অধ্যায় ৩: কয়েকটি গ্যাসের পরিচিতি (Introduction to a few Gases)
অধ্যায়ের সারসংক্ষেপ
এই অধ্যায়ে আমরা পরীক্ষাগারে ব্যবহৃত কিছু সাধারণ যন্ত্রপাতি এবং দুটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ গ্যাস—অক্সিজেন ও হাইড্রোজেন সম্পর্কে বিস্তারিত আলোচনা করব। তাদের ভৌত ও রাসায়নিক ধর্ম, ব্যবহার এবং পরীক্ষাগার প্রস্তুতি পদ্ধতি সম্পর্কে এখানে জানা যাবে।
- অক্সিজেন (\\(O_2\\)): এটি একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন গ্যাস, যা দহনে সাহায্য করে কিন্তু নিজে দাহ্য নয়। এটি বাতাসের চেয়ে সামান্য ভারী এবং জলে অল্প দ্রাব্য। রাসায়নিকভাবে সক্রিয় এই গ্যাসটি প্রায় সমস্ত মৌলের সঙ্গে যুক্ত হয়ে অক্সাইড গঠন করে। অধাতব অক্সাইডগুলি আম্লিক এবং ধাতব অক্সাইডগুলি ক্ষারকীয় প্রকৃতির হয়। জীবের শ্বাসকার্যের জন্য অক্সিজেন অপরিহার্য।
- হাইড্রোজেন (\\(H_2\\)): এটি সবচেয়ে হালকা, বর্ণহীন ও গন্ধহীন গ্যাস। এটি নিজে দাহ্য কিন্তু দহনে সাহায্য করে না। এটি অধাতুর সঙ্গে হাইড্রাইড যৌগ এবং ধাতুর সঙ্গে ধাতব হাইড্রাইড গঠন করে। এর বিজারণ ধর্মের জন্য এটি ধাতব অক্সাইড থেকে ধাতু নিষ্কাশনে ব্যবহৃত হয়।
- গ্যাসের প্রস্তুতি: পরীক্ষাগারে ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড (\\(MnO_2\\)) অনুঘটকের উপস্থিতিতে পটাশিয়াম ক্লোরেট (\\(KClO_3\\)) -কে উত্তপ্ত করে অক্সিজেন প্রস্তুত করা হয়। অন্যদিকে, সাধারণ উষ্ণতায় জিঙ্কের ছিবড়ার সঙ্গে লঘু সালফিউরিক অ্যাসিডের (\\(H_2SO_4\\)) বিক্রিয়ায় হাইড্রোজেন গ্যাস প্রস্তুত করা হয়।
গুরুত্বপূর্ণ বহুবিকল্পীয় প্রশ্ন (MCQ)
কোন গ্যাসটি দহনে সাহায্য করে কিন্তু নিজে দাহ্য নয়?
উত্তর: (গ) অক্সিজেন
কোন গ্যাসটি নিজে জ্বলে কিন্তু অন্যকে জ্বলতে সাহায্য করে না?
উত্তর: (খ) হাইড্রোজেন
সবচেয়ে হালকা গ্যাস কোনটি?
উত্তর: (ঘ) হাইড্রোজেন
সাধারণ উষ্ণতায় জিঙ্কের সঙ্গে লঘু সালফিউরিক অ্যাসিডের বিক্রিয়ায় কোন গ্যাস উৎপন্ন হয়?
উত্তর: (খ) হাইড্রোজেন
তরল অক্সিজেনের স্ফুটনাঙ্ক কত?
উত্তর: (খ) -183°C
ধাতুর অক্সাইড সাধারণত কোন প্রকৃতির হয়?
উত্তর: (খ) ক্ষারকীয়
অধাতুর অক্সাইড সাধারণত কোন প্রকৃতির হয়?
উত্তর: (ক) আম্লিক
পরীক্ষাগারে অক্সিজেন প্রস্তুতিতে \\( KClO_3 \\) -এর সঙ্গে \\( MnO_2 \\) মেশানো হয় কেন?
উত্তর: (ঘ) অনুঘটক হিসাবে
কোন অক্সাইডটি অ্যাসিড ও ক্ষার উভয়ের সঙ্গে বিক্রিয়া করে?
উত্তর: (গ) \\( Al_2O_3 \\)
হাইড্রোজেন গ্যাস শনাক্ত করতে গেলে কী ধরনের শব্দ হয়?
