পানি ও সোডিয়াম ক্লোরাইডের তড়িৎ বিশ্লেষণে গ্যাস উৎপাদন

বিদ্যুৎ পরিবাহী ও তড়িৎ বিশ্লেষ্য

বিদ্যুৎ পরিবাহী হলো এমন পদার্থ, যার মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ চলতে পারে। তামার তারের মতো ইলেকট্রনীয় বিদ্যুৎ পরিবাহীতে মুক্ত ইলেকট্রন আধান বহন করে। লোহা, অ্যালুমিনিয়াম ও গ্রাফাইটও এভাবে বিদ্যুৎ পরিবহন করে। এই পরিবহণের জন্য পদার্থের রাসায়নিক পরিবর্তন প্রয়োজন হয় না।

তড়িৎ বিশ্লেষ্য গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নের মাধ্যমে বিদ্যুৎ পরিবহন করে এবং তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় রাসায়নিক পরিবর্তন ঘটে। কঠিন খাবার লবণে আয়ন থাকলেও তারা স্বাধীনভাবে চলতে পারে না। পানিতে লবণ দ্রবীভূত করলে আয়ন চলতে পারে, তাই দ্রবণ বিদ্যুৎ পরিবহন করে। বাংলাদেশের রান্নাঘরের লবণ ও পানির উদাহরণ দিয়ে এই পার্থক্য বোঝা যায়।

দ্রবণে সম্পূর্ণ আয়নিত পদার্থকে তীব্র তড়িৎ বিশ্লেষ্য বলে; সোডিয়াম ক্লোরাইড, কপার সালফেট ও সালফিউরিক এসিড এর উদাহরণ। খুব সামান্য আয়নিত পদার্থ হলো মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য; পানি ও ভিনেগারে থাকা ইথানোয়িক এসিড এর উদাহরণ। বিশুদ্ধ পানিতে আয়ন খুব কম, তাই তা খুব দুর্বল পরিবাহী।

পানি ও লবণের দ্রবণ থেকে গ্যাস

পানিতে কয়েক ফোঁটা সালফিউরিক এসিড যোগ করলে আয়নের পরিমাণ ও পরিবাহিতা বাড়ে। নিষ্ক্রিয় তড়িৎদ্বার দিয়ে বিদ্যুৎ চালালে:

• ক্যাথোডে হাইড্রোজেন তৈরি হয়: $4H^++4e^-\rightarrow2H_2$।
• অ্যানোডে অক্সিজেন তৈরি হয়: $4OH^-\rightarrow O_2+2H_2O+4e^-$।
• মোট বিক্রিয়া: $2H_2O\rightarrow2H_2+O_2$।

এখানে $H^+$ হাইড্রোজেন আয়ন, $OH^-$ হাইড্রোক্সাইড আয়ন, $e^-$ ইলেকট্রন এবং $H_2$, $O_2$, $H_2O$ যথাক্রমে হাইড্রোজেন, অক্সিজেন ও পানি। একই তাপমাত্রা ও চাপে হাইড্রোজেনের আয়তন অক্সিজেনের দ্বিগুণ।

একটি অনুশীলনীতে ১৮ মিলিলিটার অক্সিজেন পাওয়া গেল। প্রথমে আয়তনের অনুপাত থেকে লিখি $V_H=2V_O$। এখানে $V_H$ হাইড্রোজেনের ও $V_O$ অক্সিজেনের আয়তন; SI একক ঘনমিটার, $\mathrm{m^3}$। তাই হাইড্রোজেনের আয়তন $2\times18=36\,\mathrm{mL}=3.6\times10^{-5}\,\mathrm{m^3}$।

ঘন সোডিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণে সোডিয়াম ও ক্লোরাইডের পাশাপাশি পানি থেকে আসা আয়নও থাকে। সাধারণ নিষ্ক্রিয় তড়িৎদ্বারে ক্যাথোডে হাইড্রোজেন এবং অ্যানোডে ক্লোরিন হয়: $2Cl^-\rightarrow Cl_2+2e^-$। দ্রবণে সোডিয়াম ও হাইড্রোক্সাইড আয়ন থেকে যায়, অর্থাৎ সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডের দ্রবণ পাওয়া যায়। এসব গ্যাস শিল্পে উৎপাদন করা হয়।

সাধারণ ভুল হলো পানির পরীক্ষায় এসিডের বদলে লবণ দিলেও একই গ্যাস পাওয়া যাবে ভাবা। ক্লোরাইড থাকলে অ্যানোডের উৎপাদ বদলে যেতে পারে।

মনে রাখো: পানির তড়িৎ বিশ্লেষণে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেন, আর ঘন লবণের দ্রবণে হাইড্রোজেন ও ক্লোরিন পাওয়া যায়।