লা-শাতেলীয় নীতি বিবৃত

লা-শাতেলীয় নীতি বিবৃত কর। এই বিক্রিয়ার আলোকে সাম্যাবস্থার উপর চাপ, তাপ এবং ঘনমাত্রার প্রভাব আলোচনা কর । (Principle of Le-Chatelier, Effects of pressure, heat and density on equilibrium)

নীতি (Principle): কোন উভমুখী বিক্রিয়া সাম্যাবস্থায় থাকাকালে যদি ঐ অবস্থার একটি নিয়ামক (যেমন তাপমাত্রা, চাপ, ঘনমাত্রা) পরিবর্তন করা হয় তবে সাম্যের অবস্থান এমনভাবে পরিবর্তন হয় যাতে নিয়ামক পরিবর্তনের ফলাফল প্রশমিত হয়।

তাপমাত্রার প্রভাব (Effect of heat): তাপমাত্রার পরিবর্তনের ফলে সাম্যবস্থা এবং সাম্যধ্রুবক উভয়েরই পরিবর্তন ঘটে। তাপের পরিবর্তনের ফলে সাম্যবস্থার কী পরিবর্তন হয় তা লা-শাতেলীয় নীতি অনুসারে নিয়ে আলোচনা করা হল।

তাপোৎপাদী বিক্রিয়া (Exothermic reaction): এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে সাম্যবস্থায় তাপমাত্রা বাড়ালে লা-শাতেলীয় নীতি অনুযায়ী এর সাম্যবস্থা পশ্চাৎমুখী হবে। কারণ, পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ায় উৎপাদ তাপের সাহায্যে বিয়োজিত হয়ে বিক্রিয়কে পরিণত হবে। এর ফলে তাপ হ্রাস পায় তথা তাপমাত্রা হ্রাস পাবে। ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হবে। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে উৎপাদের পরিমাণ হ্রাস পায় অর্থাৎ অধিকতর উৎপাদের জন্য অনুকূল নয়। যদি তাপমাত্রা হ্রাস করা হয় তাহলে সাম্যাবস্থা বাম থেকে ডানদিকে সরে যাবে । বিক্রিয়ক উৎপাদে পরিণত হওয়ার সময় তাপ উৎপন্ন হয় এতে তাপ হ্রাস অথবা তাপমাত্রা হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত হবে।

অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে তাপমাত্রা হ্রাস করলে তা অধিকতর উৎপাদের জন্য অনুকূল অবস্থার হবে। তবে তাপমাত্রা বেশী হ্রাস করলে বিক্রিয়ার হার কমবে উৎপাদ কম হবে। তাই এক্ষেত্রে অত্যানুকুল তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে হবে। যেমন-

\mathrm{N}_{2}+3 \mathrm{H}_{2} \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH}_{3} ; \quad \Delta \mathrm{H}=92.2 \mathrm{KJ} / \mathrm{mol} 

তাপহারী বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে (Endothermic Reaction): এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে সাম্যবস্থায় তাপমাত্রা বাড়ালে লা-শাতেলীয় নীতি অনুযায়ী তাপমাত্রা হ্রাসের জন্য বিক্রিয়াটির সাম্যবস্থা বাম থেকে ডানে স্থানান্তরিত হবে। কারণ সাম্যাবস্থায় বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক তাপের সাহায্যে বিয়োজিত হয়ে উৎপাদে পরিণত হবে। এর ফলে তাপ হ্রাস পাবে তথা তাপমাত্রা হ্রাস পাবে। ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হবে। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে। তবে উচ্চ তাপের ফলে উৎপাদ বিয়োজিত হতে পারে এবং অর্থনৈতিকভাবে কম লাভজনক হবে। তাই এক্ষেত্রেও অত্যানুকুল তাপমাত্রা বিবেচনা করতে হবে। যদি তাপমাত্রা হ্রাস করা হয়, তাহলে সাম্যবস্থা ডান থেকে বামে যাবে। কারণ পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার মাধ্যমে উৎপাদ বিক্রিয়কে পরিণত হয়ে তাপ উৎপন্ন করবে। এতে তাপ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত হবে। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা হ্রাস করলে তা অধিকতর উৎপাদের জন্য অনুকূল নয়।

