মোল ও আণবিক সংকেত (Concept of Mole and Molecular Formula)

মোলের ধারণা ও রাসায়নিক ধারণা  (Concept of Mole and Chemical Counting)

পরিমাণগত বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে অর্থাৎ পদার্থের পরিমাণ নির্ণয়ের পদ্ধতিতে বিভিন্ন হিসাব নিকাশ করা হয়, এসব হিসাব নিকাশকে একত্রে রাসায়নিক গণনা বলে (chemical counting)। এবং পদার্থের পরিমাণ নির্ণয়ের এককগুলো মোল (Mole) এককে প্রকাশ করা হয়।

মোল (Mole)

মোল হচ্ছে এককের আন্তর্জাতিক পদ্ধতিতে রাসায়নিক পদার্থের পরিমাণের একক। কোনো পদার্থের যে পরিমাণের মধ্যে 6.023\times 10^{23} টি অণু, পরমাণু বা আয়ন থাকে, সেই পরিমাণকে ঐ পদার্থের মোল বলা হয়।

রাসায়নিক পদার্থের (chemical elements) পারমাণবিক ভর অথবা আণবিক ভরকে গ্রাম এককে প্রকাশ করলে যে পরিমাণ পাওয়া যায়, তাকে ঐ পদার্থের এক মোল বলে। যেমন:

16 \text{g O} =1 মোল O পরমাণু

=6.023\times 10^{23} টি অক্সিজেন পরমাণু

58.5 g NaCl=1 মোল NaCl অণু

=6.023\times 10^{23} টি NaCl অণু

=6.023\times 10^{23} সংখ্যাটিকে অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যা (Avogadro number)বলা হয়।

অণুর আণবিক ভর নির্ণয় :

অণুতে বিদ্যমান সকল পরমাণুর পারমাণবিক ভর যোগ করলে ঐ অণুর আণবিক ভর পাওয়া যায়। যেমন :

CuSO_4.5H_2 O এর আণবিক ভর =(1×Cu এর পারমাণবিক ভর) + (1×S এর পারমাণবিক ভর) + (4× অক্সিজেনের ভর) + (5× পানির অণুর ভর)

=63.5+32+64+90

=249.5 g

Query-1: 1 g \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 এ কতগুলো \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 অণু আছে?

সমাধান : 

আমরা জানি,

1 মোল \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4=98 \mathrm{~g} \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4

=6.023 \times 10^{23} টি H\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 অণু

98 \mathrm{~g} \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 এ আছে =6.023×1023 টি অণু

∴1 g \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 এ আছে =\frac{6.023\times10^{23}}{98} টি অণু =6.14\times10^{21} টি অণু

Query-2: 1g \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ কতগুলো H, S এবং O পরমাণু আছে?

সমাধান : 

1g \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এর আণবিক ভর =98 g

\therefore 1 \text{ mol } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4=98 g=6.023\times10^{23} টি \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 অণু

\mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এর আণবিক ভর =1\times2+23+16\times4=98 g

98 \text{ g } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ \text{H} পরমাণু থাকে =(2\times6.023\times10^{23}) টি

1 \text{ g } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ H পরমাণু থাকে =\frac{(2\times6.023\times10^{23})}{98} টি =1.23\times10^{22} টি

98 \text{ g } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ S পরমাণু থাকে =(1\times6.023\times10^{23}) টি

1 \text{ g } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ S পরমাণু থাকে =\frac{(1\times6.023\times10^{23})}{98} টি =6.15\times10^{21} টি

98 \text{ g } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ O পরমাণু থাকে =(4\times6.023\times10^{23}) টি

1 \text{ g } \mathrm{ H}_2 \mathrm{SO}_4 এ O পরমাণু থাকে =\frac{(2\times6.023\times10^{23})}{98} টি =2.46\times10^{22} টি

গ্যাসের মোলার আয়তন ( molar volume of gas)

