Chapter 3: কয়েকটি গ্যাসের পরিচিতি (Introduction to Gases)
সম্পূর্ণ প্রশ্নোত্তর | 34 MCQ | 13 SAQ | 7 Broad Questions
পরীক্ষাগার
থার্মোমিটার, ফ্লাস্ক, উলফ বোতল, গ্যাসজার, বিকার, পিপেট
অক্সিজেন (O₂)
H₂O₂, Na₂O₂, KClO₃ → O₂ | জারক, শ্বসন
হাইড্রোজেন (H₂)
Zn + H₂SO₄ → H₂ | সবচেয়ে হালকা, বিজারক
সতর্কতা
বায়ুনিরুদ্ধতা, গাঢ় H₂SO₄ নিষিদ্ধ, অগ্নি নিরাপত্তা
MCQ - বহুবিকল্পভিত্তিক প্রশ্নোত্তর
34 টিSAQ - সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর
13 টিউত্তর:
| পাত্রের নাম | আকৃতি | প্রধান ব্যবহার |
|---|---|---|
| টেস্টটিউব | পাতলা কাচের সরু একমুখ খোলা নল | অল্প পরিমাণে রাসায়নিক পরীক্ষা |
| গোলতল ফ্লাস্ক | সরু গলা, গোলাকার তলদেশ | তরল গরম করা, পাতন |
| কোনিক্যাল ফ্লাস্ক | শঙ্কু আকৃতি, ছোটো গলা | টাইট্রেশন, দ্রবণ তৈরি |
| বিকার (Beaker) | চোঙাকৃতি, মুখের কাছে চুঁয়ালে | দ্রবণ তৈরি, তরল গরম করা |
| উলফ বোতল | দু-মুখবিশিষ্ট | গ্যাস প্রস্তুতি (H₂, CO₂) |
| গ্যাসজার | চোঙাকৃতি, ঢাকনাবিশিষ্ট | গ্যাস সংগ্রহ ও পরীক্ষা |
| ওয়াচ গ্লাস | অর্ধ-গোলাকার মোটা কাচ | স্বল্প নমুনা রাখা, বিকার ঢাকা |
উত্তর:
ফানেল (Funnel): উপরটা শঙ্কু আকৃতির, নীচে সরু নল — তরল সরু মুখের পাত্রে ঢালতে বা ফিলটার কাগজসহ পরিস্রাবণ করতে ব্যবহৃত হয়। দীর্ঘনল ফানেল (Thistle Funnel) গ্যাস প্রস্তুতিতে বিক্রিয়ক ঢালতে ব্যবহৃত।
পিপেট (Pipette): নির্দিষ্ট আয়তনের তরল সঠিকভাবে নিয়ে নেওয়ার জন্য — 2 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL ইত্যাদি মাপের হয়। মাঝখানে স্ফীত অংশ থাকে এবং ওপরে একটি বলয়াকৃতি সরু দাগ কাটা থাকে যা সঠিক আয়তন নির্দেশ করে।
বুরেট (Burette): 0 mL থেকে 50 mL পর্যন্ত দাগ কাটা — টাইট্রেশনে প্রয়োজনীয় তরলের সঠিক আয়তন জানতে ও নির্গমন নিয়ন্ত্রণ করতে নীচে স্টপককের মতো অংশ থাকে।
ফিলটার কাগজ (Filter Paper): গোলাকার, মোটা — তরলে মিশে থাকা অদ্রাব্য কঠিন পৃথক করতে ফানেলে রেখে পরিস্রাবণ করা হয়।
উত্তর:
প্রয়োজন: H₂O₂-র লঘু দ্রবণ, MnO₂ (ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড) গুঁড়ো, টেস্টটিউব, ক্ল্যাম্প।
পদ্ধতি: টেস্টটিউবে H₂O₂ দ্রবণ নেওয়া হল। এতে সামান্য MnO₂ গুঁড়ো যোগ করা হল। টেস্টটিউবের মুখে জ্বলন্ত পাটকাঠি ধরলে শিখাসহ জ্বলে ওঠে — প্রমাণ করে O₂ গ্যাস নির্গত হচ্ছে।