N_{2}+0_{2} \rightleftharpoons 2 N O ; \Delta H=+180 K J 

চাপের প্রভাব (Effect of Pressure): কঠিন এবং তরল সাম্যবস্থার উপর চাপের কোনো প্রভাব নেই।যে সমস্ত গ্যাসীয় বিক্রিয়ায় \Delta n এর মান শূণ্য হয় সেক্ষেত্রেও চাপের কোনো প্রভাব নেই। গ্যাসীয় বিক্রিয়ায় মোল সংখ্যার পার্থক্য হলে চাপের প্রভাব থাকবে।

(i) উৎপাদের মোল সংখ্যা বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা অপেক্ষা বেশি হলে অর্থাৎ, \Delta n ধণাত্মক হয় । যদি বিক্রিয়ক অপেক্ষা উৎপাদের গ্যাসীয় মোল সংখ্যা বেশি হয় তখন আবদ্ধ পাত্রে একই আয়তনে চাপ বাড়ে। অর্থাৎ, মোল সংখ্যা বৃদ্ধি পাওয়ার কারণে চাপ বৃদ্ধি পায়। এক্ষেত্রে চাপ বৃদ্ধি করলে লা-শাতেলীয় নীতি অনুযায়ী এর সাম্যবস্থা ডান থেকে বামে যাবে। অর্থাৎ, পশ্চাৎম্মুখী হবে। বিক্রিয়ার ফলে মোল সংখ্যা হ্রাস পাবে। চাপ হ্রাস পাবে এবং চাপ বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হবে। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে চাপ বাড়ালে তা অধিক উৎপাদের জন্য অনুকূল অবস্থা নয় বোঝায়। অপরদিকে চাপ হ্রাস করলে সম্মুখমূখী বিক্রিয়ার মাধ্যমে মোল সংখ্যা বৃদ্ধি পাবে, চাপ বৃদ্ধি পাবে।

ফলে চাপ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত হবে। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে চাপ হ্রাস করলে তা অধিকতর উৎপাদের জন্য অনুকূল হবে।

\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{2} \rightleftharpoons 2 \mathrm{NO}_{2}

(ii) উৎপাদের মোলসংখ্যা হ্রাস পেলে: \Delta n এর মান ঋণাত্মক হলে এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে উৎপাদের মোলসংখ্যা কম হওয়ায়, আবদ্ধ পাত্রে একই আয়তনে চাপ হ্রাস পায়। এক্ষেত্রে চাপ বৃদ্ধি করলে লা-শাতেলীয় নীতি অনুযায়ী চাপ হ্রাস করার জন্য সাম্যবস্থায় বাম থেকে ডানে যাবে। কারণ সম্মুখমূখী বিক্রিয়ার ফলে মোল সংখ্যা হ্রাস পায়। ফলে চাপ হ্রাস পায় এবং চাপ বৃদ্ধির ফলাফল প্রশমিত হয়। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে চাপ বাড়লে তা অধিক উৎপাদের জন্য অনুকূল অবস্থা বোঝায়। তবে অত্যাধিক চাপ ব্যবহার অর্থনৈতিকভাবে লাভজনক নয় তাই অনুকুল চাপ ব্যবহার করতে হবে। অপরদিকে চাপ হ্রাস করলে পশ্চাৎমূখী বিক্রিয়ার মাধ্যমে মোল সংখ্যা বাড়লে এতে চাপ বৃদ্ধি পায় ফলে চাপ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত হবে।

অপরদিকে চাপ হ্রাস করলে পশ্চাৎমূখী বিক্রিয়ার মাধ্যমে মোল সংখ্যা বাড়লে এতে চাপ বৃদ্ধি পায় ফলে চাপ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত হবে। এ অবস্থাটি অধিকতর উৎপাদের জন্য অনুকুলের নয় বোঝায়-

 \mathrm{N}_{2}(g)+3 \mathrm{H}_{2} ;(g) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH}_{3}(g)