1 মোল গ্যাসীয় পদার্থ যে আয়তন দখল করে তাকে ঐ গ্যাসের মোলার আয়তন বলে।

• 0°C তাপমাত্রা এবং 1 atm চাপকে একত্রে প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপ (standard temperature and pressure) বা প্রমাণ অবস্থা (standard condition) বলে।
• প্রমাণ অবস্থায় 1 mol গ্যাসের আয়তন 22.4 লিটার। এটা কিন্তু মনে রাখতে হবে বন্ধুরা।

গুরুত্বপূর্ণ সূত্র :

(i) যদি, 

n= মোল সংখ্যা

M= আণবিক ভর

W= গ্রাম এককে  ভর

ধরি, কোনো পদার্থের আণবিক ভর =M গ্রাম

= 1 \text{mol}

M গ্রাম পদার্থে আছে = 1 \text{mol}

\therefore 1গ্রাম পদার্থে আছে = 1 \text{mol}

\therefore W গ্রাম পদার্থে আছে =\frac{W}{M} \text{ mol}\\ \therefore n=\frac{W}{M}

(ii) যদি,

n= মোল সংখ্যা

V= লিটার এককে আয়তন

আমরা জানি,

প্রমাণ অবস্থায় 1 মোল গ্যাসীয় পদার্থের আয়তন =22.4 লিটার

22.4 লিটার 1 \text{ mol}

\therefore 1 গ্রাম পদার্থে আছে \frac{1}{22.4} \text{ mol}

\therefore V গ্রাম পদার্থে আছে \frac{V}{22.4} \text{ mol}

\therefore n=\frac{V}{22.4} \text{ mol}

(iii) যদি,

n= মোল সংখ্যা

N= অণুর সংখ্যা

আমরা জানি,

1 \text{ mol} অণুতে =6.023\times10^{23} টি অণু আছে

6.023\times10^{23} টি অণু আছে =1 মোল অণুতে

\therefore 1 টি অণু আছে \frac{1}{6.023\times10^{23}} মোল অণুতে

\therefore N টি অণু আছে \frac{N}{6.023\times10^{23}} মোল অণুতে

\therefore \text{n} = \frac{N}{6.023\times10^{23}}

আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে 1 লিটার N_2 গ্যাসে কতটি অণু আছে?

সমাধান : 

এখানে

V=1 লিটার

আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে 1 মোল N_2 এর আয়তন =22.4 লিটার

আমরা জানি,

n=\frac{V}{22.4} =\frac{1}{22.4}

আবার,

\text{n}=\frac{N}{6.023\times10^{23}}\\ \text{N}=\text{n}\times6.023\times10^{23}\\ \text{N}=\frac{1}{22.4}\times6.023\times10^{23}\\ \text{N}=2.69\times10^{22}টি অণু

\therefore 1 লিটার N_2 অণুতে 2.69\times10^{22} টি অণু আছে।

প্রমাণ অবস্থায় 5 লিটার \text{CH}_4 গ্যাসে কয়টি H পরমাণু আছে?

সমাধান : 

আমরা জানি, প্রমাণ অবস্থায়

1 মোল \text{CH}_4 এর আয়তন =22.4 লিটার

22.4 লিটার \text{CH}_4 এ H পরমাণু =4 মোল

\therefore 1 লিটার \text{CH}_4 এ H পরমাণু =\frac{4}{22.4} মোল

\therefore 5 লিটার \text{CH}_4 এ H পরমাণু =\frac{4\times5}{22.4} মোল

=\frac{25}{28} মোল

1 মোল  টি

\therefore =\frac{25}{28} মোল \text{H}=6.023\times10^{23} টি

=5.38\times10^{23} টি

মোল এবং আণবিক সংকেত (mole and molecular formula)

কোনো পদার্থের আণবিক সংকেত ( molecular formula) থেকে প্রাপ্ত আণবিক ভরকে গ্রাম এককে প্রকাশিত করলে যে পরিমাণ পাওয়া যায় সেই পরিমাণকে 1 মোল বলা হয়। যেমন :

