মৌলের দ্রবণীয় অক্সাইডের pH মান নির্ণয় করে অম্ল-ক্ষার প্রকৃতি নির্ণয়

নির্দিষ্ট ঘনমাত্রার মোলার দ্রবণ প্রস্তুতি ব্যবহারিকমৌলের অক্সাইড দ্রবণের বর্ণ পর্যবেক্ষণ

মূলনীতি (Theory) অক্সিজেন অন্য মৌলের সাথে রাসায়নিকভাবে যুক্ত হয়ে যে দ্বি-মৌল যৌগ উৎপন্ন করে তাকে অক্সাইড (Oxide) বলে। অক্সাইডসমূহ অম্লীয়, ক্ষারীয়, উভধর্মী বা নিরপেক্ষ প্রকৃতির হতে পারে।

চলে এসেছে এইচএসিস পরীক্ষার সর্বোচ্চ প্রস্তুতি নিশ্চিত করতে HSC 25 অনলাইন ব্যাচ 

সাধারণতঃ ধাতুর অক্সাইডসমূহ ক্ষারীয় এবং অ-ধাতুর অক্সাইডসমূহ অম্লীয়। পানিতে দ্রবণীয় অক্সাইডের ক্ষেত্রে এদের অম্ল-ক্ষার প্রকৃতি পানির সাথে (বা অম্ল ও ক্ষারের সাথে) বিক্রিয়ার দ্বারা নির্ণীত হতে পারে। যেমন-

স্পষ্টতঃ পানির সাথে বিক্রিয়ার মাধ্যমে অক্সাইডগুলো অম্ল বা ক্ষার উৎপন্ন করছে। উৎপন্ন দ্রবণ অম্লীয় না ক্ষারীয় তা pH নির্ণয়ের মাধ্যমে জানা যায়; যেখানে pH হলো

[বিঃদ্রঃ দ্রবণের pH, pH-মিটারের মাধ্যমে সঠিকভাবে জানা যায় (৪র্থ অধ্যায়)। আবার 'সর্বজনীন নির্দেশক দ্রবণ (Universal Indicator Solution)' বা 'pH পেপার' ব্যবহার করেও দ্রবণের pH জানা যায়। কেননা উক্ত দ্রবণ বা পেপার বিভিন্ন pH-এ বিভিন্ন বর্ণ ধারণ করে (রঙিন পৃষ্ঠায় দ্রষ্টব্য)।]

এই পরীক্ষাকার্যটি নিম্নের একটি/দুটি ধাপে সম্পন্ন করতে হয়ঃ

কঠিন অক্সাইডগুলোকে প্রথমে গুড়া কর। অতঃপর চূর্ণীকৃত Na2O , K2O , P2O5  ও CaO-এর যথাক্রমে 1.24, 1.88, 2.84 ও 1.12 গ্রাম পৃথকভাবে ওজন করে পৃথক পৃথক 100 মি.লি. মাপক ফ্লাক্সে (মার্কার কলম দ্বারা চিহ্নিত) লও। পাতিত পানি দিয়ে অক্সাইডগুলোকে দ্রবীভূত করে গলার দাগ পর্যন্ত উন্নীত কর। ভালোভাবে ঝাঁকালে 0.2 M ঘনমাত্রার দ্রবণ তৈরি হবে। আর 12.8 মি.লি. ঘন নাইট্রিক এসিডকে 100 মি.লি. মাপক ফ্লাক্সে নিয়ে পাতিত পানি দিয়ে গলার দাগ পর্যন্ত উন্নীত করে ভালোভাবে ঝাকালে 0.2M ঘনমাত্রার দ্রবণ তৈরি হবে।

পাঁচটি পরীক্ষানল পরিষ্কার করে মার্কার কলম দ্বারা চিহ্নিত কর। এর প্রত্যেকটিতে পিপেটের সাহায্যে 2 মি.লি. সংশ্লিষ্ট দ্রবণ লও। প্রতিবার পিপেট পাতিত পানি ও সংশ্লিষ্ট দ্রবণ দ্বারা ধৌত করবে। অতঃপর প্রত্যেকটি পরীক্ষানলে ৩ ফোঁটা করে সর্বজনীন নির্দেশক দ্রবণ যোগ কর (চিত্র-১)। পরীক্ষানল সামান্য ঝাঁকিয়ে বর্ণ লক্ষ্য কর ও তা খাতায় লিপিবদ্ধ কর।

বিভিন্ন অক্সাইডের জলীয় দ্রবণ

সর্বজনীন নির্দেশক দ্রবণ

        চিত্র-১ঃ মৌলের অক্সাইড দ্রবণের বর্ণ পর্যবেক্ষণ।

ফলাফল (Result): জলীয় দ্রবণে নাইট্রোজেন ডাইঅক্সাইড ও ফসফরাস পেন্টাঅক্সাইড অম্লীয় প্রকৃতির এবং সোডিয়াম অক্সাইড, পটাসিয়াম অক্সাইড ও ক্যালসিয়াম অক্সাইড ক্ষারীয় প্রকৃতির।