ঘনমাত্রার প্রভাব (Effect of density): একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোনো বিক্রিয়া সাম্যবস্থায় থাকাকালে বিক্রিয়কের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যধ্রুবকের মান স্থির রাখার জন্য বিক্রিয়াটি সম্মুখমূখী হবে। একইভাবে উৎপাদের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যধ্রুবকের মান স্থির রাখার জন্য সাম্যাবস্থা বাম দিকে সরে যাবে। যেমন-

A \rightleftharpoons B

যেমন- এই বিক্রিয়ার K_{C}=\frac{[B]}{[A]}

গ্যাসীয় সাম্যাবস্থায় ক্ষেত্রে গ্যাসীয় উৎপাদকে শীতলীকরণের মাধ্যমে তরলে পরিণত করা হলে বিক্রিয়াটি সম্মুখমুখী হবে এবং উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে। এক্ষেত্রে A এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করা হলে নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় K_{C}  এর মান ধ্রুবক রাখার জন্য A বিয়োজিত হয়ে B তে পরিণত হবে। অর্থাৎ, সাম্যাবস্থা ডানদিকে সরে যাবে। একইভাবে, উৎপাদের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা বাম দিকে সরে যাবে।

প্রশ্নঃ দেখাও যে, রাসায়নিক সাম্যাবস্থার উপর প্রভাবকের কোনো ভূমিকা নেই। (There is no role of influencers on chemical equilibrium)

উত্তর:

মনে করি, প্রভাবকের অনুপস্থিতিতে নিম্নোক্ত বিক্রিয়াটি সম্পন্ন হয়েছে ।

A \underset{K_{2}}{\stackrel{K_{1}}{\rightleftharpoons}} B 

এই বিক্রিয়ার সামধ্রুবক, K_{C}=\frac{K_{1}}{K_{2}} \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \text { (i) }

মনে করি, প্রভাবকের উপস্থিতিতে বিক্রিয়াটি সংঘটিত হওয়ার ফলে উভয় বিক্রিয়ার হার n গুণ পায় । সুতরাং, এই বিক্রিয়ার সাম্যধ্রুবক,

K_{C}=\frac{n K_{1}}{n K_{2}}=\frac{K_{1}}{K_{2}} \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \text { (ii) }

 

(i) ও (ii) হতে দেখা যায়- K_{C}=K_{C}

অর্থাৎ, প্রভাবক সাম্যধ্রুবকের মানের কোনো পরিবর্তন ঘটাতে পারে না।

প্রশ্নঃ সাম্যধ্রুবকের উপর তাপমাত্রার প্রভাব আলোচনা কর।(Discuss the effect of temperature on equilibrium)

উত্তর:

তাপমাত্রা পরিবর্তন করলে সাম্যাবস্থার এবং সাম্যধ্রুবক উভয়ের পরিবর্তন ঘটে। সাম্যাঙ্কের উপর তাপমাত্রার প্রভাব বিজ্ঞানী ভ্যান্ট হফ এর সমীকরণ দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়। সমীকরণটি নিমরূপ:

\log K_{P}=\frac{-\Delta H}{2.303 R} \times \frac{1}{T}+\text { ধ্রুবক} \ldots \ldots \ldots \ldots .(i)

(i) নং সমীকরণ y=m x+c ধরনের সরলরেখার সমীকরণ। তাই \log K_{P} এর বিপরীতে । এর মান বসালে নিম্নরূপ ২ ধরনের লেখচিত্র পাওয়া যায়।

(১) তাপহারী বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে (Endothermic Reaction)-

এক্ষেত্রে তাপমাত্রা T বৃদ্ধি পেলে \frac{1}{T} এর মান হ্রাস পায় এবং \log K_{P} এর মান সেই অনুযায়ী বৃদ্ধি পায়। অর্থাৎ, এ ধরনের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সামপ্রুবক K p এর মান বৃদ্ধি পায়। 

আবার, তাপমাত্রা হ্রাস করলে সামাধ্রুবকের মান হ্রাস পায়। যেমন-

\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4} \stackrel{\Delta}{\rightleftharpoons} 2 \mathrm{NO}_{2} ; \quad \Delta H=+180 \mathrm{KJmol}^{-1} 