সোডিয়াম ক্লোরাইডের আণবিক সংকেত NaCl

NaCl এর আণবিক ভর =23+35.5=58.8

NaCl গ্রাম আণবিক ভর =58.8 g

∴58.8 g NaCl=1 mol NaCl

এ থেকে প্রাপ্ত তথ্য :

• NaCl এর নাম লবণ (সোডিয়াম ক্লোরাইড)
• 1 অণু সোডিয়াম ক্লোরাইডের সংকেত NaCl
• 1 mol সোডিয়াম ক্লোরাইডের সংকেত NaCl
• 1 mol সোডিয়াম ক্লোরাইডে 1টি Na ও 1টি Cl পরমাণু আছে। 
• 1 অণু সোডিয়াম ক্লোরাইডে 1টি Na ও 1টি Cl পরমাণু আছে। 
• 1 mol NaCl এর Na এর পরমাণু সংখ্যা =6.023\times10^{23} টি ও Cl এর পরমাণু সংখ্যা =6.023\times10^{23} টি এবং NaCl এর অণুর সংখ্যা =6.023\times10^{23} টি 
• 1 mol NaCl এর ভর 58.5 g

মোলার দ্রবণ (Molar Solution)

একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় 1 লিটার দ্রবণের মধ্যে যদি এক মোল দ্রব দ্রবীভূত থাকে, তবে ঐ দ্রবণকে মোলার দ্রবণ বলে। 

• 1 লিটার দ্রবণে 0.5 মোল দ্রব দ্রবীভূত থাকলে ঐ দ্রবণকে 0.5 মোলার দ্রবণ বলে।

\therefore মোলার দ্রবণ =\frac{\text{দ্রব (mol)}}{\text{দ্রবণ (L)}} =\frac{0.5}{1} \text{ mol/L}=0.5 \text{ mol/L}

লঘু দ্রবণ (Dilute Solution):

যে দ্রবণে নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রাবকে কম পরিমাণ দ্রব বা নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রব কম পরিমাণ দ্রাবকে মিশ্রিত থাকে তাকে লঘু দ্রবণ বলে।

গাঢ় দ্রবণ (Concentrated Solution):

যে দ্রবণে নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রাবকের বেশি পরিমাণ দ্রব বা নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রবে কম পরিমাণ দ্রাবক মিশ্রিত থাকে তাকে গাঢ় দ্রবণ বলে।

• যে দ্রবণের মোলারিটি যত বেশি তা ততো বেশি গাঢ়।
• 1 লিটার দ্রবণের মধ্যে 0.5 মোলার দ্রব দ্রবীভূত থাকলে, ঐ দ্রবণকে সেমিমোলার দ্রবণ বলে।
• 1 লিটার দ্রবণের মধ্যে 0.1 মোলার দ্রব দ্রবীভূত থাকলে, ঐ দ্রবণকে ডেসিমোলার দ্রবণ বলে।

বিভিন্ন মোলারিটির দ্রবণ প্রস্তুতকরণ :

V মিলিলিটার আয়তনিক ফ্লাক্সে S মোলার M গ্রাম আণবিক ভরের দ্রব্যের দ্রবণ কিভাবে প্রস্তুত করবে?

