রসায়ন দ্বিতীয় পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.১৪
আরহেনিয়াসের অ্যাসিড-ক্ষারক তত্ত্ব।
সূত্রে H থাকলেই এসিড হয় না, OH থাকলেই ক্ষারক হয় না। CH₄ এ চারটা হাইড্রোজেন, CH₃OH এ একটা OH, তবু কেউই পানিকে কিছু দেয় না। এসিড-ক্ষারকের প্রথম তত্ত্ব তাই একটাই প্রশ্ন করে: পানিতে কী ছাড়ে?
১. পানিতে H⁺ দিলে অম্ল, OH⁻ দিলে ক্ষারক
আরহেনিয়াসের মতে এসিড হলো হাইড্রোজেনযুক্ত যে যৌগ জলীয় দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়ন (H⁺) দান করে; যেমন HCl, HNO₃, H₂SO₄, CH₃COOH। ক্ষারক হলো যে যৌগ জলীয় দ্রবণে হাইড্রক্সিল আয়ন (OH⁻) দান করে; যেমন NaOH, KOH, Ca(OH)₂, NH₄OH।
শর্ত হলো পানিতে আয়ন ছাড়া, সূত্রে H বা OH থাকা নয়। হাইড্রোজেনযুক্ত সব যৌগ এসিড নয়: CH₄ অম্ল নয়, আর CH₃OH ক্ষারক নয়, কারণ OH থাকলেও সে OH⁻ দেয় না। নিচে সূত্রগুলোকে তিন ঘরে ভাগ করো।
ভাগ করোজলীয় দ্রবণে কী দেয়
H⁺ না OH⁻?
একটা সূত্র ধরো, তারপর ঘরে ছাড়ো। ভাবো: পানিতে সে H⁺ দেয়, OH⁻ দেয়, না কিছুই দেয় না?
ঠিক। পরেরটা।
এখনো না। মনে রাখো, OH লেখা থাকলেই OH⁻ আসে না, আর H লেখা থাকলেই H⁺ আসে না।
সব ঠিক জায়গায়। CH₄ পানিতে H⁺ দেয় না, আর CH₃OH এ OH থাকলেও OH⁻ দেয় না, তাই দুটোই বাইরে।
২. প্রশমন: সবসময় একই তাপ
এসিড আর ক্ষারক মিললে H⁺ আর OH⁻ জুড়ে পানি হয়: H⁺ + OH⁻ → H₂O। একে প্রশমন বলে। শক্তিশালী এসিড ও শক্তিশালী ক্ষারকের প্রশমনে প্রতি মোল পানি উৎপন্ন হতে প্রায় ৫৭.৩৪ kJ তাপ বের হয়। এসিড HCl হোক বা HNO₃, ক্ষারক NaOH হোক বা KOH, বিক্রিয়াটা আসলে সেই একই H⁺ + OH⁻ → H₂O, তাই মানও একই।
তাই হিসাবটা সোজা: মুক্ত তাপ = উৎপন্ন পানির মোল × ৫৭.৩৪ kJ/mol। ০.০৫ mol HCl ও ০.০৫ mol NaOH থেকে ০.০৫ mol পানি হয়, তাপ ০.০৫ × ৫৭.৩৪ = ২.৮৬৭ kJ। কম পড়া পক্ষটাই পানির মোল ঠিক করে। ক্যালকুলেটরে নিজে মেলাও; H₂SO₄ বাছলে H⁺ এর হিসাব কেন বদলায়, তা শেষে পরীক্ষার বাক্সে আছে।
হিসাব যন্ত্রপানির মোল গোনো
তাপ = n × ৫৭.৩৪ kJ
হিসাবটা বইয়ের ৫৭.৩৪ kJ/mol ধরে, তোমার মাপ না।
৩. তীব্রতা মাপে Ka আর Kb
এসিড কতটা সবল, তা মাপা হয় সাম্যের ধ্রুবক দিয়ে। HA ⇌ H⁺ + A⁻ এর জন্য Ka = [H⁺][A⁻]/[HA]। ক্ষারক BOH ⇌ B⁺ + OH⁻ এর জন্য Kb = [B⁺][OH⁻]/[BOH]।
Ka বেশি হলে এসিড সবল, যেমন HCl; কম হলে দুর্বল, যেমন CH₃COOH। Kb বেশি হলে ক্ষারক সবল, যেমন KOH ও NaOH; কম হলে দুর্বল, যেমন NH₄OH।
৪. যেখানে তত্ত্ব থামে
সাফল্য আগে: জলীয় দ্রবণে অম্ল-ক্ষারকের বিক্রিয়া, আর জলীয় দ্রবণ কেন অম্লীয় বা ক্ষারীয় হয়, দুটোই এ তত্ত্ব ব্যাখ্যা করে। কিন্তু চার জায়গায় থেমে যায়।
সীমা ১: জলীয় দ্রবণ ছাড়া, অর্থাৎ অজলীয় দ্রবণে এ তত্ত্ব ব্যর্থ। সীমা ২: CuSO₄, FeSO₄, ZnSO₄, AlCl₃ এর জলীয় দ্রবণ কেন অম্লধর্মী, আর Na₂CO₃ এর জলীয় দ্রবণ কেন ক্ষারধর্মী, তা ব্যাখ্যা করতে পারে না।
সীমা ৩: গ্যাসীয় অবস্থার বিক্রিয়া, NH₃ + HCl → NH₄Cl, ব্যাখ্যা করতে পারে না। সীমা ৪: ধাতব অক্সাইড (CaO), NH₃, অ্যামিন ও অ্যানিলিনের ক্ষারধর্ম ব্যাখ্যা করতে পারে না, কারণ এদের OH মূলক নেই। এবার উদাহরণগুলোকে তাদের সীমার ঘরে ফেলো।
সীমা ও উদাহরণচারটি সীমা
তত্ত্ব কোথায় থামে
একটা উদাহরণ ধরো, তারপর সীমার ঘরে ছাড়ো।
ঠিক। পরেরটা।
এখানে না। ভাবো: ঘটনাটা কি পানির বাইরে, লবণের দ্রবণে, গ্যাসের অবস্থায়, নাকি OH মূলক ছাড়াই ক্ষারধর্মে?