ঢাল =\frac{-\Delta H}{2.303 R} (এক্ষেত্রে ঢালের মান ঋণাত্মক হয় বলে \Delta \mathrm{H} এর মান ধনাত্মক হয়। যা থেকে বুঝা যায় যে বিক্রিয়া তাপহারী হবে।)

(২) তাপউৎপাদী বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে (Exothermic reaction)-

এক্ষেত্রে তাপমাত্রা T বৃদ্ধি করলে \frac{1}{T} এর মান হ্রাস পায় এবং \log K_{P} এর মান হ্রাস পায় অর্থাৎ, তাপউৎপাদী বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে তাপমাত্রা বাড়ালে সাম্যধ্রুবকের মান হ্রাস পায়। অপরদিকে হ্রাস করলে সাম্যধ্রুবকের মান বৃদ্ধি পায়। এক্ষেত্রে বিক্রিয়ার ঢাল এর মান ধনাত্মক হওয়ায় \Delta \mathrm{H}  এর মান ঋণাত্মক হবে যা থেকে বোঝা যায় বিক্রিয়াটি তাপউৎপাদী।

\mathrm{N}_{2}+3 \mathrm{H}_{2} \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH}_{3} ; \Delta H=-92.2 \mathrm{KImol}^{-1}

চাপের প্রভাব (Effect of Pressure): স্থির তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসীয় উভমূখী বিক্রিয়ায় চাপ পরিবর্তন করলে সাম্যাবস্থা এমনভাবে পরিবর্তিত হয় যেন সাম্যধ্রুবকের মান স্থির থাকে। তাছাড়া ভ্যান্ট হফ সমীকরণ অনুযায়ী k_{P} এর সাথে চাপের কোনো সম্পর্ক নেই। তাই বলা যায়, সাম্যধ্রুবকের মানের উপর চাপের কোনো প্রভাব নেই। অর্থাৎ, চাপ পরিবর্তন করলে k_{P} মানের কোন পরিবর্তন হয় না।

প্রশ্নঃ সাম্যধ্রুবক এবং বিক্রিয়া অনুপাতের মধ্যে সম্পর্ক উল্লেখ কর (The relationship between equilibrium and reaction ratio)

উত্তর:

একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় উৎপাদ ও বিক্রিয় কর উপযুক্ত ঘাতসহ মোলার ঘনমাত্রার বা আংশিক চাপের অনুপাতকে সাম্যধ্রুবক বলে।

যেমন, \mathrm{H}_{2}  ও  \mathrm{I}_{2} এর মিশ্রণকে উত্তপ্ত করা হলে \mathrm{HI} উৎপন্ন হয় এবং 450^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রায় বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় উপনীত হয়। অবস্থায়,

K_{C}=\frac{[H I]^{2}}{\left[H_{2}\right]\left[I_{2}\right]} 

অন্যদিকে, যে কোনো তাপমাত্রায় একটি উভমুখী বিক্রিয়া শুরুর পর থেকে সাম্যাবস্থায় পৌছানোর পূর্ব পর্যন্ত সময়ে উৎপাদ ও বিক্রিয়কের উপযুক্ত ঘাতসহ মোলার ঘনমাত্রার অনুপাতকে বিক্রিয়া অনুপাত (Q_{C}) বলে।

ধরা যাক, 450^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রায় উপরোক্ত বিক্রিয়াটির সাম্যধ্রুবক K_{C}= 50। বিক্রিয়া শুরুর t সময় পর দেখা গেল \mathrm{H}_{2}, \mathrm{I}_{2} ও \mathrm{HI} এর মোলার ঘনমাত্রা যথাক্রমে 0.2 M, 0.3 M এবং 0.6 M । এক্ষেত্রে-

বিক্রিয়া অনুপাত, Q c=\frac{[HI ]^{2}}{\left[H_{2}\right]\left[I_{2}\right]}=\frac{(0.6)^{2}}{0.2 \times 0.3}=6

