সিলভার ট্রি ও ইলেকট্রন স্থানান্তর: জারণ-বিজারণ
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
সোনার দোকানে সিলভার নাইট্রেট (AgNO₃) দ্রবণে তামার তার (Cu) ডুবিয়ে রুপা উদ্ধার করা হয়। এতে তামার তারের গায়ে চকচকে 'সিলভার ট্রি' বা রুপার কেলাস জমে এবং দ্রবণটি ধীরে ধীরে নীল বর্ণ ধারণ করে (Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag)। ১.০ g তামা ডোবালে দ্রবণ থেকে ৩.৪ g রুপা জমা হয়। তামার পারমাণবিক ভর ৬৩.৫ এবং রুপার ১০৮ হলে, ৬.৩৫ g (০.১ mol) তামার তার ওই দ্রবণে যোগ করলে মোট কত গ্রাম রুপা বিস্থাপিত হবে?
৬.৩৫ g (০.১ mol) তামা দ্রবণ থেকে কত গ্রাম রুপা বিস্থাপিত করবে?
- ২১.৬ g (০.২ mol)
- ১০.৮ g: একটি পরমাণু একটি পরমাণুকে প্রতিস্থাপন করে
- ৬.৩৫ g: একই ভরের ধাতু বিনিময় হয়
যা বদলাতে পারবে
- যোগ করা ধাতু: ম্যাগনেসিয়াম (Mg), জিংক (Zn), আয়রন (Fe), কপার (Cu), সিলভার (Ag)
- লবণের দ্রবণ: সিলভার নাইট্রেট (AgNO₃), কপার সালফেট (CuSO₄), জিংক সালফেট (ZnSO₄)
- ধাতুর ভর: ০.৫ থেকে ২০ g
যা মেপে দেখাবে
- বিস্থাপিত ধাতুর ভর (g)
- বিক্রিয়ার উৎপাদ
- বিক্রিয়া ঘটে কি?
চালানোর সময় খেয়াল করো
- তামার ভর স্লাইডারে ৬.৩৫ g এ নিয়ে যাও। ১ mol কপার দুটি ইলেকট্রন ছাড়ে, আর প্রতিটি Ag⁺ একটি করে ইলেকট্রন গ্রহণ করে। তাহলে কত মোল রুপা তৈরি হবে?
নিজে করে দেখো
- কপার সালফেট দ্রবণ থেকে ঠিক ৬.৩৫ g কপার বিস্থাপিত করতে কতটুকু জিংক যোগ করতে হবে তা বের করো।
ইঙ্গিত
১ mol জিংক (৬৫ g) দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে ঠিক ১ mol কপার (৬৩.৫ g) বিস্থাপিত করে।
- এমন একটি ধাতু ও দ্রবণের জোড়া নির্বাচন করো যেখানে কোনো ইলেকট্রন স্থানান্তর ঘটে না (বিক্রিয়া ঘটে না)।
ইঙ্গিত
সক্রিয়তা সিরিজে দ্রবণের ধাতুটি যদি যোগ করা ধাতুর চেয়ে বেশি সক্রিয় হয়, তবে কোনো ইলেকট্রন লেনদেন হয় না।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
ইলেকট্রন স্থানান্তর হিসেবে জারণ-বিজারণ (রেডক্স)
জারণ মানে ইলেকট্রন বর্জন এবং বিজারণ মানে ইলেকট্রন গ্রহণ। জারণ ও বিজারণ বিক্রিয়া যুগপৎ ঘটে: একটি পরমাণু যে কয়টি ইলেকট্রন ত্যাগ করে, অপর পরমাণুকে ঠিক সেই কয়টি ইলেকট্রন গ্রহণ করতে হয়। প্রতিটি কপার পরমাণু দুটি ইলেকট্রন বর্জন করে জারিত হয় (Cu → Cu²⁺ + 2e⁻)। কিন্তু সিলভার নাইট্রেট দ্রবণের প্রতিটি Ag⁺ আয়ন কেবল একটি করে ইলেকট্রন গ্রহণ করে ধাতব রুপায় বিজারিত হয় (Ag⁺ + e⁻ → Ag)। তাই ১ mol Cu (৬৩.৫ g) জারিত হয়ে দুটি ইলেকট্রন ছাড়লে দ্রবণ থেকে ২ mol Ag⁺ আয়ন বিজারিত হয়ে মোট ২ mol (২১.৬ g) রুপা বিস্থাপিত হয়। ইলেকট্রনের এই সমতাই মোল অনুপাত ১:২ নির্ধারণ করে।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
যদি ধরে নেওয়া হয় একটি পরমাণু অপর একটি পরমাণুর জায়গা নেয়, তবে ১ mol কপার থেকে ১ mol রুপা (১০.৮ g) পাওয়ার কথা। কিন্তু কপার দুটি ইলেকট্রন ছাড়ে আর প্রতিটি সিলভার আয়ন মাত্র একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করতে পারে, তাই প্রতি কপার পরমাণুর বিপরীতে দুটি রুপা পরমাণু বিস্থাপিত হয়। আবার প্রতিস্থাপন মানে সমভরের বিনিময় নয়: তামার পারমাণবিক ভর ৬৩.৫ হলেও রুপার ভর ১০৮, তাই ৬.৩৫ g কপার কখনোই ৬.৩৫ g রুপা তৈরি করে না। ইলেকট্রনের বিনিময় হিসাব করেই সঠিক ভর ২১.৬ g পাওয়া যায়।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় সবসময় একটি পরমাণু অপর একটি পরমাণুর স্থান দখল করে
- বিক্রিয়ায় যত গ্রাম ধাতু দ্রবীভূত হয় ঠিক তত গ্রাম ধাতুই বিস্থাপিত হয়
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- সোনার দোকান ও তাঁতীবাজারের বর্জ্য থেকে রুপা পুনরুদ্ধার: পুরান ঢাকার তাঁতীবাজার ও দেশের বিভিন্ন স্বর্ণালঙ্কারের দোকানে সোনা পরিশোধনের পর উৎপন্ন সিলভার নাইট্রেট দ্রবণ ড্রেনে না ফেলে তামার তার ডুবিয়ে শতভাগ খাঁটি রুপা কেলাস আকারে সংগ্রহ ও পুনর্ব্যবহার করা হয়।
- জাহাজভাঙা শিল্প ও উপকূলীয় নৌযানে ক্ষয়রোধ: চট্টগ্রামের সীতাকুণ্ড শিপইয়ার্ড ও বঙ্গোপসাগরের মাছ ধরার ট্রলারের ইস্পাতের হালকে মরিচা থেকে রক্ষা করতে বেশি সক্রিয় জিংক ব্লক (স্যাক্রিফিসিয়াল অ্যানোড) লাগানো হয়, যা নিজে ইলেকট্রন ছেড়ে জারিত হয়ে লোহাকে বিজারণের অবস্থায় অক্ষত রাখে।