১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উৎসের প্রস্তাবিত বিক্রিয়াক্রম:
বেনজিন (D) $\xrightarrow[\text{গাঢ় }\mathrm{H_2SO_4}]\{\text{গাঢ় }\mathrm{HNO_3}\}A\xrightarrow[\mathrm{CH_3Cl}]\{\text{অনাদ্র }\mathrm{AlCl_3}\}B$।
D বেনজিনের নাইট্রেশনে A নাইট্রোবেনজিন পাওয়া যায়: $\mathrm{C_6H_6+HNO_3}\xrightarrow\{\mathrm{H_2SO_4}\}\mathrm{C_6H_5NO_2+H_2O}$।
কিন্তু পরের ধাপে নাইট্রোবেনজিনের সঙ্গে CH₃Cl/অনাদ্র AlCl₃ দিয়ে সাধারণ ফ্রিডেল–ক্রাফটস অ্যালকাইলেশন ঘটে না। –NO₂-এর শক্তিশালী বলয়-নিষ্ক্রিয়করণ এবং লুইস অ্যাসিডের সঙ্গে পারস্পরিক ক্রিয়ার কারণে উৎসে দেখানো B উৎপাদনের ক্রিয়াকৌশল প্রযোজ্য নয়।
–NO₂ মেটা নির্দেশক—এই নীতিটি সত্য, কিন্তু তা থেকে প্রতিটি ইলেকট্রনাকর্ষী বিক্রিয়া, বিশেষত এই ফ্রিডেল–ক্রাফটস ধাপ, ঘটবে বলে সিদ্ধান্ত হয় না। তাই B-কে মেটা-নাইট্রোটলুইন বলে নিশ্চিত করা বা তার কাল্পনিক ধাপ লেখা যাবে না। প্রশ্নের দ্বিতীয় বিক্রিয়াটি সংশোধন প্রয়োজন।
D বেনজিন, A নাইট্রোবেনজিন। তুল্য শর্তে ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপনে বেনজিন বেশি সক্রিয়।
নাইট্রোবেনজিনে –NO₂-এর −M ও −I প্রভাবে বলয়ের ইলেকট্রন ঘনত্ব কমে। বলয় থেকে নাইট্রো মূলকের দিকে ইলেকট্রন সঞ্চারণ দেখানো অনুরণন সহযোগী গঠনগুলোতে দুই অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ধনাত্মক আধান দেখা যায়। ফলে ইলেকট্রোফাইলের আক্রমণ তুলনায় কম অনুকূল।
বেনজিনে এমন ইলেকট্রন-আকর্ষী মূলক নেই, তাই নাইট্রোবেনজিনের তুলনায় তার নাইট্রেশন সহজ হয়। উৎসের উদাহরণে বেনজিনে প্রায় 60°C ও নাইট্রোবেনজিনে অধিক তাপমাত্রায় নাইট্রেশন দেখানো হয়েছে; নাইট্রোবেনজিনের পরবর্তী নাইট্রেশনে মেটা-ডাইনাইট্রোবেনজিন প্রধান হয়।
এটি বৈধ তুলনা; কিন্তু আগের অংশে প্রস্তাবিত CH₃Cl/AlCl₃ মিথাইলেশনকে বৈধ করে না।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
BOD হলো নির্দিষ্ট পরীক্ষার শর্তে জীবাণুর মাধ্যমে অবক্ষয়যোগ্য পদার্থের জন্য প্রয়োজনীয় অক্সিজেনের পরিমাণ। COD হলো রাসায়নিকভাবে জারিতযোগ্য পদার্থের অক্সিজেন-সমতুল্য চাহিদা।
রাসায়নিক জারণে অনেক ধীর বা জৈবভাবে অনবক্ষয়যোগ্য পদার্থ এবং কিছু অজৈব বিজারকও ধরা পড়ে। তাই COD সাধারণত BOD-এর চেয়ে বেশি; COD পরীক্ষায় সরাসরি ওই পরিমাণ দ্রবীভূত অক্সিজেন লাগে বলা ঠিক নয়।
দুই কার্বনবিশিষ্ট তিন গ্যাস হলো ইথেন C₂H₆, ইথিন C₂H₄ এবং ইথাইন C₂H₂। এদের মধ্যে ইথাইন তুলনামূলক বেশি অম্লীয়।
