অধ্যায় ২.৪: তড়িৎ-এর রাসায়নিক প্রভাব (Chemical Effects of Electric Current)
অধ্যায়ের সারসংক্ষেপ
এই অধ্যায়ে আমরা জানব কীভাবে তড়িৎ প্রবাহ কিছু তরল পদার্থের মধ্যে দিয়ে যাওয়ার সময় রাসায়নিক পরিবর্তন ঘটায়। এই ঘটনাকে তড়িৎ বিশ্লেষণ বলে। এর practical applications, যেমন তড়িৎ-লেপন, ধাতু নিষ্কাশন ও পরিশোধন নিয়েও আলোচনা করা হয়েছে।
- তড়িৎ পরিবাহী: যে সব পদার্থের মধ্যে দিয়ে তড়িৎ সহজেই চলাচল করতে পারে, তাদের তড়িৎ পরিবাহী বলে (যেমন- ধাতু, গ্রাফাইট)। যারা পারে না, তাদের অন্তরক বা কুপরিবাহী বলে (যেমন- কাঠ, প্লাস্টিক)।
- তড়িৎ বিশ্লেষ্য (Electrolyte): যে সব যৌগ গলিত বা উপযুক্ত দ্রাবকে দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নে বিশ্লিষ্ট হয় এবং তড়িৎ পরিবহন করে, তাদের তড়িৎ বিশ্লেষ্য বলে (যেমন- অ্যাসিড, ক্ষার, লবণ)।
- তড়িৎ অবিশ্লেষ্য (Non-electrolyte): যে সব যৌগ গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নে ভাঙে না এবং তড়িৎ পরিবহন করে না, তাদের তড়িৎ অবিশ্লেষ্য বলে (যেমন- চিনি, গ্লুকোজ, অ্যালকোহল)।
- তড়িৎ বিশ্লেষণ (Electrolysis): গলিত বা দ্রবীভূত তড়িৎ বিশ্লেষ্যের মধ্যে দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে পদার্থটির রাসায়নিক বিয়োজন ঘটানোর পদ্ধতিকে তড়িৎ বিশ্লেষণ বলে।
- অ্যানোড ও ক্যাথোড: তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় যে তড়িৎদ্বারটি ব্যাটারির ধনাত্মক (+) প্রান্তের সঙ্গে যুক্ত থাকে তাকে অ্যানোড এবং যেটি ঋণাত্মক (-) প্রান্তের সঙ্গে যুক্ত থাকে তাকে ক্যাথোড বলে। অ্যানোডে জারণ এবং ক্যাথোডে বিজারণ ঘটে।
- তড়িৎ-লেপন (Electroplating): তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতির সাহায্যে একটি ধাতুর ওপর অন্য কোনো ধাতুর পাতলা আস্তরণ ফেলার প্রক্রিয়াকে তড়িৎ-লেপন বলে। এটি বস্তুকে আকর্ষণীয় করতে এবং মরচের হাত থেকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়।
গুরুত্বপূর্ণ বহুবিকল্পীয় প্রশ্ন (MCQ)
কোনটি তড়িতের সুপরিবাহী?
উত্তর: (গ) গ্রাফাইট
কোনটি তড়িতের কুপরিবাহী বা অন্তরক?
উত্তর: (গ) রাবার
বিশুদ্ধ জল তড়িতের -
উত্তর: (খ) প্রায় কুপরিবাহী
জলে সামান্য অ্যাসিড মেশালে তার তড়িৎ পরিবাহিতা -
উত্তর: (খ) বেড়ে যায়
কোনটি তড়িৎ বিশ্লেষ্য পদার্থ?
উত্তর: (গ) কপার সালফেট দ্রবণ
কোনটি তড়িৎ অবিশ্লেষ্য পদার্থ?
উত্তর: (গ) গ্লুকোজ
তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্তের সঙ্গে যুক্ত তড়িৎদ্বারকে কী বলে?
উত্তর: (খ) অ্যানোড
তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্তের সঙ্গে যুক্ত তড়িৎদ্বারকে কী বলে?
উত্তর: (ক) ক্যাথোড
তড়িৎ বিশ্লেষণে ক্যাথোডে কোন বিক্রিয়া ঘটে?
উত্তর: (খ) বিজারণ
তড়িৎ বিশ্লেষণে অ্যানোডে কোন বিক্রিয়া ঘটে?