যেহেতু, Q_{C} এর মান K_{C} এর মানের তুলনায় অনেক ছোট সেহেতু বিক্রিয়াটি t সময় পরেও ততক্ষণ পর্যন্ত সম্মুখ দিয়ে সংঘটিত হবে যতক্ষণ না Q_{C}=K_{C} হয়। সুতরাং, যখন

(i) Q_{C}<K_{C} তখন বিক্রিয়াটি সম্মুখ দিকে সংঘটিত হবে।

(ii) Q_{C}>K_{C} তখন বিক্রিয়াটি পশ্চাৎ দিকে সংঘটিত হবে।

(iii) Q_{C}=K_{C} তখন বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় আছে

প্রশ্ন: বিয়োজন মাত্রার সাপেক্ষে \boldsymbol{K}_{\boldsymbol{C}}  এবং \boldsymbol{K}_{\boldsymbol{r}} নির্ণয় (Diagnosis of \boldsymbol{K}_{\boldsymbol{C}}  and \boldsymbol{K}_{\boldsymbol{r}} depending on the degree of subtraction)?

উত্তর:

\mathrm{PCl}_{5} এর বিয়োজন: একটি V আয়তনের পাত্রে কিছু পরিমাণ \mathrm{PCl}_{5} নিয়ে উত্তপ্ত করা হলে এটি বিয়োজিত হয়ে নিরূপ সাম্যাবস্থার সৃষ্টি করে।

P C l_{5}(g) \rightleftharpoons P C l_{3}(g)+C l_{2}(g)

ফলে সাম্য মিশ্রণে \mathrm{PCl}_{3} ও \mathrm{Cl}_{2} এবং অবিয়োজিত \mathrm{PCl}_{5} বিদ্যমান থাকে। \mathrm{PCl}_{5}, \mathrm{ PCl}_{3} এবং \mathrm{Cl}_{2}-এর আংশিক চাপ যথাক্রমে P_{P C l_{5}}, P_{P C l_{3}} এবং P_{C l_{2}} হলে ভর ক্রিয়ার সূত্রানুসারে বিক্রিয়াটির সাম্য ধ্রুবক।

K_{P}=\frac{P_{P C l_{3}} \cdot P_{C l_{2}}}{P_{P C l_{5}}} 

যদি P C l_{5}এর বিয়োজন মাত্রা \alpha হয়, তাহলে

\quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad  P C l_{5} \quad \rightleftharpoons \quad P C l_{3}+C l_{2} 
বিক্রিয়ার শুরুতে : x মোল      \quad  \quad 0 \quad \quad \quad 0
সাম্যাবস্থায় : x(1-\alpha) মোল \quad \mathrm{X} \alpha মোল \quad \mathrm{X} \alpha মোল

সাম্য মিশ্রণে মোট মোল সংখ্যা =X-X \alpha+X \alpha+X \alpha
\begin{array}{l} =X+X \alpha \\ =X(1+\alpha) \end{array}

আমরা জানি,
\text { মিশণের কোন উপাদানের মোল ভগ্নাংশ }=\frac{\text { ঐ উপাদানের মোল সংখ্যা }}{\text { মিশণে উপস্থিত মোট মোল সংখ্যা }}

সাম্যাবস্থায়, P C l_{5} এর মোল ভগ্নাংশ \frac{x(1-\alpha)}{x(1+\alpha)}=\frac{1-\alpha}{1+\alpha}

”  P C l_{3} এর মোল ভগ্নাংশ =\frac{x \alpha}{x(1+\alpha)}=\frac{\alpha}{1+\alpha}

” C l_{2} এর মোল ভগ্নাংশ =\frac{x \alpha}{x(1+\alpha)}=\frac{\alpha}{1+\alpha}

সাম্যাবস্থায়, P C l_{5} এর আংশিক চাপ, P_{P C l_{5}}= মোট চাপ \times P C l_{5} এর মোল ভগ্নাংশ

\therefore P_{P C l_{5}}=P \times \frac{1-\alpha}{1+\alpha}

এখানে, P হলো মিশ্রণের মোট চাপ।

অনুরূপ ভাবে , P C l_{3} এর আংশিক চাপ,  P_{P C l_{3}}=P \times \frac{\alpha}{1+\alpha}