ইথাইনের প্রান্তীয় H ত্যাগে অ্যাসিটাইলাইড আয়নের ঋণাত্মক আধান 50%s-চরিত্রযুক্ত sp অরবিটালে থাকে; ফলে সংশ্লিষ্ট অ্যালকেন/অ্যালকিনের কার্বঅ্যানায়নের তুলনায় স্থিতিশীল হয়। এটি C–H বন্ধন দুর্বল হওয়ার দাবি নয়।
ইথাইন শক্তিশালী ক্ষারের সঙ্গে প্রোটন বিনিময় এবং সক্রিয় ধাতুর সঙ্গে অ্যাসিটাইলাইড তৈরি করতে পারে; আনুষ্ঠানিক উদাহরণ $\mathrm{HC\equiv CH+2Na\rightarrow NaC\equiv CNa+H_2}$। ইথেন ও ইথিন অনেক দুর্বল অ্যাসিড, তাই সাধারণ পরীক্ষার শর্তে এই প্রান্তীয় অ্যালকাইনের আচরণ দেখায় না। সোডিয়াম ও অ্যামোনীয় AgNO₃-কে একই বিকারক বলা যাবে না।
পাঠ্যক্রমের পৃথকীকরণ নীতিতে প্রথমে ইথাইনকে অ্যামোনীয় সিলভার বিকারকে অ্যাসিটাইলাইড হিসাবে ধরা হয়: $\mathrm{HC\equiv CH+2[Ag(NH_3)_2]NO_3\rightarrow AgC\equiv CAg+2NH_4NO_3+2NH_3}$। অন্য দুই গ্যাস এই প্রান্তীয় অ্যালকাইন পরীক্ষা দেয় না।
আনুষ্ঠানিক পুনরুদ্ধার বিক্রিয়া $\mathrm{AgC\equiv CAg+2HCl\rightarrow HC\equiv CH+2AgCl}$। অবশিষ্ট ইথেন-ইথিন মিশ্রণে ইথিন গাঢ় H₂SO₄-এর সঙ্গে যুক্ত হয়: $\mathrm{CH_2\{=\}CH_2+H_2SO_4\rightarrow CH_3CH_2OSO_3H}$; ইথেন এই সংযোজন দেয় না।
উৎপন্ন ইথাইল হাইড্রোজেন সালফেটের বিপরীত অপসারণ বিক্রিয়ায় উত্তাপে $\mathrm{CH_3CH_2OSO_3H\rightarrow CH_2\{=\}CH_2+H_2SO_4}$ লেখা যায়। এভাবে পৃথক বিক্রিয়াশীলতার মাধ্যমে তিন উপাদানকে আলাদা করা বোঝানো হয়েছে। এটি রাসায়নিক নীতির সমীকরণভিত্তিক আলোচনা।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
30°C তাপমাত্রায় A ও B পাত্র দুটি মাঝের C-পাত্রের সঙ্গে স্টপকক দিয়ে যুক্ত।
| পাত্র | গ্যাস | আয়তন | চাপ |
|---|---|---|---|
| A (বাম) | CO₂ | 50 L | 30 atm |
| C (মাঝে) | প্রাথমিক গ্যাসের তথ্য নেই | 150 L | উল্লেখ নেই |
| B (ডান) | O₂ | 90 L | 50 atm |
$\mathrm{Fe}^{2+}$ একাধারে একটি জারক ও বিজারক। কারণ $\mathrm{Fe}^{2+}$ আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে $Fe$ ধাতুতে এবং $\mathrm{Fe}^{2+}$ আয়ন ইলেকট্রন ত্যাগ করে $\mathrm{Fe}^{3+}$ আয়নে পরিণত হতে পারে।
বিজারক হিসেবে: $\mathrm{Fe^{2+}\rightarrow Fe^{3+}+e^-}$।
জারক হিসেবে: $\mathrm{Fe^{2+}+2e^-\rightarrow Fe(s)}$।
আদর্শ গ্যাসের আনুমানিক মডেলে $m=PVM/(RT)$। A-তে P=30 atm, V=50 L, T≈303 K এবং CO₂-এর মোলার ভর 44 g mol⁻¹।