উত্তর: (ক) জারণ
জলের তড়িৎ বিশ্লেষণে ক্যাথোডে কোন গ্যাস উৎপন্ন হয়?
উত্তর: (খ) হাইড্রোজেন
জলের তড়িৎ বিশ্লেষণে অ্যানোডে কোন গ্যাস উৎপন্ন হয়?
উত্তর: (ক) অক্সিজেন
তড়িৎ-লেপন পদ্ধতিতে যে বস্তুর ওপর প্রলেপ দেওয়া হয়, তাকে কী হিসেবে ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: (খ) ক্যাথোড
লোহার ওপর জিঙ্কের প্রলেপ দেওয়াকে কী বলে?
উত্তর: (খ) গ্যালভানাইজেশন
কোনটি মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য?
উত্তর: (গ) CH₃COOH (অ্যাসিটিক অ্যাসিড)
তড়িৎ প্রবাহের ফলে চৌম্বক শলাকার বিক্ষেপ হয়। এই ঘটনাকে কাজে লাগিয়ে কী তৈরি করা যায়?
উত্তর: (গ) টেস্টার
LED-এর পুরো নাম কী?
উত্তর: (ক) Light Emitting Diode
গলিত NaCl-এর তড়িৎ বিশ্লেষণে ক্যাথোডে কোন পদার্থ উৎপন্ন হয়?
উত্তর: (খ) সোডিয়াম ধাতু
তড়িৎ-লেপনের একটি প্রধান উদ্দেশ্য হল -
উত্তর: (গ) মরচে পড়া রোধ করা
কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণে অ্যানোডে কী উৎপন্ন হয় (কপার তড়িৎদ্বার ব্যবহার করলে)?
উত্তর: (ঘ) অ্যানোড ক্ষয় পায় (Cu → Cu²⁺ + 2e⁻)
সংক্ষিপ্ত উত্তরভিত্তিক প্রশ্ন (SAQ)
তড়িৎ বিশ্লেষণ কাকে বলে?
উত্তর: গলিত বা উপযুক্ত দ্রাবকে দ্রবীভূত অবস্থায় কোনো তড়িৎ বিশ্লেষ্য পদার্থের মধ্যে দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে পদার্থটির রাসায়নিক পরিবর্তন বা বিয়োজন ঘটানোর পদ্ধতিকে তড়িৎ বিশ্লেষণ বলে।
তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও তড়িৎ অবিশ্লেষ্য পদার্থের মধ্যে পার্থক্য কী?
উত্তর: তড়িৎ বিশ্লেষ্য পদার্থ গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নে বিশ্লিষ্ট হয় ও তড়িৎ পরিবহন করে। তড়িৎ অবিশ্লেষ্য পদার্থ আয়নে বিশ্লিষ্ট হয় না এবং তড়িৎ পরিবহন করে না।
* তড়িৎ-লেপন কাকে বলে? এর একটি উদ্দেশ্য লেখো।
উত্তর: তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতির সাহায্যে একটি ধাতুর ওপর অন্য কোনো অপেক্ষাকৃত কম সক্রিয় ধাতুর পাতলা আস্তরণ ফেলার প্রক্রিয়াকে তড়িৎ-লেপন বলে। উদ্দেশ্য: ধাতব বস্তুকে মরচের হাত থেকে রক্ষা করা বা তাকে আকর্ষণীয় করে তোলা।
অ্যানোড ও ক্যাথোড কাকে বলে?
উত্তর: তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় যে তড়িৎদ্বারটি ব্যাটারির ধনাত্মক (+) প্রান্তের সঙ্গে যুক্ত থাকে তাকে অ্যানোড এবং যেটি ঋণাত্মক (-) প্রান্তের সঙ্গে যুক্ত থাকে তাকে ক্যাথোড বলে।
ক্যাটায়ন ও অ্যানায়ন কাকে বলে?
উত্তর: তড়িৎ বিশ্লেষ্যের ধনাত্মক আধানযুক্ত আয়নকে ক্যাটায়ন এবং ঋণাত্মক আধানযুক্ত আয়নকে অ্যানায়ন বলে।
তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ক্যাটায়ন ও অ্যানায়ন কোন তড়িৎদ্বারের দিকে যায়?
