এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “H⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ ক্যাটায়নগুলির মধ্যে কোনটি আগে ক্যাথোডে মুক্ত হবে এবং 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।
H⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ ক্যাটায়নগুলির মধ্যে কোনটি আগে ক্যাথোডে মুক্ত হবে এবং কেন?
যে ধাতু বা ধাতব ক্যাটায়নগুলি তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে যত নীচের দিকে অবস্থান করে তাদের বিজারণ বিভবের মান তত বেশি হয়। ফলে সেই সমস্ত ক্যাটায়নগুলির ইলেকট্রন গ্রহণের মাধ্যমে বিজারিত হয়ে ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতাও বেশি হয়।
ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার ক্রম –
Ag⁺ > Cu²⁺ > H⁺ > Fe²⁺ > Zn²⁺ > Al³⁺ > Mg²⁺ > Ca²⁺ > Na⁺ > K⁺
তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে Cu²⁺ আয়ন, H⁺ এবং Zn²⁺ আয়ন অপেক্ষা নীচে অবস্থান করে, তাই Cu²⁺, H⁺ ও Zn²⁺ আয়ন অপেক্ষা দ্রুত ক্যাথোডে ধাবিত হয়ে ইলেকট্রন গ্রহণ করে কপার ধাতুরূপে সঞ্চিত হবে। আবার তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে Zn²⁺ আয়ন H⁺ আয়নের উপরে অবস্থান করায় এর ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা সবচেয়ে কম।
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (ধাতু)।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণি কী এবং ক্যাথোডে ধাতু মুক্ত হওয়ার সাথে এর কী সম্পর্ক?
তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণি হলো ধাতুগুলিকে তাদের বিজারণ প্রবণতার (বা স্ট্যান্ডার্ড বিজারণ বিভবের) ঊর্ধ্বক্রমে সাজানো একটি তালিকা। এই শ্রেণিতে যেসব ধাতু বা আয়ন নীচের দিকে থাকে (যেমন – Cu²⁺, Ag⁺), তাদের বিজারণ বিভব বেশি হয় এবং তারা সহজেই ইলেকট্রন গ্রহণ করে ক্যাথোডে মুক্ত হয়। অন্যদিকে, উপরের দিকের আয়নগুলি (যেমন – Zn²⁺, Na⁺) ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা কম রাখে।
যদি দ্রবণে Ag⁺, Cu²⁺ এবং Zn²⁺ আয়ন একসাথে উপস্থিত থাকে, তাহলে ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার সঠিক ক্রমটি কী হবে?
ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার ক্রম হবে – Ag⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺। কারণ, তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে Ag, Cu এর নীচে এবং Cu, Zn এর নীচে অবস্থান করে। তাই Ag⁺ আয়ন সবচেয়ে সহজে এবং আগে বিজারিত হয়ে Ag ধাতুতে পরিণত হবে।
H⁺ আয়ন একটি ধাতব আয়ন নয়, কিন্তু তা তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে রয়েছে কেন? এটি কখন ক্যাথোডে মুক্ত হয়?
H⁺ আয়ন (প্রোটন) একটি অ-ধাতব আয়ন হলেও, এর বিজারণ বিভবের মান ধাতব আয়নগুলির সাথে তুলনা করার জন্য একে তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে স্থান দেওয়া হয়েছে (2H⁺ + 2e⁻ → H₂)। এটি সাধারণত Zn²⁺ -এর চেয়ে বেশি কিন্তু Cu²⁺ -এর চেয়ে কম প্রবণতাসম্পন্ন ধাতুগুলির (যেমন – লোহার) উপরে অবস্থান করে। তাই, Cu²⁺ থাকলে সেটি আগে মুক্ত হবে, কিন্তু Zn²⁺ থাকলে H⁺ আগে মুক্ত হয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করবে।
Zn²⁺ এবং Na⁺ আয়নের মধ্যে কোনটি আগে ক্যাথোডে মুক্ত হবে এবং কেন?
Zn²⁺ আয়নটি Na⁺ আয়নের আগে ক্যাথোডে মুক্ত হবে। যদিও তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে Na ধাতু Zn ধাতুর উপরে থাকে (Na বেশি তীব্র ধাতু), কিন্তু জলের উপস্থিতিতে Na⁺ আয়ন জলের অণু থেকে H⁺ মুক্ত হওয়ার আগে নিজে বিজারিত হতে পারে না। কার্যত, জলের দ্রবণে Na⁺ -এর পরিবর্তে জলের H⁺ আয়ন বিজারিত হয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস নির্গত হয়। তাই, মুক্ত হওয়ার কার্যকর প্রবণতা Zn²⁺ -এর বেশি।
Al³⁺ এবং Mg²⁺ আয়নের মধ্যে কার ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা বেশি? কেন?
Mg²⁺ আয়নের ক্যাথোডে মুক্ত হওয়ার প্রবণতা Al³ ⁺-এর চেয়ে বেশি। তড়িৎ-রাসায়নিক শ্রেণিতে Mg, Al -এর উপরে অবস্থান করলেও, এই শ্রেণিতে ক্যাটায়নগুলির মুক্ত হওয়ার ক্রম হলো – Al³⁺ > Mg²⁺। কারণ, Al³⁺ -এর বিজারণ বিভব Mg²⁺ -এর বিজারণ বিভবের চেয়ে কম ঋণাত্মক (বা বেশি ধনাত্মক)। তাই Al³⁺ আয়ন Mg²⁺ আয়নের চেয়ে আগে ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতুতে পরিণত হবে।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান বিষয়ের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন — “H⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ ক্যাটায়নগুলির মধ্যে কোনটি আগে ক্যাথোডে মুক্ত হবে এবং 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