বিক্রিয়া: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ (MnO₂ অনুঘটক)। MnO₂ না থাকলে H₂O₂ খুব ধীরে ভাঙে। MnO₂ অনুঘটক হিসেবে কাজ করে — বিক্রিয়ার গতি বাড়ায়, নিজে অপরিবর্তিত থাকে।
সতর্কতা: H₂O₂ চোখ ও চামড়ার জন্য ক্ষতিকর — সাবধানে ব্যবহার করা প্রয়োজন।
উত্তর:
প্রয়োজন: KClO₃ (পটাশিয়াম ক্লোরেট), MnO₂ (অঙ্গারমুক্ত), হার্ড গ্লাস টেস্টটিউব, নির্গমনল, গ্যাসজার, বুনসেন বার্নার।
পদ্ধতি: 4 ভাগ KClO₃ ও 1 ভাগ MnO₂ ভালো করে মিশিয়ে টেস্টটিউবে নেওয়া হয়। টেস্টটিউব সামনের দিকে ঈষৎ ঝুঁকিয়ে আটকানো হয়। টিউবের পেছনের দিক থেকে ধীরে ধীরে গরম করা হয় → অক্সিজেন গ্যাস নির্গত হয়ে জলপূর্ণ গ্যাসজারে (জল অপসারণ পদ্ধতি) সংগ্রহ করা হয়।
বিক্রিয়া: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑ (MnO₂ অনুঘটক, ~230°C)।
MnO₂-এর ভূমিকা: MnO₂ অনুঘটক — বিক্রিয়ার উষ্ণতা 650°C থেকে কমিয়ে ~230°C-তে নামিয়ে আনে এবং বিক্রিয়ার গতি বাড়ায়। নিজে অপরিবর্তিত থাকে।
সতর্কতা: (i) MnO₂-এ কয়লা বা জৈব পদার্থ মিশে থাকা চলবে না — বিস্ফোরণ হতে পারে। (ii) টিউব সামনের দিকে ঝুঁকিয়ে রাখতে হয়। (iii) উৎপন্ন প্রথম কিছু গ্যাস বেরিয়ে যেতে দিয়ে তারপর সংগ্রহ করতে হয় (বায়ু বের করার জন্য)।
উত্তর:
1. পারমাণবিক অক্সিজেন: উচ্চ তাপমাত্রায় O₂ অণু ভেঙে O পরমাণু উৎপন্ন: O₂ → O + O (তাপ শোষণ)। এই পারমাণবিক অক্সিজেন অত্যন্ত শক্তিশালী জারক।
2. অধাতুর সঙ্গে বিক্রিয়া (অম্লীয় অক্সাইড): C + O₂ → CO₂ (কার্বন ডাইঅক্সাইড — অম্লীয়); S + O₂ → SO₂ (সালফার ডাইঅক্সাইড — অম্লীয়); P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀ (ফসফরাস পেন্টঅক্সাইড — অম্লীয়)। CO₂ + H₂O → H₂CO₃; SO₂ + H₂O → H₂SO₃ — নীল লিটমাসকে লাল করে।
3. ধাতুর সঙ্গে বিক্রিয়া (ক্ষারীয় অক্সাইড): 2Mg + O₂ → 2MgO (ম্যাগনেশিয়াম অক্সাইড — ক্ষারীয়)। MgO + H₂O → Mg(OH)₂ — লাল লিটমাসকে নীল করে।
4. পারঅক্সাইড গঠন: 2Na + O₂ → Na₂O₂ (পারঅক্সো বন্ধন -O-O- যুক্ত)। Na₂O₂ + 2H₂O → 2NaOH + H₂O₂।
5. জারণ ক্রিয়া: 2NO + O₂ → 2NO₂ (বর্ণহীন → বাদামি); 4FeSO₄ + 2H₂SO₄ + O₂ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O (ফিকে সবুজ → হলুদ)।
6. দহন: অক্সিজেন নিজে দাহ্য নয় কিন্তু দহনে সাহায্য করে।
উত্তর:
অক্সিজেন শোষক: যে সকল পদার্থ অক্সিজেন গ্যাসকে নিজের মধ্যে শোষণ (Absorb) বা অধিশোষণ (Adsorb) করতে পারে, তাদের অক্সিজেন শোষক বলে।
উদাহরণ ও ক্রিয়া:
- Pd, Pt, Au, Ag (উচ্চ তাপমাত্রায় অল্প): সাধারণ বা কম তাপমাত্রায় অক্সিজেনকে অধিশোষণ করে (পৃষ্ঠতলে আটকে রাখে)। উত্তপ্ত করলে O₂ বর্জন করে।
- ক্ষারীয় পাইরোগ্যালেট (Alkaline Pyrogallol): O₂ শোষণ করে ও বাদামি বর্ণ ধারণ করে।
- অ্যামোনিয়াযুক্ত কিউপ্রাস ক্লোরাইড (Ammoniacal Cuprous Chloride): O₂ দ্রুত শোষণ করে এবং নীল বর্ণ ধারণ করে।
এই শোষকগুলি গ্যাস বিশ্লেষণে — গ্যাস মিশ্রণ থেকে O₂ সরাতে বা O₂-এর উপস্থিতি শনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়।
উত্তর:
ভৌত ধর্ম:
- বর্ণ, গন্ধ, স্বাদ: বর্ণহীন, গন্ধহীন, স্বাদহীন গ্যাস।
- হালকাতা: সবচেয়ে হালকা গ্যাস — বায়ুর চেয়ে প্রায় 14.4 গুণ হালকা। ঘনত্ব = 0.0899 g/L (STP-তে)। বায়ুর ঘনত্ব ≈ 1.29 g/L।
- দ্রাব্যতা: জলে অতি অল্প দ্রবণীয়।
- দাহ্যতা: নিজে দাহ্য — অক্সিজেনে জ্বালালে বিস্ফোরণসহ জ্বলে ও জলীয় বাষ্প উৎপন্ন করে। কিন্তু অন্যের জ্বলতে সাহায্য করে না।
- আইসোটোপ: তিনটি — ¹H (প্রোটিয়াম), ²H (ডিউটেরিয়াম), ³H (ট্রিটিয়াম — তেজস্ক্রিয়)।
সবচেয়ে হালকা: H₂-র ঘনত্ব সব গ্যাসের মধ্যে সর্বনিম্ন। H₂-ভর্তি বেলুন বাতাসে উপরে উঠে যায়। এই ধর্ম কাজে লাগিয়ে আবহাওয়া বেলুন ও উড়োজাহাজে (অতীতে) H₂ ব্যবহৃত হত।
উত্তর:
1. অণুর গঠন: হাইড্রোজেন দ্বি-পরমাণুক (H₂)। টাংস্টেন তড়িৎদ্বারে উচ্চ ভোল্টেজ (2000°C) ও নিম্নচাপে পারমাণবিক হাইড্রোজেন (H) উৎপন্ন — অত্যন্ত শক্তিশালী বিজারক।
2. দহন: 2H₂ + O₂ → 2H₂O + তাপ। হাইড্রোজেন নীল শিখায় প্রজ্জ্বলিত হয়।
3. অধাতুর সাথে: (a) Cl₂: H₂ + Cl₂ → 2HCl (সূর্যালোকে বিষ্ফোরক, অন্ধকারে হয় না)। (b) N₂: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (200 atm, 550°C, Fe অনুঘটক — হেবার পদ্ধতি)। (c) S: H₂ + S → H₂S (গলিত সালফার — পচা ডিমের গন্ধ)।
4. ধাতুর সাথে: 2Na + H₂ → 2NaH (সোডিয়াম হাইড্রাইড); Ca + H₂ → CaH₂ (ক্যালসিয়াম হাইড্রাইড — হাইড্রোলিথ)।
5. বিজারক ধর্ম: CuO + H₂ → Cu + H₂O — CuO বিজারিত, H₂ জারিত → H₂ শক্তিশালী বিজারক।
6. অধিশোষণ (Occlusion): Pd, Pt, Fe, Co, Ni প্রভৃতি ধাতু H₂-কে অধিশোষণ করে — অধিশোষিত H₂ সাধারণ H₂-এর চেয়ে বেশি সক্রিয়।