উত্তর: ক্যাটায়ন (ধনাত্মক আয়ন) ক্যাথোডের (ঋণাত্মক তড়িৎদ্বার) দিকে এবং অ্যানায়ন (ঋণাত্মক আয়ন) অ্যানোডের (ধনাত্মক তড়িৎদ্বার) দিকে যায়।
জলের তড়িৎ বিশ্লেষণে সামান্য অ্যাসিড মেশানো হয় কেন?
উত্তর: বিশুদ্ধ জল তড়িতের প্রায় কুপরিবাহী। তাই জলের তড়িৎ পরিবাহিতা বাড়ানোর জন্য এবং আয়নীভবন দ্রুত করার জন্য এতে সামান্য অ্যাসিড (যেমন H₂SO₄) মেশানো হয়।
তড়িৎ বিশ্লেষণের দুটি ব্যবহারিক প্রয়োগ লেখো।
উত্তর: (i) ধাতু নিষ্কাশন (যেমন সোডিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম) এবং (ii) তড়িৎ-লেপন।
সোনার জল করা গয়না বলতে কী বোঝো?
উত্তর: এটি আসলে তড়িৎ-লেপন পদ্ধতির একটি প্রয়োগ, যেখানে অন্য কোনো কম দামী ধাতুর (যেমন তামা বা রুপো) তৈরি গয়নার ওপর সোনার পাতলা প্রলেপ দেওয়া হয়।
একটি তীব্র ও একটি মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্যের উদাহরণ দাও।
উত্তর: তীব্র তড়িৎ বিশ্লেষ্য: সোডিয়াম ক্লোরাইড (NaCl)। মৃদু তড়িৎ বিশ্লেষ্য: অ্যাসিটিক অ্যাসিড (CH₃COOH)।
তড়িৎদ্বার বা ইলেকট্রোড কী?
উত্তর: তড়িৎ বিশ্লেষণ করার সময় তড়িৎ বিশ্লেষ্যের দ্রবণে যে দুটি সুপরিবাহী পাত বা দণ্ড ডোবানো থাকে এবং যাদের মাধ্যমে তড়িৎ প্রবাহ দ্রবণে প্রবেশ করে ও বেরিয়ে যায়, তাদের তড়িৎদ্বার বলে।
ধাতু কীভাবে তড়িৎ পরিবহন করে?
উত্তর: ধাতু তার মধ্যে থাকা মুক্ত ইলেকট্রনের চলাচলের মাধ্যমে তড়িৎ পরিবহন করে।
তড়িৎ বিশ্লেষ্য পদার্থ কীভাবে তড়িৎ পরিবহন করে?
উত্তর: তড়িৎ বিশ্লেষ্য পদার্থ গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় ক্যাটায়ন ও অ্যানায়ন নামক আয়নের চলাচলের মাধ্যমে তড়িৎ পরিবহন করে।
লোহার চামচের ওপর রুপোর প্রলেপ দিতে অ্যানোড হিসেবে কী ব্যবহার করা হবে?
উত্তর: বিশুদ্ধ রুপোর পাত।
পাতিত জল তড়িৎ পরিবহন করে না কেন?
উত্তর: পাতিত জল প্রায় বিশুদ্ধ হওয়ায় এতে কোনো দ্রবীভূত লবণ বা খনিজ পদার্থ থাকে না, তাই এটি আয়নে বিশ্লিষ্ট হতে পারে না এবং তড়িৎ পরিবহন করে না।
রচনাধর্মী প্রশ্ন (Broad Questions)
* তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতিটি একটি উপযুক্ত উদাহরণের সাহায্যে ব্যাখ্যা করো। ক্যাথোডে ও অ্যানোডে কী ধরনের বিক্রিয়া ঘটে?
