সালফিউরিক এসিড কারখানায় বাড়তি বাতাস কেন?
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
চট্টগ্রামের টিএসপি সার কারখানা নিজেই সালফিউরিক এসিড বানায়। সালফার পুড়িয়ে পাওয়া সালফার ডাইঅক্সাইড ভ্যানাডিয়াম পেন্টক্সাইড প্রভাবকের ওপর দিয়ে বাতাসের অক্সিজেনের সঙ্গে বিক্রিয়া করে সালফার ট্রাইঅক্সাইড হয়। শিক্ষানবিশ সাকিব খেয়াল করল, সমীকরণের চেয়ে অনেক বেশি বাতাস ঢোকানো হচ্ছে। বাড়তি অক্সিজেন কি কোনো কাজে আসে?
অক্সিজেন সমীকরণের ১ গুণ থেকে ৩ গুণ করলে কত অংশ SO₂ রূপান্তরিত হবে?
- বাড়বে: বাড়তি O₂ কমাতে সাম্য SO₃-এর দিকে সরে, তাই প্রায় সব SO₂ বিক্রিয়া করে
- একই থাকবে, সমীকরণের বেশি অক্সিজেন অপচয় মাত্র
- কমবে, কারণ বাতাসে গ্যাস পাতলা হয়ে যায়
- শুধু প্রভাবক বাড়ালেই রূপান্তর বাড়ে, অক্সিজেনে নয়
যা বদলাতে পারবে
- তাপমাত্রা: ৩০০ থেকে ৭৫০ °C
- চাপ: ১ থেকে ১০ atm
- অক্সিজেনের আধিক্য (সমীকরণের কত গুণ): ১ থেকে ৫
- V₂O₅ প্রভাবক: চালু বা বন্ধ
যা মেপে দেখাবে
- রূপান্তরিত বিক্রিয়ক (%)
- সাম্যাবস্থায় মিশ্রণে উৎপাদ (%)
- সাম্যে পৌঁছাতে সময় (min)
- সাম্যধ্রুবকের লগ (log K)
চালানোর সময় খেয়াল করো
- অক্সিজেনের আধিক্য বাড়িয়ে রূপান্তরিত SO₂ দেখো। মিশ্রণে SO₃-এর ভাগ কেন কমে?
- তাপমাত্রা বাড়ালে কী হয়? কারখানা কেন প্রায় ৪৫০ °C বেছে নেয়?
নিজে করে দেখো
- ৪৫০ °C আর ১ atm চাপে অন্তত ৯৯% SO₂ রূপান্তর করো।
ইঙ্গিত
তাপমাত্রা আর চাপ ঠিক রেখে বাতাস বাড়াও।
- ৫ মিনিটের মধ্যে সাম্যে পৌঁছাও, তবু অন্তত ৯৭% SO₂ রূপান্তর করো।
ইঙ্গিত
গরম করলে গতি বাড়ে কিন্তু রূপান্তর কমে; বাড়তি বাতাস দিয়ে সেটা পুষিয়ে নাও।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
সালফার ও সালফিউরিক এসিড: স্পর্শ প্রণালি
সালফার পাওয়া যায় আগ্নেয়গিরির কাছে মুক্ত অবস্থায়, মাটির নিচের স্তর থেকে (ফ্রাশ পদ্ধতিতে গরম পানি দিয়ে গলিয়ে তোলা হয়), আর পেট্রোলিয়াম ও প্রাকৃতিক গ্যাস শোধনের সময়। সালফার পুড়িয়ে SO₂, তারপর প্রায় ৪৫০ °C তাপমাত্রায়, ১ থেকে ২ বায়ুমণ্ডল চাপে, V₂O₅ প্রভাবকে 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃। এটি তাপউৎপাদী উভমুখী বিক্রিয়া। বাড়তি বাতাস দিলে লা-শাতেলিয়ারের নীতিতে সাম্য SO₃-এর দিকে সরে, তাই দামি SO₂ প্রায় পুরোটা কাজে লাগে; সস্তা অক্সিজেন বেঁচে থাকে বলে মিশ্রণে SO₃-এর ভাগ কমলেও ক্ষতি নেই। SO₃ সরাসরি পানিতে দিলে এসিডের কুয়াশা হয়, তাই আগে গাঢ় সালফিউরিক এসিডে শোষিয়ে ওলিয়াম বানিয়ে তারপর পানি মেশানো হয়। সালফিউরিক এসিড সার (টিএসপি), ব্যাটারি, ডিটারজেন্ট ও রং শিল্পে লাগে। কলকারখানা আর ইটভাটার ধোঁয়ার SO₂ বাতাসে এসিড বৃষ্টি তৈরি করে।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
বাড়তি অক্সিজেন অপচয় নয়: সাম্য সেটিকে কাজে লাগাতে SO₃-এর দিকে সরে, ফলে রূপান্তরিত SO₂ বাড়ে। প্রভাবক শুধু গতি বাড়ায়, সাম্য সরায় না।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- সমীকরণের চেয়ে বেশি বিক্রিয়ক দিলে কোনো লাভ নেই
- বাতাস মেশালে গ্যাস পাতলা হয়ে রূপান্তর কমে
- প্রভাবক বাড়ালে উৎপাদের পরিমাণ বাড়ে
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- গাড়ির ব্যাটারির এসিড পাতলা সালফিউরিক এসিড।