নবম অধ্যায় (এসিড-ক্ষারক সমতা) – জলীয় দ্রবণে এসিড ও ক্ষারের আচরণ

আমরা আগের অংশে এসিড ও ক্ষারকের কয়েকটি সংজ্ঞা দেখেছি। আরহেনিয়াস সংজ্ঞাতে জলীয় দ্রবণে যথাক্রমে H⁺ আয়ন ও OH⁻ আয়নের ঘনত্ব বৃদ্ধি করার সাপেক্ষে এসিড ও ক্ষারকের সংজ্ঞা দেয়া হয়েছিলো। এসএসসি পর্যায়ের জন্য আমাদের আলোচনা জলীয় দ্রবণের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকবে। এখন প্রশ্ন হলো এসিড ও ক্ষারের ধর্মে জলীয় দ্রবণ বা পানি কী ভূমিকা পালন করে যে একে আমরা বিশেষভাবে গুরুত্ব দিচ্ছি?

জলীয় দ্রবণে এসিডের আচরণ

স্বাভাবিক তাপমাত্রায় এসিড গ্যাসীয়, তরল বা কঠিন অবস্থায় থাকতে পারে। যখন পানির সাথে দ্রবণ তৈরি করা হয়, তখন এসিডগুলো বিয়োজিত হয়ে H⁺ আয়ন ও একটি ঋণাত্মক আয়ন তৈরি করে। এই H⁺ আয়নের প্রভাবে এসিড তার বিভিন্ন ধর্ম প্রদর্শন করে।

আমরা কয়েকটি এসিডের উদাহরণ দেখতে পারি,

হাইড্রোক্লোরিক এসিড: HCl (গ্যাসীয়)
সালফিউরিক এসিড: H₂SO₄ (তরল)
নাইট্রিক এসিড: HNO₃ (তরল)
কার্বনিক এসিড: H₂CO₃
এসিটিক এসিড: CH₃COOH (তরল)
অক্সালিক এসিড: (COOH)₂ (কঠিন, দানাদার)
সাইট্রিক এসিড (কঠিন, পাউডারজাতীয়)

প্রসঙ্গত, এখানে H₂CO₃ বিশুদ্ধ অবস্থায় পাওয়া যায় না, CO₂ কে পানিতে দ্রবীভূত করলে উভমুখী বিক্রিয়ায় এটা উৎপন্ন হয় এবং শুধুমাত্র জলীয় দ্রবণে আয়নিত অবস্থায় বিরাজ করতে পারে।

এসিডের জলীয় দ্রবণ

পানি যুক্ত করলে এসিডগুলো জলীয় দ্রবণ তৈরি করে। যেমন,

HCl(g) + H₂O → HCl(aq)
H₂SO₄(l) + H₂O → HCl(aq)

এখানে g দিয়ে গ্যাসীয়, l দিয়ে তরল এবং aq দিয়ে জলীয় দ্রবণ বোঝানো হয়।

জলীয় দ্রবণের এসিডের বিয়োজন

জলীয় দ্রবণে কিছু এসিড একমুখী বিক্রিয়ায় সম্পূর্ণ বিয়োজিত হয় এবং আয়নিক অবস্থায় বিরাজ করে। অন্যদিকে কিছু এসিড উভমুখী বিক্রিয়ায় আংশিক বিয়োজিত হয়। যে এসিড যত বেশি বিয়োজিত হবে, তা তত বেশি শক্তিশালী বিবেচনা করা হয়।

সবল এসিড ও দুর্বল এসিড

জলীয় দ্রবণে যে এসিডগুলো সম্পূর্ণভাবে বিয়োজিত হয় সেগুলো তীব্র এসিড বা সবল এসিড বা শক্তিশালী এসিড। অন্যদিকে যে এসিডগুলো জলীয় দ্রবণে অল্প পরিমাণ বিয়োজিত হয় তাদের দুর্বল এসিড বা মৃদু এসিড বলে।

সবল এসিড ও দুর্বল এসিডের বিয়োজন

HCl, H₂SO₄ ও HNO₃ সবল এসিড। এদের বিয়োজন নিম্নরূপে হয়-

HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl⁻(aq)
H₂SO₄(aq) → 2H⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)
HNO₃(aq) → H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