উত্তর:
উদাহরণ (জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ): একটি পাত্রে সামান্য সালফিউরিক অ্যাসিড মিশ্রিত জল নিয়ে দুটি গ্রাফাইট বা প্ল্যাটিনাম তড়িৎদ্বার ডুবিয়ে ব্যাটারির সাহায্যে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করা হয়।
কার্যமுறை: জলের মধ্যে H⁺ এবং OH⁻ আয়ন থাকে। তড়িৎ প্রবাহের ফলে H⁺ ক্যাটায়ন হওয়ায় ক্যাথোডের (ঋণাত্মক) দিকে আকৃষ্ট হয় এবং OH⁻ অ্যানায়ন হওয়ায় অ্যানোডের (ধনাত্মক) দিকে আকৃষ্ট হয়।
ক্যাথোডের বিক্রিয়া (বিজারণ): ক্যাথোডে H⁺ আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে হাইড্রোজেন পরমাণুতে পরিণত হয়, এবং দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু যুক্ত হয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂) তৈরি করে। (2H⁺ + 2e⁻ → H₂)
অ্যানোডের বিক্রিয়া (জারণ): অ্যানোডে OH⁻ আয়ন ইলেকট্রন বর্জন করে OH মূলকে পরিণত হয়। চারটি OH মূলক থেকে জল ও অক্সিজেন গ্যাস (O₂) তৈরি হয়। (4OH⁻ → 2H₂O + O₂ + 4e⁻)
ফলে, ক্যাথোডে হাইড্রোজেন এবং অ্যানোডে অক্সিজেন গ্যাস বুদবুদ আকারে নির্গত হয়।তড়িৎ-লেপন পদ্ধতির মূলনীতি কী? একটি লোহার চামচের ওপর নিকেলের প্রলেপ দিতে হলে ক্যাথোড, অ্যানোড ও তড়িৎ বিশ্লেষ্য হিসেবে কী কী ব্যবহার করতে হবে? সংশ্লিষ্ট বিক্রিয়াগুলি লেখো।
উত্তর:
মূলনীতি: তড়িৎ-লেপনের মূলনীতি হল তড়িৎ বিশ্লেষণ। এই পদ্ধতিতে যে বস্তুর ওপর প্রলেপ দিতে হবে সেটিকে ক্যাথোড হিসেবে, এবং যে ধাতুর প্রলেপ দেওয়া হবে তার একটি বিশুদ্ধ পাতকে অ্যানোড হিসেবে ব্যবহার করা হয়। প্রলেপ দেওয়ার ধাতুর কোনো দ্রাব্য লবণের দ্রবণকে তড়িৎ বিশ্লেষ্য হিসেবে নেওয়া হয়।
লোহার চামচে নিকেলের প্রলেপ:
১. ক্যাথোড: লোহার চামচ।
২. অ্যানোড: বিশুদ্ধ নিকেলের পাত।
৩. তড়িৎ বিশ্লেষ্য: নিকেল সালফেটের (NiSO₄) জলীয় দ্রবণ।
বিক্রিয়া:
তড়িৎ বিশ্লেষ্য NiSO₄ আয়নে বিশ্লিষ্ট হয়: NiSO₄ → Ni²⁺ + SO₄²⁻
ক্যাথোডে (চামচের ওপর): Ni²⁺ আয়ন দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে নিকেল (Ni) ধাতুতে পরিণত হয়ে চামচের ওপর জমা হয়। (Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni)
অ্যানোডে: অ্যানোডের নিকেল পাত থেকে Ni পরমাণু দুটি ইলেকট্রন বর্জন করে দ্রবণে Ni²⁺ আয়ন হিসেবে চলে আসে, ফলে দ্রবণে Ni²⁺ আয়নের ঘনত্ব বজায় থাকে। (Ni → Ni²⁺ + 2e⁻)তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও তড়িৎ অবিশ্লেষ্য পদার্থের মধ্যে পার্থক্য লেখো। দৈনন্দিন জীবনে ব্যবহৃত হয় এমন দুটি তড়িৎ বিশ্লেষ্য ও দুটি তড়িৎ অবিশ্লেষ্য পদার্থের উদাহরণ দাও।
উত্তর:
বিষয় তড়িৎ বিশ্লেষ্য তড়িৎ অবিশ্লেষ্য সংজ্ঞা যেসব যৌগ গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নে বিশ্লিষ্ট হয়ে তড়িৎ পরিবহন করে। যেসব যৌগ গলিত বা দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নে বিশ্লিষ্ট হয় না এবং তড়িৎ পরিবহন করে না। তড়িৎ পরিবহন আয়নের মাধ্যমে তড়িৎ পরিবহন করে। তড়িৎ পরিবহন করে না। উদাহরণ সাধারণ লবণ (NaCl), ভিনিগার (CH₃COOH)। চিনি, অ্যালকোহল, পাতিত জল।
দৈনন্দিন জীবনে উদাহরণ:
তড়িৎ বিশ্লেষ্য: খাবার নুন (NaCl), পাতিলেবুর রস (সাইট্রিক অ্যাসিড)।
তড়িৎ অবিশ্লেষ্য: চিনি, মধু।