উত্তর:
প্রয়োজনীয় রাসায়নিক: অবিশুদ্ধ জিঙ্কের ছিবড়া, লঘু H₂SO₄, পাতিত জল।
প্রয়োজনীয় সরঞ্জাম: উলফ বোতল, দীর্ঘনল ফানেল, কর্ক, নির্গমনল, রাবারের নল, ভেসলিন, গ্যাসজার।
পদ্ধতি:
- উলফ বোতলে জিঙ্কের ছিবড়া নাও। একমুখে কর্কের মধ্য দিয়ে দীর্ঘনল ফানেল ও অন্যমুখে নির্গমনল লাগাও।
- কিছুটা জল ঢেলে দীর্ঘনল ফানেলের শেষপ্রান্ত জলে ডুবিয়ে রাখো (জল-সিল)।
- কিছুক্ষণ পর যদি দীর্ঘনলের জলতল আর না নামে → বায়ুনিরুদ্ধ (Airtight) হয়েছে।
- এবার দীর্ঘনল ফানেলের সাহায্যে লঘু H₂SO₄ অল্প অল্প করে ঢালো।
- প্রথমে কিছু গ্যাস বেরিয়ে যেতে দিয়ে (বায়ু অপসারণ) তারপর নির্গমনল জলপূর্ণ গ্যাসজারে (জল অপসারণ পদ্ধতি) H₂ সংগ্রহ করো।
- গ্যাসজারের মুখে জ্বলন্ত দেশলাই কাঠি ধরলে → 'পপ' শব্দে নীল শিখায় জ্বলে — প্রমাণ H₂।
বিক্রিয়া: Zn + H₂SO₄(লঘু) → ZnSO₄ + H₂↑।
সতর্কতা: (i) গাঢ় H₂SO₄ ব্যবহার করা যাবে না → H₂ নয়, SO₂ উৎপন্ন হবে। (ii) আগুন থেকে দূরে রাখতে হবে — H₂ দাহ্য। (iii) বায়ুনিরুদ্ধতা নিশ্চিত করতে হবে।
উত্তর:
পারমাণবিক বা ন্যাসেন্ট হাইড্রোজেন (Nascent/Atomic Hydrogen): সবেমাত্র রাসায়নিক বিক্রিয়ায় উৎপন্ন একক H পরমাণু। যেমন — Zn + H₂SO₄ বিক্রিয়ায় প্রথমে H পরমাণু উৎপন্ন হয়, পরে দুটি H যুক্ত হয়ে H₂ অণু গঠন করে। এই সদ্য উৎপন্ন H অত্যন্ত সক্রিয় ও শক্তিশালী বিজারক।
অধিশোষিত হাইড্রোজেন (Occluded Hydrogen): Pd, Pt, Fe, Co, Ni প্রভৃতি ধাতু সাধারণ তাপমাত্রায় H₂ গ্যাসকে নিজের মধ্যে শোষণ করে (অধিশোষণ/Occlusion)। উত্তপ্ত করলে এই H₂ পুনরায় বেরিয়ে আসে। ধাতুর মধ্যে আবদ্ধ এই H₂-কে অধিশোষিত হাইড্রোজেন বলে।
সক্রিয়তার কারণ: সাধারণ H₂ অণুতে H—H বন্ধন (বন্ধন শক্তি ≈ 436 kJ/mol) বেশ শক্তিশালী — ভাঙতে শক্তি প্রয়োজন। পারমাণবিক H অণুরূপে আবদ্ধ নয়, মুক্ত — তাই সহজেই বিক্রিয়া করতে পারে। অধিশোষিত H₂ ধাতুপৃষ্ঠে সক্রিয় আকারে থাকে বলেও বেশি সক্রিয়।
উত্তর:
| অক্সাইডের প্রকার | তৈরি হয় | উদাহরণ | জলের সাথে বিক্রিয়া | লিটমাস পরীক্ষা |
|---|---|---|---|---|
| অম্লীয় অক্সাইড | অধাতু + O₂ | CO₂, SO₂, P₄O₁₀ | CO₂ + H₂O → H₂CO₃ | নীল → লাল |
| ক্ষারীয় অক্সাইড | ধাতু + O₂ | MgO, CaO, Na₂O | CaO + H₂O → Ca(OH)₂ | লাল → নীল |
| প্রশম অক্সাইড | নির্দিষ্ট ধাতু | CO, NO, N₂O | জলের সাথে বিক্রিয়া করে না | কোনো পরিবর্তন নেই |