তাই $m=(30\times50\times44)/(0.0821\times303)=2653.13$ g প্রায়। এটি আদর্শ গ্যাস ধরে পাওয়া মান; 30 atm-এ বাস্তব CO₂-এর নির্ভুল ভর চাইলে সংকোচনশীলতা গুণাঙ্ক বা উপযুক্ত অবস্থা-সমীকরণ প্রয়োজন।
C প্রথমে খালি, তাপমাত্রা 30°C স্থির, গ্যাস বিক্রিয়াহীন এবং আদর্শ আচরণ করে ধরে তিন পাত্র খুললে মোট আয়তন $50+150+90=290$ L।
$P_{CO_2}=30\times50/290=5.172$ atm এবং $P_{O_2}=50\times90/290=15.517$ atm। মোট চাপ প্রায় 20.69 atm; আংশিক চাপের অনুপাত $P_{O_2}:P_{CO_2}=3:1$।
তাই এই মডেলে C-সহ সমগ্র ব্যবস্থার মোট চাপে O₂-এর অবদান 75%, CO₂-এর 25%। বাস্তব উচ্চচাপের ক্ষেত্রে আকর্ষণ ও অণুর সসীম আয়তনের প্রভাব উপেক্ষা করা হয়েছে; C-তে আগে অন্য গ্যাস থাকলে সেটির তথ্যও প্রয়োজন।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
ধাতুর ক্ষয়ে ধাতু পরিবেশের সঙ্গে রাসায়নিক বা তড়িৎরাসায়নিক বিক্রিয়ায় নতুন যৌগে রূপান্তরিত হয়; তাই তার ধর্ম বদলায়। লোহার মরিচা একটি উদাহরণ।
মরিচার জলযুক্ত ফেরিক অক্সাইড মডেলের সামগ্রিক সমতাকৃত রূপ $\mathrm{4Fe+3O_2+2nH_2O\rightarrow2Fe_2O_3\cdot nH_2O}$। প্রকৃত মরিচা একক বিশুদ্ধ যৌগ নয়; বিভিন্ন জলযুক্ত অক্সাইড/অক্সিহাইড্রক্সাইড থাকতে পারে।
এখানে,
মোলার গ্যাস ধ্রুবক, $\mathrm{R}=8.314 \mathrm{JK}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$
তাপমাত্রা, $\mathrm{T}=25^{\circ} \mathrm{C}=298 \mathrm{~K}$
অ্যাভেগাড্রো সংখ্যা, $\mathrm{N}_{\mathrm{A}}=6.023 \times 10^{23}$
আমরা জানি, "B" গ্যাসের একটি অণুর গতিশক্তি
$\begin{aligned} \mathrm{E}_{\mathrm{K}} & =\frac{3 \mathrm{RT}}{2 \mathrm{~N}_{\mathrm{A}}} \\ & =\frac{3 \times 8.314 \times 298}{2 \times 6.023 \times 10^{23}} \\ \therefore \mathrm{E}_{\mathrm{K}} & =6.17 \times 10^{-21} \mathrm{~J}\end{aligned}$
সুতরাং, $25° C$ তাপমাত্রায় 'B' গ্যাসের একটি অণুর গতিশক্তি $6.17 \times 10^{-21} \mathrm{~J}$
লেখচিত্রে T=273 K, উল্লম্ব অক্ষ PV এবং অনুভূমিক অক্ষ P। নির্দিষ্ট n,T-তে আদর্শ A-এর PV=nRT স্থির বলে রেখাটি অনুভূমিক। বাস্তব B-এর রেখা প্রথমে নিচে নামে, সর্বনিম্ন মানের পর ওপরে উঠে A-কে ছেদ করে।
প্রথম অঞ্চলে B-এর Z=PV/(nRT)<1: আন্তঃআণবিক আকর্ষণের প্রভাব প্রাধান্য পায়। উচ্চচাপের পরবর্তী অঞ্চলে Z>1 হতে পারে; সসীম পরিহার্য আয়তন/স্বল্পদূরত্বের বিকর্ষণের প্রভাব গুরুত্বপূর্ণ হয়। তাই B-এর পুরো রেখাকেই Z<1 বলা ভুল।
