এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “গলিত ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইড দ্রবণে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে ধাতু সঞ্চিত হয়। কিন্তু এদের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে ধাতু পাওয়া যায় না 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।
গলিত ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইড দ্রবণে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে ধাতু সঞ্চিত হয়। কিন্তু এদের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে ধাতু পাওয়া যায় না কেন?
গলিত ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইড দ্রবণে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইডগুলি বিয়োজিত হয় এবং ক্ষার ধাতুর ক্যাটায়নগুলি ক্যাথোডে গিয়ে ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয়। ফলে ক্যাথোডে ক্ষার ধাতু সঞ্চিত হয়।
কিন্তু এদের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইডগুলির সঙ্গে কিছুটা পরিমাণ জলও আয়নিত হয়, ফলে দ্রবণে ক্ষার ধাতুর ক্যাটায়নের সঙ্গে H⁺ আয়নও উৎপন্ন হয়।
কিন্তু তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে ক্ষার ধাতুগুলির অবস্থান হাইড্রোজেনের ওপরে হওয়ায় ক্ষার ধাতুর ক্যাটায়ন অপেক্ষা H⁺ আয়ন আগে ক্যাথোডে গিয়ে ইলেকট্রন গ্রহণ করে H পরমাণুতে এবং পরে দুটি H পরমাণু পরস্পর যুক্ত হয়ে হাইড্রোজেন অণুতে পরিণত হয়। অর্থাৎ ক্যাথোডে H₂ গ্যাস উৎপন্ন হয়। তাই ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে ধাতু পাওয়া যায় না।
যেমন – গলিত NaCl -এর তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে Na ধাতু পাওয়া যায়।
ক্যাথোড বিক্রিয়া – Na⁺(l) + e⁻ → Na(s)
আবার NaCl -এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে H₂ গ্যাস পাওয়া যায়।
ক্যাথোড বিক্রিয়া – H⁺(aq) + e⁻ → H, H + H → H₂(g)↑
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
গলিত NaCl এবং NaCl -এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণের প্রধান পার্থক্য কী?
গলিত NaCl -এর তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে সোডিয়াম (Na) ধাতু জমা হয়। অন্যদিকে, NaCl -এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) নির্গত হয়।
কেন NaCl -এর জলীয় দ্রবণে ক্যাথোডে সোডিয়াম ধাতু পাওয়া যায় না?
NaCl -এর জলীয় দ্রবণে ক্যাথোডে সোডিয়াম ধাতু পাওয়া যায় না কারণ দ্রবণে জলের উপস্থিতিতে H⁺ আয়ন থাকে। তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে সোডিয়ামের চেয়ে হাইড্রোজেন (H⁺) নিচে থাকায়, H⁺ আয়নগুলি আগে বিজারিত হয় এবং ক্যাথোডে H₂ গ্যাস উৎপন্ন করে।
তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণি এখানে কী ভূমিকা পালন করে?
তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণি নির্ধারণ করে কোন আয়ন ক্যাথোডে আগে বিজারিত হবে। যে ধাতুর আয়ন এই শ্রেণিতে যত নিচে থাকবে, সেটি ততো সহজে ও আগে বিজারিত হবে। H⁺ আয়ন ক্ষার ধাতুগুলোর (Na, K ইত্যাদি) চেয়ে নিচে থাকায়, এটি ক্যাথোডে আগে বিজারিত হয়।
ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে অ্যানোডে কী উৎপন্ন হয়?
অ্যানোডে ক্লোরাইড আয়ন (Cl⁻) জারিত হয়ে ক্লোরিন গ্যাস (Cl₂) উৎপন্ন করে। বিক্রিয়াটি হল – 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻
যদি ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইড নয়, বরং ক্ষার ধাতুর সালফেট (যেমন – Na₂SO₄) এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণ করা হয়, তাহলে ক্যাথোডে কী পাওয়া যাবে?
এক্ষেত্রেও ক্যাথোডে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂)ই পাওয়া যাবে। কারণ, দ্রবণে এখনও H⁺ আয়ন (জল থেকে) উপস্থিত থাকে এবং Na⁺ আয়নের চেয়ে H⁺ আয়নের বিজারণ প্রবণতা বেশি।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “গলিত ক্ষার ধাতুর ক্লোরাইড দ্রবণে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে ধাতু সঞ্চিত হয়। কিন্তু এদের জলীয় দ্রবণের তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে ধাতু পাওয়া যায় না 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