উত্তর: (খ) পপ্
জ্বলন্ত ম্যাগনেশিয়াম ফিতে অক্সিজেনে পোড়ালে যে সাদা গুঁড়ো উৎপন্ন হয়, তার জলীয় দ্রবণ—
উত্তর: (খ) লাল লিটমাসকে নীল করে
শ্বাসকষ্ট উপশমে ব্যবহৃত কার্বোজেনে অক্সিজেনের সাথে কোন গ্যাস মেশানো থাকে?
উত্তর: (গ) কার্বন ডাইঅক্সাইড
"হাইড্রোলিথ" কোন যৌগের সাধারণ নাম?
উত্তর: (ঘ) ক্যালসিয়াম হাইড্রাইড (\\( CaH_2 \\))
সংক্ষিপ্ত উত্তরভিত্তিক প্রশ্ন (SAQ)
অক্সিজেন গ্যাস কীভাবে শনাক্ত করা হয়?
উত্তর: একটি শিখাহীন জ্বলন্ত পাটকাঠি অক্সিজেন পূর্ণ গ্যাসজারে প্রবেশ করালে পাটকাঠিটি উজ্জ্বল শিখাসহ জ্বলে ওঠে। এটিই অক্সিজেন গ্যাসের শনাক্তকরণ পরীক্ষা।
হাইড্রোজেন গ্যাস কীভাবে শনাক্ত করা হয়?
উত্তর: একটি জ্বলন্ত পাটকাঠি হাইড্রোজেন গ্যাস পূর্ণ টেস্টটিউবের মুখে ধরলে 'পপ্' শব্দ করে নীল শিখায় জ্বলে ওঠে এবং পাটকাঠিটি নিভে যায়। এটিই হাইড্রোজেন গ্যাসের শনাক্তকরণ পরীক্ষা।
আম্লিক অক্সাইড কাকে বলে? উদাহরণ দাও।
উত্তর: যে সকল অধাতব অক্সাইড জলের সঙ্গে বিক্রিয়া করে অ্যাসিড উৎপন্ন করে এবং ক্ষারের সঙ্গে বিক্রিয়ায় লবণ ও জল তৈরি করে, তাদের আম্লিক অক্সাইড বলে। উদাহরণ: কার্বন ডাইঅক্সাইড (\\(CO_2\\)), সালফার ডাইঅক্সাইড (\\(SO_2\\))।
ক্ষারকীয় অক্সাইড কাকে বলে? উদাহরণ দাও।
উত্তর: যে সকল ধাতব অক্সাইড জলের সঙ্গে বিক্রিয়া করে ক্ষার উৎপন্ন করে এবং অ্যাসিডের সঙ্গে বিক্রিয়ায় লবণ ও জল তৈরি করে, তাদের ক্ষারকীয় অক্সাইড বলে। উদাহরণ: ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড (\\(MgO\\)), ক্যালসিয়াম অক্সাইড (\\(CaO\\))।
* উভধর্মী অক্সাইড কাকে বলে? একটি উদাহরণ দাও।
উত্তর: যেসব অক্সাইড অ্যাসিড ও ক্ষার উভয়ের সঙ্গেই বিক্রিয়া করে লবণ ও জল উৎপন্ন করে, তাদের উভধর্মী অক্সাইড বলে। উদাহরণ: জিঙ্ক অক্সাইড (\\(ZnO\\)), অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (\\(Al_2O_3\\))।
পারক্সাইড কাকে বলে?
উত্তর: যে সব যৌগের অণুতে পারক্সো (\\(-O-O-\\)) বন্ধন থাকে এবং যারা জলের সঙ্গে বিক্রিয়ায় হাইড্রোজেন পারক্সাইড (\\(H_2O_2\\)) উৎপন্ন করে, তাদের পারক্সাইড বলে। যেমন: সোডিয়াম পারক্সাইড (\\(Na_2O_2\\))।
কার্বোজেন কী? এর ব্যবহার লেখো।
উত্তর: শতকরা 5 ভাগ কার্বন ডাইঅক্সাইড মিশ্রিত অক্সিজেনকে কার্বোজেন বলে। এটি নিউমোনিয়ায় আক্রান্ত ব্যক্তির চিকিৎসায় এবং শ্বাসকষ্ট উপশমে ব্যবহৃত হয়।
হাইড্রোজেন পারক্সাইড থেকে অক্সিজেন প্রস্তুতির সমীকরণটি লেখো এবং অনুঘটকটির নাম লেখো।
উত্তর: সমীকরণ: \\( 2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2 \\)
এখানে অনুঘটকটি হলো ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড (\\(MnO_2\\))।হাইড্রোজেনের বিজারণ ধর্মের একটি উদাহরণ সমীকরণসহ লেখো।
উত্তর: উত্তপ্ত কালো কিউপ্রিক অক্সাইডের ওপর দিয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস চালনা করলে, কিউপ্রিক অক্সাইড বিজারিত হয়ে লালচে-বাদামি কপার উৎপন্ন করে।
\\[ CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O \\]পরীক্ষাগারে হাইড্রোজেন প্রস্তুতিতে ব্যবহৃত রাসায়নিক দ্রব্যগুলির নাম কী?