এখানে, দ্রবের মোলারিটি =S

মিলিলিটার এককে দ্রবণের আয়তন =V

দ্রবের আণবিক ভর =M

ধরি, গ্রাম এককে দ্রবের ভর =W

\therefore \text{W}=\frac{\text{SMV}}{1000}

[এখানে 1000 দিয়ে ভাগ করার কারণ হলো V কে লিটার এককে প্রকাশের জন্য]

প্রস্তুত প্রক্রিয়া :

1. প্রথমে একটি নির্দিষ্ট আয়তনিক ফ্লাক্সে W গ্রাম দ্রব্য ওজন করে নিয়ে ফ্লাক্সের ঢালতে হবে।
2. তারপর ফ্লাক্সে খানিকটা পানি যুক্ত করে ঝাঁকিয়ে নিতে হবে। এতে পদার্থটির দ্রবণ তৈরি হবে।
3. তারপর সাবধানতা অবলম্বন করে একটি নির্দিষ্ট দাগ পর্যন্ত পানি দ্বারা পূর্ণ করলে S মোলার দ্রবণ প্রস্তুত হয়ে যাবে।

200 মিলিলিটার সেমিমোলার \mathrm{Na_2CO_3} দ্রবণ প্রস্তুত করো।

সমাধান : 

এখানে, দ্রবের মোলারিটি, \text{S}=0.5 মোল

দ্রবের গ্রাম আণবিক ভর, \text{M}=(23\times2)+12+(16\times3)=106 \text{g}

দ্রবণের মিলিলিটার এককে আয়তন, V=200 ml

\therefore \text{W}=\frac{\text{SMV}}{1000}\\ =\frac{0.5\times200\times106}{1000}\\ =10.6 \text{ g}

প্রথমে একটি 200 ml আয়তনিক ফ্লাক্সে \mathrm{Na_2CO_3} যোগ করে ঝাঁকিয়ে নিয়ে দ্রবণ তৈরি করতে হবে। তারপর নির্দিষ্ট দাগ পর্যন্ত পানি যোগ করে 200 ml দ্রবণের আয়তন করলেই সেমিমোলার দ্রবণ প্রস্তুত হবে।

যৌগে মৌলের শতকরা সংযুক্তি (The Percentage Composition of Element Compounds)

কোনো যৌগের 100 g এর মধ্যে যত গ্রাম মৌল থাকে, তা ঐ মৌলের শতকরা সংযুতি বলে।

কোনো যৌগে একটি মৌলের শতকরা সংযুতি =\frac{মৌলের পারমাণবিক ভর \times পরমাণু সংখ্যা}{যৌগের আণবিক ভর}\times 100%

\mathrm{H_2SO_4} এর মধ্যে H, S, O এর শতকরা সংযুতি হিসাব করো।

সমাধান : 

\mathrm{H_2SO_4} এর আণবিক ভর =(1\times2+32\times1)+16\times4)=98 \text{ g}

এখানে, H এর পরমাণুর সংখ্যা =2, পারমাণবিক ভর =1

S এর পরমাণুর সংখ্যা =1, পারমাণবিক ভর =32

O এর পরমাণুর সংখ্যা =4, পারমাণবিক ভর =16

\therefore H এর শতকরা সংযুতি =\frac{1\times2\times100}{98}%=2.04 %

\therefore S এর শতকরা সংযুতি =\frac{1\times32\times100}{98}%=32.65 %

\therefore O এর শতকরা সংযুতি =\frac{4\times16\times100}{98}%=65.30 %

শতকরা সংযুতি থেকে যৌগের আণবিক সংকেত (molecular formula) নির্ণয়

এবার শতকরা সংযুতি থেকে যৌগের আণবিক সংকেত নির্ণয় করা যাক।

• প্রথমে যৌগের শতকরা সংযুতি থেকে স্থূল সংকেত নির্ণয় করতে হবে।
• তারপর যৌগের আণবিক ভর স্থূল সংকেতের ভরের কত গুণ তা বের করে সেই সংখ্যা দিয়ে স্থূল সংকেতের পরমাণু সংখ্যাকে গুণ করলে আণবিক সংকেত পাওয়া যায়। যেমন : কার্বন ও হাইড্রোজেন দিয়ে গঠিত যৌগের আণবিক ভর/ স্থূল সংকেতের ভর =\frac{78}{13}=6 হয়। তাহলে যৌগটির আণবিক সংকেত =\mathrm{(CH)_6=C_6H_6}.
• কোনো যৌগের স্থূল সংকেত তার আণবিক ভরের সমান হলে স্থূল সংকেত ও আণবিক সংকেত একই থাকবে।