একটি আনুমানিক সংশোধিত মডেল $\left(P+an^2/V^2\right)(V-nb)=nRT$। কেবল আকর্ষণ-সংশোধন বিবেচনায় $P_\mathrm{ideal}=P_\mathrm{real}+an^2/V^2$ লেখা যায়, কিন্তু আয়তন-সংশোধন উপেক্ষা করা এই রূপ দিয়ে সব চাপে বাস্তব চাপ কম বলার সুযোগ নেই।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| নমুনা/দ্রবণ | তথ্য |
|---|---|
| KMnO₄ দ্রবণ | 20 mL, 0.1 M |
| Fe নমুনা | 0.75 g; লঘু H₂SO₄ দ্রবণে |
পাইরোল একটি অ্যারোমেটিক যৌগ হওয়ার কারণ:
পাইরোল ($C_4H_5N$) হাকেল নীতি মেনে চলে বলে এটি অ্যারোমেটিক যৌগ। হাকেল নীতি অনুযায়ী, কোনো সমতলীয় চাক্রিক যৌগে যদি $(4n + 2)$ সংখ্যক সঞ্চারণশীল $\pi$ ইলেকট্রন থাকে (যেখানে $n = 0, 1, 2, 3, \dots$), তবে তা অ্যারোমেটিক হয়।
পাইরোল একটি সমতলীয় চাক্রিক যৌগ। এর চক্রে দুটি দ্বিবন্ধন হতে প্রাপ্ত ৪টি $\pi$ ইলেকট্রন এবং নাইট্রোজেন ($N$) পরমাণুর অসংকরিত $p$-অরবিটালে থাকা ১ জোড়া (২টি) নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন মিলে চক্রে মোট ৬টি সঞ্চারণশীল $\pi$ ইলেকট্রন থাকে।
অতএব, হাকেল নীতি অনুযায়ী:
$4n + 2 = 6$
$4n = 4$
$n = 1$
যেহেতু $n$-এর মান একটি পূর্ণসংখ্যা ($1$), তাই পাইরোল হাকেল নীতিকে পুরোপুরি সমর্থন করে এবং এটি একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।
উদ্দীপকের $\text{Fe}$ নমুনাটির বিশুদ্ধতার গাণিতিক বিশ্লেষণ:
সংঘটিত বিক্রিয়া:
$\text{Fe}$ কে লঘু $\text{H}_2\text{SO}_4$-এ দ্রবীভূত করলে সংঘটিত বিক্রিয়া—
$\text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2\uparrow$
প্রাপ্ত $\text{FeSO}_4$ ও অম্লীয় $\text{KMnO}_4$-এর সাথে সংঘটিত বিক্রিয়ার সমতাকৃত সমীকরণ—
$10\text{FeSO}_4 + 2\text{KMnO}_4 + 8\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 5\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{K}_2\text{SO}_4 + 2\text{MnSO}_4 + 8\text{H}_2\text{O}$
উপরোক্ত বিক্রিয়া মতে,
$2\text{ mol KMnO}_4 \equiv 10\text{ mol FeSO}_4$
$\therefore 1\text{ mol KMnO}_4 \equiv 5\text{ mol Fe}^{2+}$ (বা বিশুদ্ধ $\text{Fe}$)
প্রমাণ দ্রবণ অনুযায়ী আমরা জানি,
$1000\text{ mL } 1\text{ M KMnO}_4 \equiv 5 \times 55.85\text{ g Fe}$
$\therefore 20\text{ mL } 0.1\text{ M KMnO}_4 \equiv \frac{5 \times 55.85 \times 20 \times 0.1}{1000}\text{ g Fe}$
$= 0.5585\text{ g Fe}$
