প্রমাণ M/10 Na₂CO₃ দ্রবণের সাহায্যে সরবরাহকৃত H₂SO₄-এর ঘনমাত্রা নির্ণয় কর।

পরীক্ষাকার্য- প্রমাণ M/10 Na₂CO₃ দ্রবণের সাহায্যে সরবরাহকৃত H₂SO₄-এর ঘনমাত্রা নির্ণয় কর।

সোডিয়াম কার্বনেটের প্রমাণ দ্রবণের সাহায্যে হাইড্রোক্লোরিক এসিডের সঠিক ঘনমাত্রা নির্ণয়মূলনীতিঃ সোডিয়াম কার্বনেট একটি দ্বি-অম্লীয় মৃদু ক্ষার; আর সালফিউরিক এসিড একটি দ্বি-ক্ষারকীয় তীব্র এসিড। কাজেই এদের টাইট্রেশনকালে ফেনল্যালিন নির্দেশক ব্যবহার করা হয় এবং পূর্ণ প্রশমণের ক্ষেত্রে এদের বিক্রিয়া দাঁড়ায় নিম্নরূপঃ

Na2CO3 + H2SO4 - Na2SO4 + H2O + CO2

উপরের বিক্রিয়া হতে এটা স্পষ্ট যে, 1 মোল Na2CO3-কে পূর্ণ প্রশমিত করতে । মোল H₂SO₄-এর প্রয়োজন। সুতরাং মোলার ঘনমাত্রা অনুসারে,

VA x SA = VB x SB

ஃ SA = VB x SB / VA .....................(৬)

এখানে,

অতএব, নির্দিষ্ট আয়তনের সোডিয়াম কার্বনেটের প্রমাণ দ্রবণকে পূর্ণ প্রশমিত করতে কত আয়তন সালফিউরিক এসিড লাগবে তা টাইট্রেশনের মাধ্যমে নিরূপণ করে সমীকরণ (৬) হতে হাইড্রোক্লোরিক এসিড দ্রবণের সঠিক ঘনমাত্রা নির্ণয় করা হয়।

এ পরীক্ষাকার্যটি নিম্নের দুটি ধাপে সম্পন্ন করতে হয়:

2.65 গ্রাম অনার্দ্র Na2CO3-কে 250 মি.লি. মাপক ফ্লাক্সে নিয়ে পাতিত পানি দিয়ে এর গলার দাগ পর্যন্ত পূর্ণ করে উত্তমরূপে ঝাঁকাও। 1 লিটার আয়তনের একটি মাপক ফ্লাক্সকে উত্তমরূপে পাতিত পানি দিয়ে ধৌত করে এর মুখে একটি পরিষ্কার ফানেল স্থাপন কর। একটি পরিষ্কার ও শুষ্ক ওয়াচ গ্লাসে সূক্ষাভাবে ওজন করে 10.60 গ্রাম অনার্স Na₂CO; লও। 

ওয়াশ বোতলের পাতিত পানি দিয়ে ওয়াচ গ্লাসের সমস্ত Na2CO3-কে মাপক ফ্লাক্সে নিয়ে এর মুখ হতে ফানেলকে সরিয়ে নাও। অতঃপর মাপক ফ্লাক্সে এর আয়তনের প্রায় অর্ধেক পরিমাণ পাতিত পানি নিয়ে মুখ লাগিয়ে ভালোভাবে ঝাঁকাও যেন Na₂CO₃ সম্পূর্ণ দ্রবীভূত হয়। এখন মাপক ফ্লাক্সের মুখ খুলে পাতিত পানি দিয়ে ফ্লাক্সের। লিটার দাগ পর্যন্ত পূর্ণ কর। মুখ বন্ধ করে ফ্লাক্সটিকে ভালভাবে ঝাঁকালে সমসত্ত প্রমাণ দ্রবণ প্রস্তুত হবে। এর সঠিক ঘনমাত্রা হবে 0.1 M.

একটি 250 মি.লি. কনিক্যাল ফ্লাক্সকে পাতিত পানি দিয়ে ভালোভাবে পরিষ্কার কর। তারপর একটি 10 মি.লি. পিপেটকে প্রথমে পাতিত পানি ও পরে প্রস্তুতকৃত Na2CO3 দ্রবণ দ্বারা ধৌত (Rinse) কর। এইবার উক্ত পিপেটের সাহায্যে 10 মি.লি. Na2CO3 দ্রবণ কনিক্যাল ফ্লাক্সে নিয়ে তাতে ২ ফোঁটা ফেনল্যালিন নির্দেশক যোগ কর। 