অম্লীয় অক্সাইড: জলে দ্রবীভূত হয়ে অ্যাসিড উৎপন্ন করে — নীল লিটমাসকে লাল করে। যেমন: CO₂ + H₂O → H₂CO₃ (কার্বনিক অ্যাসিড)।
ক্ষারীয় অক্সাইড: জলে দ্রবীভূত হয়ে ক্ষার (Base) উৎপন্ন করে — লাল লিটমাসকে নীল করে। যেমন: MgO + H₂O → Mg(OH)₂।
উভধর্মী অক্সাইড: অ্যাসিড ও ক্ষার উভয়ের সাথেই বিক্রিয়া করে। যেমন: ZnO, Al₂O₃।
উত্তর:
| বৈশিষ্ট্য | অক্সিজেন (O₂) | হাইড্রোজেন (H₂) |
|---|---|---|
| ঘনত্ব (বায়ুর তুলনায়) | ~1.1 গুণ ভারী | ~14.4 গুণ হালকা |
| দাহ্যতা | নিজে দাহ্য নয়, দহনে সাহায্য করে | নিজে দাহ্য, অন্যের দহনে সাহায্য করে না |
| শনাক্তকরণ | জ্বলন্ত পাটকাঠি শিখাসহ জ্বলে | জ্বলন্ত কাঠি দিলে 'পপ' শব্দে নীল শিখায় জ্বলে |
| সংগ্রহ পদ্ধতি | বায়ু অপসারণ (নীচের দিকে) বা জল অপসারণ | জল অপসারণ (ঊর্ধ্বমুখী) |
| রাসায়নিক ভূমিকা | জারক (ইলেকট্রন গ্রহণ) | বিজারক (ইলেকট্রন ত্যাগ) |
| প্রধান ব্যবহার | শ্বসন, দহন, ইস্পাত শিল্প, চিকিৎসা | অ্যামোনিয়া, সার, ফ্যাট কঠিনীকরণ, জ্বালানি |
সম্পর্ক: 2H₂ + O₂ → 2H₂O — উভয় গ্যাস বিক্রিয়া করে জল উৎপন্ন করে। জলের তড়িৎ বিশ্লেষণে আবার জল ভেঙে H₂ ও O₂ উৎপন্ন হয়। উভয়ই একে অপরের পরিপূরক — শ্বসনে O₂ জারক, H₂ (গ্লুকোজ থেকে) জারিত হয়।
উত্তর:
গ্যাস সংগ্রহের প্রধান পদ্ধতি:
1. জল অপসারণ (Downward Displacement of Water): যে গ্যাস জলে অদ্রবণীয় বা অতি অল্প দ্রবণীয় — যেমন O₂, H₂, N₂। গ্যাসজার জলপূর্ণ করে গ্যাস নির্গমন নল ডোবানো হয় → গ্যাস বুদবুদ আকারে জারে প্রবেশ করে ও জল সরিয়ে জার পূর্ণ করে। H₂-র ক্ষেত্রে জার উল্টো করে ধরতে হয় (জল অপসারণ, ঊর্ধ্বমুখী — কারণ H₂ হালকা)।
2. ঊর্ধ্বমুখী বায়ু অপসারণ (Upward Displacement of Air): যে গ্যাস বায়ুর চেয়ে হালকা ও জলে দ্রবণীয় — যেমন NH₃। জার সোজা রাখা হয়, নল নীচ থেকে উপরে গ্যাস পাঠায়, গ্যাস উপরে উঠে বায়ু সরিয়ে জার পূর্ণ করে।
3. নিম্নমুখী বায়ু অপসারণ (Downward Displacement of Air): যে গ্যাস বায়ুর চেয়ে ভারী ও জলে দ্রবণীয় — যেমন CO₂, Cl₂, SO₂। জার সোজা রাখা হয়, নল নীচ পর্যন্ত, গ্যাস নীচে জমা হয়ে বায়ু ওপর দিয়ে বের করে দেয়।
গুরুত্বপূর্ণ শর্ত: বায়ুনিরুদ্ধতা (Airtight) বজায় রাখা এবং প্রতিবার প্রথমে কিছু গ্যাস বের করে দিয়ে (বায়ু অপসারণ করে) তারপর সংগ্রহ করতে হবে।
