবিশ্লেষণ কোষে ক্যাথোড – ঋণাত্মক তড়িদ্দ্বার। এখানে ধনাত্মক আয়ন (ক্যাটায়ন) ইলেকট্রন গ্রহণ করে (বিজারণ) এবং ধাতু হিসেবে জমা হয়। উদাহরণ – Al³⁺ + 3e⁻ → Al
তড়িৎবিশ্লেষণ কোষে অ্যানোড – ধনাত্মক তড়িদ্দ্বার। এখানে ঋণাত্মক আয়ন (অ্যানায়ন) ইলেকট্রন ত্যাগ করে (জারণ) এবং গ্যাসীয় উপজাত হিসেবে বের হয়। উদাহরণ – 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻
অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনের সময় অ্যানোডে শুধু অক্সিজেন গ্যাসই কেন উৎপন্ন হয়? ফ্লোরিন (F₂) গ্যাস কেন নয়?
এটি আয়নগুলির তড়িৎ-বিভব (Electrode Potential) -এর ওপর নির্ভর করে। অক্সাইড আয়ন (O²⁻) ফ্লোরাইড আয়ন (F⁻) -এর তুলনায় সহজে জারিত হয়। F⁻ আয়নকে জারিত করা অনেক বেশি কঠিন। ফলে অ্যানোডে O²⁻ আয়ন অক্সিজেন গ্যাস দেয়, কিন্তু F⁻ আয়ন জারিত হয় না।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “ধাতু নিষ্কাশনে তড়িৎবিশ্লেষণের প্রয়োগ উদাহরণসহ উল্লেখ করো।” — 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