এতে দ্রবণটির বর্ণ হালকা বেগুনী (Pink) বা গোলাপী হবে। কনিক্যাল ফ্লাক্সের নীচে একটি সাদা কাগজ রাখ (বর্ণ পরিবর্তন ভালোভাবে বুঝতে)। একটি বুরেটকে প্রথমে পাতিত পানি ও পরে সরবরাহকৃত H2SO4-এর দ্রবণ দ্বারা ধৌত (Rinse) কর। এইবার বুরেটে উক্ত এসিড নিয়ে স্টপককটি হঠাৎ সম্পূর্ণ খুলে দাও যেন জেটনলটি বায়ুমুক্ত হয়ে দ্রবণে পূর্ণ হয়।

এবার স্টপককটি বন্ধ করে বুরেটে এমনভাবে এসিড লও যেন দ্রবণের নীচের তল বুরেটের শূণ্য দাগের সাথে মিলে যায় (অবশ্য যে কোন দাগ পর্যন্ত রিডিং নেয়া যায়)। এটাই বুরেটের প্রথম পাঠ। এখন বুরেট থেকে H2SO4-এর দ্রবণ ফোঁটায় ফোঁটায় কনিক্যাল ফ্লাক্সে যোগ করতে থাক ও কনিক্যাল ফ্লাক্সটি ধীরে ধীরে নাড়াতে থাক। 

এমন এক সময় আসবে যখন এক ফোঁটা H₂SO₄ যোগ হওয়া মাত্রই ফ্লাক্সের দ্রবণটি বর্ণহীন হয়ে যাবে। সঙ্গে সঙ্গে বুরেটের স্টপকক বন্ধ করে বুরেটের রিডিং লও। এটাই প্রশমণের সমাপ্তি বিন্দু (End point) ও বুরেটের শেষ পাঠ। বুরেটের শেষ পাঠ ও প্রথম পাঠের বিয়োগফল হতে Na₂CO₃ দ্রবণকে প্রশমিত করতে প্রয়োজনীয় H2SO4-এর আয়তন নির্ণীত হয়। এভাবে আরও দুটি টাইট্রেশন কর। তিনটি রিডিং-

এর গড় লও। উল্লেখ্য যে, রিডিংগুলোর পার্থক্য 0.1 মি.লি.-এর অধিক হওয়া উচিৎ নয়।

Na2CO3 দ্রবণের ঘনমাত্রা, SB = গৃহীত দ্রবের ওজন (গ্রাম) / প্রমাণ দ্রবণ প্রস্তুতিতে প্রয়োজনীয় দ্রবের ওজন (গ্রাম) × M / 10

= (2.650 g/2.650 g) × M / 10 = 10.0 মি.লি. = 0.1 M

Na2CO3 দ্রবণের আয়তন, VB = 10.0 মি.লি.

H2SO4 দ্রবণের আয়তন, VA = 9.83 মি.লি. (টাইট্রেশন থেকে)

H2SO4 দ্রবণের ঘনমাত্রা, SA = VB×SB / VA (সমীকরণ (৬) থেকে)

= 10.0×0.1 / 9.83 = 0.102 M

ফলাফলঃ সরবরাহকৃত H2SO4 দ্রবণের প্রকৃত ঘনমাত্রা 0.102 M.

ব্যাখ্যাঃ সোডিয়াম কার্বনেট ও সালফিউরিক এসিডের পূর্ণ প্রশমণ বিক্রিয়া নিম্নরূপঃ

Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2

স্পষ্টতঃ 1 মোল Na2CO3-কে পূর্ণ প্রশমিত করতে 1 মোল H₂SO₄ প্রয়োজন। সুতরাং মোলার ঘনমাত্রা অনুসারে,

VA x SA = VB x SB

যেখানে, VA ও VB যথাক্রমে এসিড ও ক্ষার দ্রবণের আয়তন (মি.লি.) এবং SA ও SB যথাক্রমে এসিড ও ক্ষার দ্রবণের ঘনমাত্রা (মোলার)। অতএব, নির্দিষ্ট আয়তনের Na2CO3-এর প্রমাণ দ্রবণকে পূর্ণ প্রশমিত করতে কত আয়তন H2SO4 লাগবে তা টাইট্রেশনের মাধ্যমে নিরূপণ করে উপরোক্ত সমীকরণ হতে সালফিউরিক এসিড দ্রবণের সঠিক ঘনমাত্রা নির্ণয় করা হয়।

বিঃদ্রঃ 0.1 M H₂SO₄ দ্রবণ প্রস্তুতিঃ 1 লিটার মাপক ফ্লাক্সে প্রায় 500 মি.লি. পাতিত পানি নিয়ে এতে পিপেট দিয়ে 5.60 মি.লি. 95% H₂SO₄ অথবা 5.55 মি.লি. 96% H₂SO₄ (গণনা- ১৬৯ পৃষ্ঠা) অথবা 5.45 মি.লি. 98% H2SO4 ধীরে ধীরে যোগ কর। ফ্লাক্সটিকে ঠান্ডা করে পাতিত পানি দিয়ে ফ্লাক্সের গলার দাগ পূর্ণ করে উত্তমরূপে ঝাঁকাও।