অর্থাৎ, উদ্দীপকের নমুনায় উপস্থিত বিশুদ্ধ $\text{Fe}$ এর পরিমাণ $0.5585\text{ g}$।
$\therefore$ নমুনাতে ভেজাল আছে $= (0.75 - 0.5585)\text{ g} = 0.1915\text{ g}$
অতএব, নমুনাটির বিশুদ্ধতার শতকরা হার,
$\text{Purity percentage} = \left(\frac{0.5585}{0.75}\right) \times 100\% = 74.47\%$
সিদ্ধান্ত : সুতরাং, উদ্দীপকের $\text{Fe}$ নমুনাটি বিশুদ্ধ নয়; এতে $0.1915\text{ g}$ ভেজাল রয়েছে এবং নমুনাটির বিশুদ্ধতার পরিমাণ $74.47\%$।
অম্লীয় মাধ্যমে H₂O₂ জারিত হয়: $\mathrm{H_2O_2\rightarrow O_2+2H^++2e^-}$। পারম্যাঙ্গানেট বিজারিত হয়: $\mathrm{MnO_4^-+8H^++5e^-\rightarrow Mn^{2+}+4H_2O}$।
প্রথম অর্ধ-বিক্রিয়াকে 5 এবং দ্বিতীয়টিকে 2 দিয়ে গুণ করে ইলেকট্রন বাদ দিলে $\mathrm{2MnO_4^-+6H^++5H_2O_2\rightarrow2Mn^{2+}+8H_2O+5O_2}$।
দর্শক আয়নসহ সমতাকৃত বিক্রিয়া $\mathrm{2KMnO_4+3H_2SO_4+5H_2O_2\rightarrow K_2SO_4+2MnSO_4+8H_2O+5O_2}$। এখানে H₂O₂ বিজারক, KMnO₄ জারক।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | দ্রবণ | আয়তন | ঘনমাত্রা |
|---|---|---|---|
| A | H₂SO₄ | 500 mL | 10% (ভিত্তি উল্লেখ নেই) |
| B | NaOH | 500 mL | সেমিমোলার |
অ্যাসিড মিশ্রিত পানিতে H₃O⁺ এবং অ্যাসিডের অ্যানায়নসহ আয়নগুলো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে চলাচল করে চার্জ বহন করে। এজন্য দ্রবণটি তড়িৎবিশ্লেষ্য পরিবাহী; বহিঃবর্তনীতে চার্জ বহন করে ইলেকট্রন।
নিষ্ক্রিয় তড়িৎদ্বারে উপযুক্ত অ্যাসিডযুক্ত পানির তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে $\mathrm{2H^++2e^-\rightarrow H_2}$ এবং অ্যানোডে $\mathrm{2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-}$ হয়। মোটে পানি ভাঙে এবং অ্যাসিড পরিবাহিতা বাড়ায়। কোন অ্যাসিড ও কোন তড়িৎদ্বার ব্যবহৃত তার ওপর পার্শ্ববিক্রিয়া নির্ভর করতে পারে।
10% বলতে w/v ধরা হলে 100 mL দ্রবণে 10 g H₂SO₄ থাকে; তাই $C_1=100/98=1.020408$ M। 500 mL নমুনায় দ্রবের মোল $50/98=0.510204$ mol।
0.5 M করতে চূড়ান্ত আয়তন $V_2=n/C_2=0.510204/0.5=1.020408$ L। অর্থাৎ দ্রবণকে প্রায় 1020.41 mL চূড়ান্ত আয়তনে নিতে হবে। আয়তন সরাসরি যোগযোগ্য ধরলে বাড়তি পানির নামমাত্র পরিমাণ 520.41 mL।
কিন্তু উৎসে 10%-এর ভিত্তি নেই। w/w হলে ঘনত্বρ g mL⁻¹ জেনে প্রাথমিক মোল $50\rho/98$ হিসাব করতে হবে। তাই শতাংশের ভিত্তি ও প্রয়োজনে ঘনত্ব ছাড়া নির্দিষ্ট পানির পরিমাণ অনন্য নয়।