একমুখী বিক্রিয়া হওয়াতে শতভাগ এসিড বিয়োজিত হবে এবং আয়নিত অবস্থায় দ্রবণে বিরাজ করবে।

দুর্বল এসিডগুলোর ক্ষেত্রে বিয়োজন বিক্রিয়া উভমুখী হয়। এতে সামগ্রিকভাবে অল্প পরিমাণ H⁺ আয়ন তৈরি হয়।

CH₃COOH (aq) ⇌ H⁺ (aq) + CH₃COO⁻ (aq)
(COOH)₂ (aq) ⇌ H⁺ (aq) + COO²⁻ (aq)
সাইট্রিক এসিড (aq) ⇌ H⁺ (aq) + সাইট্রেট আয়ন (aq)

দুর্বল এসিডগুলো কত পরিমাণ বিয়োজিত হবে তা পারিপার্শ্বিক পরিবেশের ওপর কমবেশি হয়। উদাহরণস্বরূপ 25°C তাপমাত্রায় CH₃COOH এর প্রতি ১০০০টি অণুর মাত্র ৪টি বিয়োজিত হয়, ৯৯৬টি-ই অবিয়োজিত থাকে।

[নোট: উভমুখী বিক্রিয়ায় সাম্যাবস্থা একটি গতিশীল অবস্থা। অর্থাৎ বিক্রিয়া দু’দিকেই চলতে থাকবে। একইসাথে CH₃COOH ভেঙে H⁺ ও CH₃COO⁻ তৈরি হবে, আবার H⁺ ও CH₃COO⁻ পুনরায় সংযোজন হয়ে CH₃COOH তৈরি করবে। সাম্যাবস্থায় এসে দু’দিকের বিক্রিয়ার হার সমান হয়ে যায়। ফলে বিক্রিয়া চলমান থাকলেও ৯৯৬টি অবিয়োজিত অণুর বিপরীতে ৪টি বিয়োজিত অণু এই অনুপাত বজায় থাকে।]

ব্যতিক্রম: H₂CO₃-কে বিশুদ্ধ অবস্থায় পাওয়া যায় না, এক্ষেত্রে কার্বন ডাইঅক্সাইডকে পানিতে দ্রবীভূত করার মাধ্যমে H₂CO₃ এর জলীয় দ্রবণ পাওয়া যায়, যা সর্বদা আয়নিত অবস্থায় থাকে। বিপরীতমুখী বিক্রিয়ায় পুনরায় কার্বন ডাইঅক্সাইড ও পানি তৈরি হয়।

CO₂(g)​ + H₂​O ⇌ H⁺ (aq) + HCO₃⁻ (aq)

লঘু এসিড ও গাঢ় এসিড

এসিডের জলীয় দ্রবণে যদি পানির পরিমাণ কম থাকে, তবে তাকে গাঢ় এসিড এবং পানির পরিমাণ বেশি থাকলে তাকে লঘু এসিড বলা হয়। লঘু এসিড থেকে গাঢ় এসিড অধিক বিপজ্জনক হয়ে থাকে। গাঢ় এসিড নিয়ে কাজের ক্ষেত্রে বাড়তি সতর্কতা ও পূর্বপ্রস্তুতি দরকার হয়।

জলীয় দ্রবণে ক্ষারের আচরণ

এই পর্যায়ে আরেকবার মনে করিয়ে দিতে চাই ক্ষারক অক্সাইড অথবা হাইড্রোক্সাইড জাতীয় হতে পারে- এবং তা পানিতে দ্রবণীয় হতেও পারে, আবার নাও পারে। অন্যদিকে হাইড্রোক্সাইড জাতীয় এবং পানিতে দ্রবণীয় ক্ষারকগুলোকে আমরা ক্ষার নাম দিয়েছি। কনফিউশন দূর করার জন্য এভাবে বলা হয়- সকল ক্ষারই ক্ষারক, কিন্তু সকল ক্ষারক ক্ষার নয়।

যেহেতু আমরা জলীয় দ্রবণে আচরণ বিবেচনা করছি, তাই অদ্রবণীয় ক্ষারক নিয়ে আমাদের এখানে আগ্রহ নেই। এজন্য আমরা ক্ষারের দিকে ফোকাস করব। জলীয় দ্রবণে ক্ষারের আচরণ এসিডের অনুরূপ। পার্থক্য একটাই, এসিড H⁺ আয়ন তৈরি করতো, ক্ষার OH⁻ আয়ন তৈরি করবে। এর বাইরে সবল ক্ষার, দুর্বল ক্ষার, লঘু ক্ষার, গাঢ় ক্ষার- সবগুলো ধারণা এসিডের অনুরূপভাবে ক্ষারের বেলাতেও প্রযোজ্য।