C l_{2} এর আংশিক চাপ, P_{C l_{2}}=P \times \frac{\alpha}{1+\alpha}

\begin{array}{l} \therefore K_{P}=\frac{P_{P C l_{3}} \times P_{C l_{2}}}{P_{P C l_{5}}} \\ \quad \quad =\frac{P\left(\frac{\alpha}{1+\alpha}\right) \times P\left(\frac{\alpha}{1+\alpha}\right)}{P\left(\frac{1-\alpha}{1+\alpha}\right)} \\ K_{P}=\frac{\alpha^{2} P}{\frac{1+\alpha}{1-\alpha}} \end{array}
বা,   K_{P}=\frac{\alpha^{2} P}{(1+\alpha)(1-\alpha)} 
\therefore K_{P}=\frac{\alpha^{2} P}{1-\alpha^{2}}

এক্ষেত্রে K_{P} এর একক  atm

আবার,  K_{C}=\frac{\left[\mathrm{PCl}_{3}\right]\left[\mathrm{Cl}_{2}\right]}{\left[\mathrm{PCl}_{5}\right]}

এখানে, \left[\mathrm{PCl}_{3}\right],\left[\mathrm{Cl}_{2}\right] এবং \left[\mathrm{PCl}_{5}\right] হচ্ছে যথাক্রমে \mathrm{PCl}_{3}, \mathrm{Cl}_{2} ও \mathrm{PCl}_{5} এর মোলার ঘনমাত্রা।

আমরা জানি, 
\text { মোলার ঘনমাত্রা }=\frac{\text { মোল সংখ্যা }}{\text { আয়তন }}  

\begin{array}{c} \therefore\left[\mathrm{PCl}_{3}\right]=\frac{x \alpha}{v} \\ {\left[\mathrm{Cl}_{2}\right]=\frac{x \alpha}{v}} \\ {\left[\mathrm{PCl}_{5}\right]=\frac{x(1-\alpha)}{v}} \\ \therefore \mathrm{K}_{\mathrm{C}}=\frac{\frac{x \alpha}{v} \times \frac{x \alpha}{v}}{\frac{x(1-\alpha)}{v}} \\ =\frac{x^{2} \alpha^{2}}{v^{2}} \\ =\frac{\left(x \alpha^{2}\right)}{V(1-\alpha)} \end{array}

এক্ষেত্রে, K_{C} এর একক মোল লিটার^{-1}

প্রশ্নঃ অম্ল এবং ক্ষারকের আরহেনিয়াসের মতবাদটি ব্যাখ্যা কর (Explain the Arrhenius doctrine of arms and bases.)?

উত্তর:

এ মতবাদ অনুযায়ী যে সমস্ত যৌগ জলীয় দ্রবণে \mathrm{H}^{+} আয়ন দান করে, তাদেরকে এসিড ও যারা জলীয় দ্রবণে \mathrm{OH}^{-} আয়ন দান করে, তাদেরকে ক্ষারক বলে। উদাহরণ-

\begin{aligned} \quad H C l(a q) & \rightarrow H^{+}(a q)+C l^{-}(a q) \text { । } \\ N a O H(a q) & \rightarrow N a^{+}(a q)+O H^{-}(a q) \text { । } \end{aligned}

এ মতবাদের গ্রহণযোগ্যতা হলো এর সাহায্যে অম্ল ক্ষারক প্রশমন বিক্রিয়া, টাইট্রেশন এবং এসিড এবং ক্ষারকের প্রশমণ তাপের মান ধ্রুবক কেন তা ব্যাখ্যা করা যায়। তবে এর সীমাবদ্ধতা হলো এর সাহায্যে সব এসিড, ক্ষারক সংজ্ঞায়িত করা যায় না। তাছাড়া এটি শুধু জলীয় দ্রবণে কার্যকর। 

প্রশ্নঃ অম্ল-ক্ষারকের প্রোটনীয় মতবাদ লিখ? (The protonic doctrine of acid-base)