10% (w/v) ধরে A-তে H₂SO₄ $n=50/98=0.510204$ mol; B-তে NaOH $n=0.500\times0.5=0.250$ mol। পূর্ণ প্রশমন বিক্রিয়া $\mathrm{H_2SO_4+2NaOH\rightarrow Na_2SO_4+2H_2O}$।
A-এর সম্পূর্ণ প্রশমনক্ষমতা $2\times0.510204=1.020408$ mol OH⁻-এর সমতুল্য, যা B-এর 0.250 mol-এর চেয়ে বেশি। অবশিষ্ট অম্লীয় প্রশমনক্ষমতা 0.770408 mol H⁺-সমতুল্য; তাই মিশ্রণ অম্লীয় হবে।
এটি অবশিষ্ট দ্রবণে সবটুকুকে অবিকৃত H₂SO₄ অণু হিসেবে ধরে নেওয়া নয়; HSO₄⁻ সহ সাম্য থাকবে। উৎসের শতাংশভিত্তি অস্পষ্ট, তাই উপরের সংখ্যা w/v অনুমানসাপেক্ষ; w/w হলে সংশ্লিষ্ট ঘনত্ব দিয়ে হিসাব সংশোধন করতে হবে।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
লবণসেতু দিয়ে যুক্ত Zn/ZnSO₄ (বাম) এবং NiSO₄/Ni (ডান) অর্ধকোষ; ধাতব দণ্ড দুটি বহিঃবর্তনীর মাপনী দিয়ে সংযুক্ত। প্রদত্ত প্রমাণ জারণ বিভব:
$E^\circ_{Zn/Zn^{2+}}=+0.76$ V; $E^\circ_{Ni/Ni^{2+}}=+0.25$ V; $E^\circ_{M/M^{3+}}=+1.66$ V।
মৃদু অ্যাসিড-তীব্র ক্ষারের টাইট্রেশনে তুল্যতা বিন্দুতে উৎপন্ন লবণের আর্দ্রবিশ্লেষণের কারণে pH সাধারণত 7-এর বেশি।
ফেনলফথ্যালিনের বর্ণ পরিবর্তনের পরিসর প্রায় pH8.2–10.0; এটি সংশ্লিষ্ট খাড়া pH-পরিবর্তন অঞ্চলের মধ্যে পড়লে উপযুক্ত নির্দেশক। শুধু নির্দেশকের pH7-এর বেশি হলেই সব দ্রবণে উপযুক্ত—এমন নয়।
উৎসে জারণ বিভব $E^\circ_{Zn/Zn^{2+}}=+0.76$ V এবং $E^\circ_{Ni/Ni^{2+}}=+0.25$ V দেওয়া। তাই Zn অ্যানোড এবং Ni²⁺/Ni ক্যাথোড: $\mathrm{Zn\rightarrow Zn^{2+}+2e^-}$; $\mathrm{Ni^{2+}+2e^-\rightarrow Ni}$।
মোটে $\mathrm{Zn+Ni^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Ni}$। প্রমাণ কোষ বিভব $E^\circ=+0.76-0.25=+0.51$ V।
প্রমাণ অবস্থা ধরে এটি কোষের emf। প্রকৃত দ্রবণের সক্রিয়তা ভিন্ন হলে Nernst সমীকরণে সংশোধন প্রয়োজন; সেই তথ্য উৎসে নেই।
M-পাত্রের জারণ এবং Ni²⁺-এর বিজারণ মিলিয়ে $\mathrm{2M+3Ni^{2+}\rightarrow2M^{3+}+3Ni}$। প্রদত্ত জারণ বিভব ব্যবহার করলে $E^\circ=+1.66-0.25=+1.41$ V।
ধনাত্মক প্রমাণ বিভব অনুযায়ী এই প্রতিস্থাপন তাপগতীয়ভাবে অনুকূল; তাই শুধু এ মডেল ধরে NiSO₄ দ্রবণ M-পাত্রে রাখা উপযুক্ত নয়।
বাস্তব ক্ষয় বা দীর্ঘমেয়াদি সংরক্ষণের হার প্যাসিভ স্তর, pH, সক্রিয়তা ও অন্যান্য পরিবেশের ওপরও নির্ভর করতে পারে। এখানে সিদ্ধান্তটি প্রদত্ত বিভবভিত্তিক।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| তথ্য | পাত্র-১ | পাত্র-২ |