Broad Questions - বড়ো প্রশ্নোত্তর
7 টিপরীক্ষাগারের গুরুত্বপূর্ণ যন্ত্রপাতি
পরীক্ষাগার (Laboratory) হল বিদ্যালয়ের সেই কক্ষ যেখানে বিজ্ঞানের বিভিন্ন পরীক্ষা-নিরীক্ষা হাতেকলমে করার ব্যবস্থা থাকে। রসায়নাগারের প্রয়োজনীয় সরঞ্জামাদি নিম্নরূপ:
| যন্ত্রপাতি | প্রধান ব্যবহার |
|---|---|
| থার্মোমিটার | বস্তু বা দ্রবণের উষ্ণতা মাপা — °C, °F বা K স্কেলে। পরীক্ষাগারে 0°C-360°C রেঞ্জের থার্মোমিটার প্রচলিত। |
| তড়িৎ কোশ (ব্যাটারি) | তড়িৎ-রাসায়নিক পরীক্ষায় DC উৎস — 2-3টি সেল জুড়ে ব্যাটারি তৈরি করা হয়। (+) ও (-) প্রান্ত সঠিকভাবে যুক্ত করতে হয়। |
| রাসায়নিক তুলাযন্ত্র | নমুনা পদার্থের সঠিক ভর মাপা বা নির্দিষ্ট ভরের নমুনা নেওয়া। বামপাত্রে নমুনা, ডানপাত্রে বাটখারা (চিমটের সাহায্যে)। |
| বুনসেন বার্নার / স্পিরিট ল্যাম্প | তাপের উৎস — বুনসেন বার্নার LPG গ্যাসে চলে, স্পিরিট ল্যাম্প অ্যালকোহল জ্বালানিতে। |
| টেস্টটিউব, বিকার, ফ্লাস্ক | রাসায়নিক বিক্রিয়া সম্পাদন, দ্রবণ তৈরি, তরল গরম করা ইত্যাদি। গোলতল ফ্লাস্ক (গরম করতে), কোনিক্যাল ফ্লাস্ক (টাইট্রেশন)। |
| উলফ বোতল, গ্যাসজার | উলফ বোতল (দু-মুখ) — গ্যাস প্রস্তুতি; গ্যাসজার — গ্যাস সংগ্রহ। |
| ফানেল, পিপেট, বুরেট | পরিস্রাবণ ও তরল স্থানান্তর (ফানেল); নির্দিষ্ট আয়তন নেওয়া (পিপেট); টাইট্রেশন (বুরেট)। |
| ফিলটার কাগজ | তরল থেকে অদ্রাব্য কঠিন পৃথক করা (পরিস্রাবণ)। |
অক্সিজেন প্রস্তুতির তিনটি পদ্ধতি
পদ্ধতি ১ — H₂O₂ থেকে: টেস্টটিউবে H₂O₂ দ্রবণ + সামান্য MnO₂। বিক্রিয়া: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ (MnO₂ অনুঘটক)। MnO₂ না থাকলে H₂O₂ খুব ধীরে ভাঙে।
পদ্ধতি ২ — Na₂O₂ থেকে: কোনিক্যাল ফ্লাস্কে Na₂O₂ নিয়ে, দীর্ঘনল ফানেল দিয়ে ফোঁটা ফোঁটা জল ফেলা হয়। বিক্রিয়া: 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑। এটি স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া — বাইরে থেকে তাপ দিতে হয় না। সংগৃহীত গ্যাস জল অপসারণ পদ্ধতিতে গ্যাসজারে জমা হয়।
পদ্ধতি ৩ — KClO₃ থেকে: 4:1 অনুপাতে KClO₃ ও MnO₂ মিশ্রণ হার্ড গ্লাস টেস্টটিউবে নিয়ে ~230°C-তে গরম। বিক্রিয়া: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂↑ (MnO₂ অনুঘটক)। MnO₂-এর ভূমিকা: উষ্ণতা 650°C → 230°C কমায় ও বিক্রিয়ার গতি বাড়ায়।