উত্তর:

যে সমস্ত যৌগ বা আয়ন প্রোটন বা \mathrm{H}^{+} দান করে তারা এসিড এবং যে সমস্ত যৌগ বা আয়ন প্রোটন গ্রহণ করে তারা ক্ষারক । এক্ষেত্রে, প্রোটন আদান প্রদান হয় বলে একে প্রোটনীয় মতবাদ বলে । এসিডের উদাহরণ:

\begin{aligned} \mathrm{HCl} & \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{CI}-\\ \mathrm{NH}_{4}^{+} & \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{NH}_{3} \\ \mathrm{HSO}_{4} & \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{SO}_{4}^{2-} \end{aligned}

ক্ষারকের উদাহরণ?

\begin{aligned} \mathrm{NH}_{3}+\mathrm{H}^{+} & \rightleftharpoons \mathrm{NH}_{4}^{+} \\ \mathrm{HSO}_{4}^{-}+\mathrm{H}^{+} & \rightleftharpoons \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \\ \left[\mathrm{Al}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)_{5}(\mathrm{OH})\right]^{2}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} & \rightleftharpoons\left[\mathrm{Al}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)_{6}\right]^{3+}+\mathrm{OH}^{-} \end{aligned}

এর মতবাদ অনুসারে একই যৌগ এসিড এবং ক্ষারক হিসেবে কাজ করতে পারে।

প্রশ্নঃ অম্ল এবং ক্ষারকের লুইস মতবাদ বা ইলেক্ট্রনীয় মতবাদ ব্যাখ্যা কর। (Lewis doctrine or electronic doctrine of acids and bases)

উত্তর:

এ মতবাদ অনুসারে যে সমস্ত যৌগ বা আয়ন e^{-} যুগল গ্রহণ করে তাদেরকে লুইস এসিড বলে। যেমন- \mathrm{H}^{+}, \mathrm{AICI}_{3}, \mathrm{ BCl}_{3}, \mathrm{FeCl}_{3}, \mathrm{Ag}^{+}, \mathrm{Cu}^{2+}  ইত্যাদি। যে সমস্ত যৌগ বা আয়ন e^{-} জোড় দানে সক্ষম, তাদেরকে লুইস ক্ষারক বলে। যেমন- \mathrm{:NH::}_{3} \mathrm{H}_{2} \ddot{\mathrm{O:}}, {\mathrm{C}} \mathrm{N}^{-}, \mathrm{OH}^{-}, \mathrm{Br}^{-} ইত্যাদি।

প্রশ্নঃ অনুবন্ধী বা কনজুগেট এসিড এবং অনুবন্ধী বা কনজুগেট ক্ষারক বলতৈ কী বুঝ?। (Conjugate acid and conjugate alkali)

উত্তর:

কোনো এসিড প্রোটন দান করার পর যে ক্ষারকে পরিণত হয় , তাকে ঐ এসিডের অনুবন্ধী ক্ষারক বলে।
\begin{array}{lll} \mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3} & \rightleftharpoons & \mathrm{H}^{+}+\mathrm{HCO}_{3}^{-} \\ \text {(এসিড) } & & \text { (অনবন্ধী ক্ষারক) } \end{array}

কোনো ক্ষারক প্রোটন গ্রহণ করার পর যে এসিডে পরিণত হয় তাকে ঐ ক্ষারকের অনুবন্ধী এসিড বলে।
\begin{array}{ll} \mathrm{NH}_{3}+\mathrm{H}^{+} & \rightleftharpoons & \mathrm{NH}_{4}^{+} \\ \text {(ক্ষারক ) } && \text { (অনবন্ধী এসিড) } \end{array}

 

প্রশ্নঃ \mathrm{HSO}_{4}^{-} (বাইসালফেট) আয়নের অনুবন্ধী এসিড এবং অনুবন্ধী ক্ষারকের নাম উল্লেখ কর। (Name the \mathrm{HSO}_{4}^{-} ion bisulfate – Conjugate acid and conjugate alkali)

উত্তর:

\mathrm{HSO}_{4}^{-}+\mathrm{H}^{+} \rightleftharpoons \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}