চারটা সীমাই মিলেছে: পানির বাইরে, লবণের দ্রবণ, গ্যাসের অবস্থা, আর OH ছাড়া ক্ষারধর্ম।
পরের তত্ত্ব, ব্রনস্টেড-লাউরি, এই ফাঁকগুলো নিয়েই এগোয়।
৫. মিলিয়ে দেখো
তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটা দিয়ে শুরু।
মিলিয়ে দেখোএকটা উত্তর বেছে নাও
প্রশ্ন ১
আরহেনিয়াসের মতে এসিড হলো সেই যৌগ, যা জলীয় দ্রবণে-
OH⁻ দান করে ক্ষারক, এসিড নয়।
ঠিক। আরহেনিয়াসের এসিড জলীয় দ্রবণে H⁺ দান করে।
ইলেকট্রন জোড় গ্রহণ হলো লুইস এসিডের সংজ্ঞা, আরহেনিয়াসের নয়।
প্রোটন গ্রহণ করে ব্রনস্টেড-লাউরির ক্ষারক, এসিড নয়।
দ্বিতীয়টায় সংজ্ঞাটা মনে করো।
মিলিয়ে দেখোএকটা উত্তর বেছে নাও
প্রশ্ন ২
কোনো এসিডের Ka এর মান বেশি হলে এসিডটি-
Ka এসিডের তীব্রতার মাপ; বেশি Ka থাকলে যৌগটি এসিড, প্রশম নয়।
দুর্বল এসিডের Ka কম, যেমন CH₃COOH এর।
ঠিক। Ka বেশি মানে বেশি আয়নিত হওয়া, তাই সবল এসিড (যেমন HCl)।
Ka এসিডের ধর্ম মাপে; ক্ষারকের তীব্রতার মাপ হলো Kb।
শেষটায় সময় নিয়ে পড়ো।
মিলিয়ে দেখোএকটা উত্তর বেছে নাও
প্রশ্ন ৩
০.২ mol HNO₃ ও ০.২ mol KOH জলীয় দ্রবণে সম্পূর্ণ প্রশমিত হলে কত তাপ মুক্ত হয়? (প্রতি মোল পানিতে ৫৭.৩৪ kJ)
২.৮৬৭ kJ হলো ০.০৫ mol পানির তাপ; এখানে পানি ০.২ mol।
৫৭.৩৪ kJ হলো ১ mol পানির তাপ; এখানে ০.২ mol পানি উৎপন্ন হয়।
৫.৭৩৪ kJ হলো ০.১ mol পানির তাপ; এখানে পানি ০.২ mol।
ঠিক। পানি ০.২ mol; তাপ = ০.২ × ৫৭.৩৪ = ১১.৪৬৮ kJ।
পুরো নোটটা কয়েকটা কার্ডে।
নোট থেকে কাটাউল্টে দেখো
ছয়টা কার্ড
প্রশ্নআরহেনিয়াসের এসিড কাকে বলে? উদাহরণ দাও।
উত্তরহাইড্রোজেনযুক্ত যে যৌগ জলীয় দ্রবণে H⁺ দান করে; যেমন HCl, HNO₃, H₂SO₄, CH₃COOH।
প্রশ্নশক্তিশালী এসিড-ক্ষারকের প্রশমন তাপ কত এবং সব ক্ষেত্রে একই কেন?
উত্তরপ্রতি মোল পানিতে প্রায় ৫৭.৩৪ kJ; কারণ সব ক্ষেত্রেই বিক্রিয়া H⁺ + OH⁻ → H₂O।
প্রশ্নKa ও Kb এর মান থেকে এসিড বা ক্ষারকের তীব্রতা কীভাবে বোঝা যায়?
উত্তরKa বেশি → সবল এসিড (HCl), কম → দুর্বল (CH₃COOH); Kb বেশি → সবল ক্ষারক (KOH, NaOH), কম → দুর্বল (NH₄OH)।
প্রশ্নCH₄ ও CH₃OH কি আরহেনিয়াস এসিড বা ক্ষারক?
উত্তরনা; হাইড্রোজেনযুক্ত সব যৌগ এসিড নয়: CH₄ অম্ল নয়, CH₃OH ক্ষারক নয়।
প্রশ্নকোন পদার্থগুলোর ক্ষারধর্ম আরহেনিয়াস তত্ত্বে ব্যাখ্যা হয় না এবং কেন?
উত্তরধাতব অক্সাইড (CaO), NH₃, অ্যামিন ও অ্যানিলিন; কারণ এদের OH মূলক নেই।
প্রশ্ন০.৫ M H₂SO₄ দ্রবণে H⁺-এর ঘনমাত্রা কত এবং কেন?
উত্তর১ M; H₂SO₄-এর প্রতিটি অণু দুটি H⁺ দেয় (H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻), তাই ০.৫ × ২ = ১ M।
সূত্র: রসায়ন দ্বিতীয় পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “পরিবেশ রসায়ন”, অনুচ্ছেদ ১.১৪।