উত্তর: অবিশুদ্ধ জিঙ্কের ছিবড়া এবং লঘু সালফিউরিক অ্যাসিড (\\(H_2SO_4\\))।
অন্তর্ধৃতি কাকে বলে?
উত্তর: প্যালাডিয়াম, প্লাটিনাম প্রভৃতি কিছু ধাতু সাধারণ উষ্ণতায় হাইড্রোজেন গ্যাসকে শোষণ করতে পারে এবং উত্তপ্ত করলে আবার সেই গ্যাস নির্গত করে। এই ঘটনাকে অন্তর্ধৃতি বলে।
চুনজল ঘোলা করার মাধ্যমে কোন গ্যাসকে শনাক্ত করা হয়?
উত্তর: কার্বন ডাইঅক্সাইড (\\(CO_2\\)) গ্যাস। কার্বনকে অক্সিজেনে পোড়ালে এই গ্যাস উৎপন্ন হয় এবং এটি স্বচ্ছ চুনজলকে ক্যালসিয়াম কার্বনেট (\\(CaCO_3\\)) উৎপন্ন করার মাধ্যমে ঘোলা করে দেয়।
রচনাধর্মী প্রশ্ন (Broad Questions)
* পরীক্ষাগারে পটাশিয়াম ক্লোরেট থেকে অক্সিজেন গ্যাস প্রস্তুতির পদ্ধতিটি প্রয়োজনীয় রাসায়নিক দ্রব্য, বিক্রিয়ার সমীকরণ ও দুটি সতর্কতা সহ বর্ণনা করো।
উত্তর:
প্রয়োজনীয় রাসায়নিক দ্রব্য: পটাশিয়াম ক্লোরেট (\\(KClO_3\\)) এবং অনুঘটক হিসাবে ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড (\\(MnO_2\\))।
পদ্ধতি: একটি শক্ত কাচের টেস্টটিউবে 4 ভাগ ওজনের পটাশিয়াম ক্লোরেটের সঙ্গে 1 ভাগ ওজনের ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড ভালোভাবে মিশিয়ে নেওয়া হয়। টেস্টটিউবটিকে একটি স্ট্যান্ডের সাহায্যে সামান্য হেলিয়ে আটকে তার মুখে একটি নির্গমনল যুক্ত কর্ক লাগানো হয়। নির্গমনলের অপর প্রান্ত জলপূর্ণ গ্যাসদ্রোণির মধ্যে রাখা একটি জলপূর্ণ গ্যাসজারের মুখে প্রবেশ করানো হয়। এবার বুনসেন বার্নারের সাহায্যে টেস্টটিউবটিকে ধীরে ধীরে উত্তপ্ত করলে অক্সিজেন গ্যাস নির্গত হয় এবং গ্যাসজারে জলের নিম্ন অপসারণ দ্বারা সংগৃহীত হয়।
বিক্রিয়ার সমীকরণ: \\( 2KClO_3 \xrightarrow[\text{তাপ}]{MnO_2} 2KCl + 3O_2 \\)
সতর্কতা:
(i) ব্যবহৃত ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড যেন বিশুদ্ধ হয়, এর মধ্যে যেন কার্বন গুঁড়ো বা অন্য কোনো দাহ্য পদার্থ মিশে না থাকে।
(ii) টেস্টটিউবটিকে ধীরে ধীরে ও সমানভাবে গরম করা উচিত, নতুবা এটি ফেটে যেতে পারে।* পরীক্ষাগারে উলফ বোতলের সাহায্যে হাইড্রোজেন গ্যাস প্রস্তুতির পদ্ধতিটি প্রয়োজনীয় রাসায়নিক দ্রব্য, বিক্রিয়ার সমীকরণ ও দুটি সতর্কতা সহ বর্ণনা করো।
উত্তর:
প্রয়োজনীয় রাসায়নিক দ্রব্য: অবিশুদ্ধ জিঙ্কের ছিবড়া এবং লঘু সালফিউরিক অ্যাসিড (\\(H_2SO_4\\))।
পদ্ধতি: একটি উলফ বোতলে কয়েকটি জিঙ্কের ছিবড়া নেওয়া হয়। বোতলের একটি মুখে দীর্ঘনল ফানেল এবং অন্য মুখে একটি নির্গমনল যুক্ত কর্ক লাগানো হয়। দীর্ঘনল ফানেলের শেষ প্রান্ত যেন বোতলের নীচে ডোবানো থাকে। নির্গমনলের অপর প্রান্ত জলপূর্ণ গ্যাসদ্রোণির মধ্যে রাখা একটি জলপূর্ণ গ্যাসজারের মুখে প্রবেশ করানো হয়। এবার দীর্ঘনল ফানেলের মাধ্যমে ধীরে ধীরে লঘু সালফিউরিক অ্যাসিড যোগ করা হলে জিঙ্কের সঙ্গে বিক্রিয়ায় হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়। এই গ্যাস জলের নিম্ন অপসারণ দ্বারা গ্যাসজারে সংগ্রহ করা হয়।