|---|---|---|
| দ্রবণ | 0.5 dm³, 2 M Ni(NO₃)₂ | H₂SO₄-মিশ্রিত পানি |
| উভয় তড়িৎদ্বার | Pt | Pt |
প্রতিটি পাত্র আলাদা বিদ্যুৎ উৎসে যুক্ত; বাম তড়িৎদ্বার ধনাত্মক এবং ডানটি ঋণাত্মক প্রান্তে যুক্ত।
[উভয় পাত্রে $3.7 \text{A}$ তড়িৎপ্রবাহ $6$ ঘন্টা ধরে চালনা করা হলো।
কোনো অম্ল বা এসিড একটি প্রোটন ($\text{H}^+$) দান করার পর যে আয়নে পরিণত হয়, তাকে ঐ অম্লের অনুবন্ধী ক্ষারক বলে।
অপরদিকে, কোনো ক্ষারক একটি প্রোটন গ্রহণ করার পর যে আয়নে পরিণত হয়, তাকে ঐ ক্ষারকের অনুবন্ধী অম্ল বলে।
সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) একটি এসিড, কারণ এটি জলীয় দ্রবণে প্রোটন দান করতে পারে। $\text{H}_2\text{SO}_4$ থেকে একটি প্রোটন ($\text{H}^+$) অপসারিত হলে বাইসালফেট বা হাইড্রোজেন সালফেট আয়ন ($\text{HSO}_4^-$) উৎপন্ন হয়।
$\text{H}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons \text{HSO}_4^- + \text{H}^+$
যেখানে, $\text{H}_2\text{SO}_4$ (অম্ল) এবং $\text{HSO}_4^-$ (অনুবন্ধী ক্ষারক)।
এখানে, $\text{H}_2\text{SO}_4$ হলো অম্ল এবং প্রোটন ত্যাগের ফলে সৃষ্ট $\text{HSO}_4^-$ হলো তার অনুবন্ধী ক্ষারক।
যেহেতু $\text{H}_2\text{SO}_4$ এবং $\text{HSO}_4^-$ স্পিসিজ দুটির মধ্যে কেবল একটি প্রোটন বা $\text{H}^+$ আয়নের পার্থক্য বিদ্যমান, তাই এরা পরস্পরের অনুবন্ধী অম্ল-ক্ষার।
Pt তড়িৎদ্বারে অ্যাসিডযুক্ত পানির তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে $\mathrm{4H^++4e^-\rightarrow2H_2}$ এবং অ্যানোডে $\mathrm{2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-}$। মোট বিক্রিয়া $\mathrm{2H_2O\rightarrow2H_2+O_2}$।
চার্জ $Q=3.7\times6\times3600=79920$ C। 4F চার্জে 36 g পানি বিযোজিত হয়; তাই 100% সংশ্লিষ্ট কারেন্ট-দক্ষতায় $m=36\times79920/(4\times96500)=7.454$ g প্রায়।
প্রথম পাত্রে Ni²⁺-এর প্রাথমিক মোল $n_0=2.0\times0.500=1.000$ mol। ক্যাথোডে $\mathrm{Ni^{2+}+2e^-\rightarrow Ni}$। সমস্ত কারেন্ট Ni জমাতে ব্যবহৃত হচ্ছে, Pt-অ্যানোড থেকে Ni²⁺ যোগ হচ্ছে না এবং আয়তন অপরিবর্তিত—এই আদর্শ মডেল ধরা হলো।
অপসারিত Ni²⁺ $n=79920/(2\times96500)=0.41409$ mol। অবশিষ্ট $1.000-0.41409=0.58591$ mol; তাই $C=0.58591/0.500=1.17181$ M, প্রায় 1.17 M।
H₂ উৎপাদন বা অন্য পার্শ্ববিক্রিয়ায় চার্জ ব্যয় এবং আয়তন পরিবর্তন হলে ফল আলাদা হবে।