অক্সিজেনের ভৌত ধর্ম
বর্ণহীন, গন্ধহীন, স্বাদহীন গ্যাস। বায়ুর চেয়ে ~1.1 গুণ ভারী। জলে সামান্য দ্রবণীয়।
রাসায়নিক ধর্ম:
- পারমাণবিক O: O₂ → O + O — শক্তিশালী জারক।
- অধাতুর সাথে (অম্লীয় অক্সাইড): C + O₂ → CO₂; S + O₂ → SO₂।
- ধাতুর সাথে (ক্ষারীয় অক্সাইড): 2Mg + O₂ → 2MgO।
- পারঅক্সাইড: 2Na + O₂ → Na₂O₂।
- জারণ: 2NO + O₂ → 2NO₂; 4FeSO₄ + 2H₂SO₄ + O₂ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O।
দহন ও শ্বাসকার্যে ভূমিকা:
দহনে O₂ জারক হিসেবে কাজ করে — জ্বালানির সাথে বিক্রিয়া করে তাপ ও আলো উৎপন্ন করে। শ্বাসকার্যে: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP — O₂ ছাড়া কোশীয় শ্বসন বন্ধ → শক্তি উৎপাদন থেমে যায়।
হাইড্রোজেন প্রস্তুতি
প্রয়োজন: জিঙ্কের ছিবড়া, লঘু H₂SO₄, উলফ বোতল, দীর্ঘনল ফানেল, নির্গমনল, জলপূর্ণ গ্যাসজার।
পদ্ধতি: উলফ বোতলে Zn + সামান্য জল। দীর্ঘনল ফানেলের প্রান্ত জলে ডোবানো (জল-সিল)। বায়ুনিরুদ্ধতা পরীক্ষার পর লঘু H₂SO₄ অল্প অল্প করে যোগ। প্রথম কিছু গ্যাস বের করে দিয়ে (বায়ু অপসারণ), নির্গমনল দিয়ে জলপূর্ণ গ্যাসজারে H₂ সংগ্রহ (জল অপসারণ পদ্ধতি, জার উল্টো করে)।
বিক্রিয়া: Zn + H₂SO₄(লঘু) → ZnSO₄ + H₂↑।
কেন গাঢ় H₂SO₄ নয়? গাঢ় H₂SO₄ শক্তিশালী জারক। Zn + 2H₂SO₄(গাঢ়) → ZnSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O — H₂ নয়, SO₂ উৎপন্ন হয়। তাই H₂ পেতে লঘু অ্যাসিড প্রয়োজন।
হাইড্রোজেনের ধর্ম ও ব্যবহার
ভৌত ধর্ম: বর্ণহীন, গন্ধহীন, স্বাদহীন, সর্বাপেক্ষা হালকা গ্যাস, জলে অতি অল্প দ্রবণীয়।
রাসায়নিক ধর্ম: দাহ্য (2H₂ + O₂ → 2H₂O), বিজারক (CuO + H₂ → Cu + H₂O), Cl₂, N₂, S-এর সাথে বিক্রিয়া, ধাতুর সাথে হাইড্রাইড গঠন (2Na + H₂ → 2NaH), বিজারক ধর্ম, অধিশোষণ।
ব্যবহার:
- অ্যামোনিয়া উৎপাদন: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (হেবার পদ্ধতি) — সার ও রাসায়নিক শিল্পের ভিত্তি।
- তরল ফ্যাট প্রস্তুতি (Hydrogenation): বনস্পতি তেল + H₂ (Ni অনুঘটক) → ভ্যানাস্পতি ঘি।
- ধাতু নিষ্কাশন: CuO, Fe₂O₃ থেকে H₂ বিজারক হিসেবে ধাতু মুক্ত করে।
- জ্বালানি: H₂ পরিচ্ছন্ন জ্বালানি — পুড়ে শুধু জল উৎপন্ন করে (Green Fuel)।
- রকেট জ্বালানি: তরল H₂ + তরল O₂ — মহাকাশযানে।
জারণ-বিজারণে O₂ ও H₂-এর ভূমিকা