আণবিক সংকেত (molecular formula) থেকে স্থূল সংকেত নির্ণয় :

• প্রথমে যৌগের অণুতে বিদ্যমান পরমাণু গুলোর আলাদা আলাদা করে পারমাণবিক সংখ্যা বের করতে হবে।
• অতঃপর পারমাণবিক সংখ্যাগুলোর অনুপাত বের করে তা নির্দিষ্ট সংখ্যা (যা দ্বারা সবগুলো সংখ্যা বিভাজ্য) দিয়ে ভাগ করলে স্থূল সংকেত পাওয়া যাবে। যেমন :
• \mathrm{C_6H_{12}O_6} এর পারমাণবিক সংখ্যাগুলোর অনুপাত =6 :12 :6=1 :2 :1 
• \mathrm{C_6H_{12}O_6} এর স্থূল সংকেত =\mathrm{C_1H_2O_1}==\mathrm{CH_2O}

শতকরা সংযুতি এবং স্থূল সংকেত

যে সংকেত অণুতে বিদ্যমান পরমাণুগুলোর অনুপাত প্রকাশ করে তাকে স্থূল সংকেত বলে।

শতকরা সংযুতি থেকে স্থূল সংকেত নির্ণয় :

• মৌল সমূহের শতকরা সংযুতিকে তাদের পারমাণবিক সংখ্যা দ্বারা ভাগ করতে হবে।
• ভাগ করার পর ক্ষুদ্রতম ভাগফল দিয়ে প্রাপ্ত ভাগফলগুলোকে পুনরায় ভাগ করতে হবে।
• প্রাপ্ত সংখ্যাগুলো পূর্ণ সংখ্যা না হলে, পূর্ণ সংখ্যায় পরিণত করতে প্রয়োজনীয় যে কোনো সংখ্যা দিয়ে ভাগ করতে হবে। যেমন : ভাগফল 1.5 আসলে তা 2 দিয়ে গুণ করে 3 (যা একটি পূর্ণ সংখ্যা) এ পরিণত করতে হবে। খেয়াল রাখতে হবে যে 2 দিয়ে যেন সবগুলো ভাগফল গুণ করা হয়।
• প্রাপ্ত সংখ্যাগুলোকে মৌলসমূহের প্রতীকের নিচে ডান পাশে লিখলে তৈরি হয়ে যাবে স্থূল সংকেত। যেমন :
  \mathrm{H=2, S=1, O=4} হলে স্থূল সংকেত =\mathrm{H_2SO_4}। এক্ষেত্রে প্রতীকের নিচে ডান পাশে 1 থাকলে তা লেখার প্রয়োজন নেই।

3 গ্রাম কার্বন পরমাণু  এবং 8 গ্রাম অক্সিজেন পরমাণু  যুক্ত হয়ে যৌগ গঠন করে। সেই যৌগের স্থূল সংকেত বের করো।

সমাধান : 

যৌগটিতে কার্বনের শতকরা পরিমাণ =33+8\times100 % =27.27%

যৌগটিতে অক্সিজেনের শতকরা পরিমাণ =83+8\times100 % =72.73%

প্রথমে পরমাণুগুলো শতকরা সংযুক্তিকে নিজ নিজ পারমাণবিক ভর দ্বারা ভাগ করে পাই,

C=\frac{27.27}{12}=2.27\\ O=\frac{72.73}{16}=4.54

ভাগফলগুলোর মধ্যে ক্ষুদ্রতম ভাগফল 2.27 দিয়ে ভাগ করে পাই,

C=\frac{2.27}{2.27}=1\\ O=\frac{4.54}{2.27}=2

ঐ মানগুলো ও প্রতীক নিয়ে গঠিত স্থূল সংকেত =\mathrm{C_1O_2=CO_2}