জলীয় দ্রবণে ক্ষারের বিয়োজন

ক্ষারের কয়েকটি উদাহরণ হবে,

সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (কস্টিক সোডা): NaOH
পটাসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (কস্টিক পটাশ): KOH
ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (চুনের পানি): Ca(OH)₂
অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড: NH₄OH

এই উদাহরণগুলোর মধ্যে অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড শুধু জলীয় দ্রবণ হিসেবে থাকতে পারে (কার্বনিক এসিডের অনুরূপ)। বাকিগুলো কক্ষ তাপমাত্রায় কঠিন পদার্থ, পানি মিশ্রিত করলে জলীয় দ্রবণ উৎপন্ন হয়।

NaOH(s) + H₂O → NaOH(aq)
KOH(s) + H₂O → KOH(aq)
Ca(OH)₂(s) + H₂O → Ca(OH)₂(aq)

এরা নিম্নরূপে বিয়োজিত হয়-

NaOH (aq) → Na⁺ (aq) + OH⁻ (aq)
KOH (aq) → K⁺ (aq) + OH⁻ (aq)
Ca(OH)₂ (aq) → Ca²⁺ (aq) + 2OH⁻ (aq)

অন্যদিকে H₂CO₃ এর অনুরূপভাবে অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NH₄OH) বিশুদ্ধ অবস্থায় থাকতে পারে না। পানিতে অ্যামোনিয়া মিশ্রিত করলে জলীয় দ্রবণে আয়নিত অবস্থায় এটা পাওয়া যায়। এটা দুর্বল ক্ষার, তাই আংশিক বিয়োজন হয় এবং বিপরীতমুখী বিক্রিয়ায় অ্যামোনিয়া ও পানি তৈরি করে।

NH₃ + H₂O (aq) ⇌ NH₄⁺ (aq) + OH⁻ (aq)

অক্সাইডজাতীয় দ্রবণীয় ক্ষারক

অক্সাইডজাতীয় ক্ষারকগুলোর মধ্যে যেগুলো পানিতে দ্রবণীয় (অদ্রবণীয়গুলো নয়), সেগুলো মূলত পানিতে মিশলে হাইড্রোক্সাইড উৎপাদন করে- এবং কার্যত ক্ষারের মত আচরণ করে। যেমন, Na₂O ক্ষারক হলেও ক্ষার নয়। কিন্তু জলীয় দ্রবণে এটা NaOH তৈরি করে, যেটা একটা ক্ষার। এজন্য দ্রবণীয় অক্সাইডজাতীয় ক্ষারকগুলো জলীয় দ্রবণে মূলত হাইড্রোক্সাইডজাতীয় ক্ষারের মতই কাজ করবে।

Na₂O(s) + H₂O → 2NaOH(aq)
NaOH(aq) → Na⁺(aq) + OH⁻(aq)

এসিড ও ক্ষারের রাসায়নিক ধর্মে পানির ভূমিকা

শনাক্তকারী পরীক্ষা: এসিড ও ক্ষারের একটি শনাক্তকারী পরীক্ষা হলো এসিড নীল লিটমাস পেপারকে লাল করে, এবং ক্ষার লাল লিটমাস পেপারকে নীল করে। কিন্তু এজন্য জলীয় দ্রবণ প্রয়োজন। উদাহরণস্বরূপ দানাদার অক্সালিক এসিডে নীল লিটমাস পেপারকে স্পর্শ করলে তার বর্ণ পরিবর্তন হবে না।

বিদ্যুৎ পরিবহন: এসিড ও ক্ষার পানিতে আয়নিত অবস্থায় বিরাজ করাতে বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে। কিন্তু বিশুদ্ধ অবস্থায় বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে না।

Series Navigation

<< নবম অধ্যায় (এসিড-ক্ষারক সমতা) – এসিড, ক্ষারক ও ক্ষারের ধারণানবম অধ্যায় (এসিড-ক্ষারক সমতা) – প্রশমন বিক্রিয়া ও লবণ >>