অক্সিজেন (O₂): শক্তিশালী জারক — নিজে বিজারিত হয় (ইলেকট্রন গ্রহণ করে) এবং অপরকে জারিত করে। O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻ (বিজারণ)। O₂ যুক্ত হয়ে অন্য মৌল জারিত হয়। যেমন — 2Mg + O₂ → 2MgO-তে Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ (জারণ), O₂ + 4e⁻ → 2O²⁻ (বিজারণ) — O₂ জারক।
হাইড্রোজেন (H₂): শক্তিশালী বিজারক — নিজে জারিত হয় (ইলেকট্রন ত্যাগ করে) এবং অপরকে বিজারিত করে। H₂ → 2H⁺ + 2e⁻ (জারণ)। যেমন — CuO + H₂ → Cu + H₂O-তে H₂ → 2H⁺ + 2e⁻ (জারণ — H₂ বিজারক); Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (বিজারণ — CuO/Cu²⁺ জারক)।
সারসংক্ষেপ:
O₂ — ইলেকট্রন গ্রহণকারী, জারক। H₂ — ইলেকট্রন দাতা, বিজারক। O₂ + 2H₂ → 2H₂O — এই বিক্রিয়ায় O₂ জারক ও H₂ বিজারক ভূমিকা পালন করে।
O₂ ও H₂-এর তুলনামূলক আলোচনা
| বিষয় | অক্সিজেন (O₂) | হাইড্রোজেন (H₂) |
|---|---|---|
| প্রস্তুতি (ল্যাব) | KClO₃ + MnO₂ (তাপ); H₂O₂ + MnO₂ | Zn + H₂SO₄ (লঘু) — উলফ বোতলে |
| শনাক্তকরণ | জ্বলন্ত পাটকাঠি শিখাসহ জ্বলে | 'পপ' শব্দে নীল শিখায় জ্বলে |
| ওজন (বায়ুর তুলনায়) | ~1.1× ভারী | ~1/14× (হালকা) |
| সংগ্রহ | জল অপসারণ | জল অপসারণ (উল্টো জার) |
| রাসায়নিক ভূমিকা | জারক | বিজারক |
| প্রধান ব্যবহার | শ্বসন, ইস্পাত তৈরি, চিকিৎসা | NH₃ উৎপাদন, ভ্যানাস্পতি, জ্বালানি |
পরীক্ষাগারে সতর্কতা ও নিরাপত্তা:
- প্রতিরক্ষামূলক পোশাক: ল্যাব কোট, সুরক্ষা চশমা, প্রয়োজনে গ্লাভস।
- গ্যাস পরীক্ষায় সতর্কতা: দাহ্য গ্যাসের কাছে আগুন না আনা, প্রথম কিছু গ্যাস বের করে দেওয়া (বায়ু মিশ্রণে বিস্ফোরণ এড়াতে)।
- রাসায়নিক দ্রব্য: গাঢ় অ্যাসিড সাবধানে ব্যবহার, H₂O₂ চামড়া ও চোখ থেকে দূরে রাখা।
- যন্ত্রপাতি: ত্রুটিপূর্ণ কাচপাত্র ব্যবহার না করা, গরম করার সময় টেস্টটিউবের মুখ কারও দিকে না রাখা।
- আগুন: বুনসেন বার্নার ব্যবহার শেষে বন্ধ করা, দাহ্য বস্তু থেকে দূরে রাখা।
মনে রেখো!
O₂ শনাক্তকরণ: জ্বলন্ত পাটকাঠি শিখাসহ জ্বলে | H₂ শনাক্তকরণ: 'পপ' শব্দে নীল শিখায় জ্বলে | KClO₃ → O₂: MnO₂ অনুঘটক, 230°C | Zn + H₂SO₄ → H₂: লঘু অ্যাসিড, গাঢ় নয় | O₂ জারক, H₂ বিজারক | সংগ্রহ: O₂ — জল অপসারণ, H₂ — জল অপসারণ (উল্টো জার) | পরীক্ষাগার সতর্কতা: সুরক্ষা চশমা, ল্যাব কোট, বায়ুনিরুদ্ধতা, আগুন থেকে দূরে