\mathrm{HSO}_{4}^{-} আয়নের অনুবন্ধী এসিড হলো \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} বাই সালফেটের অনুবন্ধী ক্ষারক হলো \mathrm{SO}_{4}^{2-}

\mathrm{HSO}_{4}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{SO}_{4}^{2-}

প্রশ্নঃ অণুবন্ধী অম্ল-ক্ষারক যুগল বলতে কী বুঝ? (What do you mean by Conjugate acid-base pair)

উত্তর:

কোনো এসিড-ক্ষারক বিক্রিয়ায় এসিড প্রোটন দান করে ক্ষারকে পরিণত হয়। আবার, ক্ষারক প্রোটন গ্রহণ করে অপর একটি এসিডে পরিণত হয়। এক্ষেত্রে 2 টি করে অম্ল-ক্ষারক সাম্যাবস্থায় থাকলে তাদেরকে পরস্পরের অনুবন্ধী যুগল বলা হয়।

দুইটি এসিড থাকলে যেটা মতো ক্ষারক ধরতে হবে।

প্রশ্নঃ শক্তিশালী এসিডের অনুবন্ধী ক্ষারক দুর্বল প্রকৃতির কেন? [যে যত কম \boldsymbol{H}^{+} দিবে বা \boldsymbol{H}^{+} গ্রহণ করবে সে এসিড দুর্বল-দুর্বল ক্ষার।] (Why strong acids conjugate bases that are weak in nature)

উত্তর:

যে এসিড যত, শক্তিশালী, তার অণুবন্ধী ক্ষারক তত বেশি দুর্বল হয়। ধরা যাক HB একটি সবল এসিড।

H B \quad \rightleftharpoons H^{+}+B^{-} 

সবল Acid       অনুবন্ধী ক্ষারক

যে এসিড প্রায় সম্পূর্ণরূপে আয়নিত হতে পারে তা তত শক্তিশালী হয় ।

HB একটি শক্তিশালী এসিড হওয়ায় উপরোক্ত বিক্রিয়াটির সাম্যাবস্থা ডান দিকে অবস্থান করবে। সুতরাং, বিপরীত বিক্রিয়া অর্থাৎ B^{-} আয়নের সাথে প্রোটন সংযোগের মাত্রা কম হবে। যে ক্ষারক কম পরিমাণে প্রোটন গ্রহণ করে তা দুর্বল হবে বিধায় অনুবন্ধী ক্ষারক B^{-} আয়ন দুর্বল হবে। তাই বলা যায় সবল এসিডের অনুবন্ধী ক্ষারক দুর্বল প্রকৃতির। অপরদিকে ক্ষারকটি শক্তিশালী হলে বিক্রিয়া বাম দিকে অবস্থান করবে। অর্থাৎ, এসিড কম পরিমাণ বিয়োজিত হবে। তাই অনুটি দুর্বল প্রকৃতির হবে।

প্রশ্নঃ উভধর্মী যৌগ বা আয়ন বা Amphoteric পদার্থ বলতে কী বুঝ? (Amphoteric ion or substance)

উত্তর:

যে সমস্ত যৌগ বা আয়ন অবস্থা ভেদে এসিড এবং ক্ষারক উভয় হিসেবে আচরণ করে তাদেরকে উভধর্মী যৌগ বা আয়ন বলে। যেমন- \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}, \mathrm{HCO}_{3}^{-}, \mathrm{HSO}_{4}^{-} ইত্যাদি।

\begin{array}{c} \mathrm{NH}_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{NH}_{4}^{+}+\mathrm{OH}^{-} \\ \text {এসিড } \\ \mathrm{HCl}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{cl}^{-}+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+} \end{array}

আবার,

\begin{array}{c} \text { ক্ষারক } \\ \mathrm{HCO}_{3}+\mathrm{H}^{+} \rightleftharpoons \mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3} \\ \text { ক্ষারক } \\ \mathrm{HCO}_{3}^{-}+\mathrm{OH}^{+} \rightleftharpoons \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}+\mathrm{CO}_{3}^{2-} \end{array}

                    \text { এসিড }