বিক্রিয়ার সমীকরণ: \\( Zn + H_2SO_4 (\text{লঘু}) \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \\)
সতর্কতা:
(i) দীর্ঘনল ফানেলের শেষ প্রান্ত অবশ্যই অ্যাসিডের মধ্যে ডুবিয়ে রাখতে হবে, নতুবা উৎপন্ন গ্যাস ফানেল দিয়ে বেরিয়ে যাবে।
(ii) পরীক্ষা শুরুর পর প্রথম দিকে নির্গত গ্যাস সংগ্রহ করা উচিত নয়, কারণ সেটি বায়ুর সঙ্গে মিশে বিস্ফোরক মিশ্রণ তৈরি করতে পারে।অক্সিজেনের তিনটি রাসায়নিক ধর্ম উদাহরণ ও সমীকরণ সহ লেখো।
উত্তর:
অক্সিজেনের তিনটি রাসায়নিক ধর্ম নিচে দেওয়া হল:
1. দহন: অক্সিজেন নিজে দাহ্য নয় কিন্তু দহনে সাহায্য করে। যেমন, কার্বন অক্সিজেনের উপস্থিতিতে পুড়ে কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস তৈরি করে এবং তাপ ও আলো উৎপন্ন করে।
\\[ C + O_2 \rightarrow CO_2 \\]
2. ক্ষারকীয় অক্সাইড গঠন: অক্সিজেন ধাতুর সঙ্গে বিক্রিয়া করে ক্ষারকীয় অক্সাইড উৎপন্ন করে। যেমন, ম্যাগনেসিয়াম ফিতে অক্সিজেনে উজ্জ্বল শিখায় জ্বলে সাদা গুঁড়ো ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড (\\(MgO\\)) উৎপন্ন করে, যা একটি ক্ষারকীয় অক্সাইড।
\\[ 2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO \\]
3. জারণ ক্রিয়া: অক্সিজেন একটি জারক পদার্থ। এটি বর্ণহীন নাইট্রিক অক্সাইডকে (\\(NO\\)) জারিত করে বাদামি বর্ণের নাইট্রোজেন ডাইঅক্সাইড (\\(NO_2\\)) গ্যাসে পরিণত করে।
\\[ 2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2 \\]হাইড্রোজেনের তিনটি রাসায়নিক ধর্ম উদাহরণ ও সমীকরণ সহ লেখো।
উত্তর:
হাইড্রোজেনের তিনটি রাসায়নিক ধর্ম নিচে দেওয়া হল:
1. দহনশীলতা: হাইড্রোজেন নিজে দাহ্য, কিন্তু দহনে সাহায্য করে না। অক্সিজেনের সঙ্গে হাইড্রোজেন মিশিয়ে আগুন দিলে বিস্ফোরণসহ জ্বলে ওঠে এবং জলীয় বাষ্প (স্টিম) উৎপন্ন করে।
\\[ 2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O \\]
2. অধাতুর সঙ্গে বিক্রিয়া: হাইড্রোজেন অধাতুর সঙ্গে যুক্ত হয়ে হাইড্রাইড যৌগ গঠন করে। যেমন, বিক্ষিপ্ত সূর্যালোকের উপস্থিতিতে হাইড্রোজেন ও ক্লোরিন বিস্ফোরণসহ বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন ক্লোরাইড গ্যাস উৎপন্ন করে।
\\[ H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl \\]
3. বিজারণ ক্রিয়া: হাইড্রোজেন একটি শক্তিশালী বিজারক। উত্তপ্ত কালো কিউপ্রিক অক্সাইডের (\\(CuO\\)) ওপর দিয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস চালনা করলে, কিউপ্রিক অক্সাইডকে বিজারিত করে লালচে-বাদামি কপার (\\(Cu\\)) উৎপন্ন করে এবং নিজে জারিত হয়ে জলে পরিণত হয়।
\\[ CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O \\]