ব্যাখা (Explanation): প্রদত্ত মৌলের দ্রবণীয় অক্সাইড যথা- NO₂, Na2O, K2O , P₂OS ও CaO পানিতে দ্রবণ উৎপন্ন করে। উৎপন্ন দ্রবণের pH পরিমাপনের মাধ্যমে জানা গেল যে, NO₂ ও P2O5 অম্লীয় প্রকৃতির; কিন্তু Na₂O, K₂O ও CaO ক্ষারীয় প্রকৃতির।

আমরা জানি যে, অক্সাইডের কেন্দ্রীয় পরমাণু যত ইলেক্ট্রো-পজিটিভ হবে, অক্সাইডটি তত ক্ষারীয় হবে। যেহেতু Na, K ও Ca অধিক ইলেক্ট্রো-পজিটিভ (ইলেক্ট্রোনেগেটিভিটির মান যথাক্রমে মাত্র ০.৯, ০.৮ ও ১.০), সেহেতু Na2O, K2O ও CaO ক্ষারীয় প্রকৃতির। কিন্তু N ও P অধিক ইলেক্ট্রোনেগেটিভ (মান যথাক্রমে ৩.০ ও ২.১) ও হওয়ায় অম্লীয় প্রকৃতির।

(১) pH-এর সবচেয়ে সঠিক সংজ্ঞাঃ pH = - log10 aH+ ан+ যেখানে ан+ হলো н+-এর activity বা সক্রিয় ঘনমাত্রা (যার মান ০- ১)।

(২) সর্বজনীন নির্দেশক দ্রবণ (Universal Indicator Solution) প্রস্তুতকরণঃ

এটি একটি বিভিন্ন নির্দেশকের সংমিশ্রণ, যা বিভিন্ন সংযুক্তির হতে পারে। এ দ্রবণ 'বোগান নির্দেশক (Bogan's Indicator)' হিসাবে কিনতে পাওয়া গেলেও ল্যাবরেটরীতে নিম্নরূপে প্রস্তুত করা যায়ঃ মিথানল দ্রাবকে 0.08% Bromothymol blue, 0.04% Methyl red hydrochloride, 0.02% Phenolphthalein এবং 0.1% Thymol blue মিশ্রিত করে এটি (pH 2-10) প্রস্তুত করা যায়। বিকল্পভাবে, ইথানল দ্রাবকে Methyl red, Methyl yellow, Thymol blue এবং Bromthymol blue-এর প্রত্যেকের ০.০৫% ব্যবহার করে এটি প্রস্তুত করা যায়। আবার, লাল বাঁধাকপির রস থেকেও এটি পাওয়া যেতে পারে।

(৩) সর্বজনীন নির্দেশক দ্রবণের বর্ণঃ লাল 0 ≥ pH ≥ 3, হলুদ 3≥ pH ≥ 6, সবুজ 7, নীল 8 ≥ pH ≥ 11, বেগুনী 11 ≥ pH ≥ 14.

(৪) Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P4O10, SO3, Cl2O7 (জলীয় দ্রবণে প্রথম দুটি ক্ষারীয়, তৃতীয়টি উভধর্মী এবং পরবর্তী চারটি অম্লীয়) নিয়ে অনুরূপ পরীক্ষাকার্য সম্পন্ন করা যায়।

(৫) pH পেপার ব্যবহার করেও পরীক্ষাকার্যটি সম্পাদন করা যায়। সেক্ষেত্রে সংশ্লিষ্ট দ্রবণের ১-২ ফোঁটা pH পেপারে লাগিয়ে pH পেপারের পরিবর্তিত বর্ণ পর্যবেক্ষণ করতে হবে। তবে pH-মিটার (বাফার দ্রবণ দ্বারা ক্যালিব্রেটেট) সবচেয়ে উত্তম মান প্রদর্শন করে।

(৬) pH-মিটার দ্বারা পরীক্ষণঃ এক্ষেত্রে pH-মিটারটিকে প্রথমে 4.0 ও 7.0 অথবা 7.0 ও 10.0 বাফার দ্রবণ দ্বারা ক্যালিব্রেশন করতে হবে (বিস্তারিত ৪র্থ অধ্যায়)। অতঃপর ইলেক্টোডটিকে পাতিত পানি দ্বারা ধুয়ে সংশ্লিষ্ট দ্রবণে ডুবাতে হবে। pH-মিটারের মান স্থির হলে পাঠ নিতে হবে। এক্ষেত্রে টেবিল ১-এ 'সর্বজনীন নির্দেশকের বর্ণ' কলাম বাদ দিতে হবে ও পরবর্তী কলামে 'সম্ভাব্য' শব্দটি বাদ দিতে হবে।

(৭) s- ও p- ব্লক মৌলের অক্সাইডের অম্লীয়, উভধর্মী ও ক্ষারীয় প্রকৃতি নিম্নে দেখানো হলোঃ

(৮) যে পাতিত পানি দিয়ে মৌলের অক্সাইডটিকে দ্রবীভূত করা হবে তার pH-এর মান 7.0 হওয়া উচিত; অন্যথায় পাঠে ভ্রান্তি আসতে পারে। পাতিত পানির pH 7.0 না হলে এতে অতি সামান্য লঘু অম্ল বা লঘু ক্ষার দ্রবণ যোগ করে কাঙ্খিত মান পাওয়া যেতে পারে।