পরিবেশ রসায়ন-২, রসায়ন ২য় পত্র

উচ্চ মাধ্যমিক রসায়ন ২য় পত্র

অধ্যায় : ১(পরিবেশ রসায়ন)

লেকচার-০২

পাঠের বিষয় : বয়েল ও চার্লস সূত্র থেকে প্রাপ্ত সমন্বয় সূত্র, মোল এবং অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যার ধারনা, বয়েল, চার্লস এবং অ্যাভোগেড্রোর প্রকল্পের সমন্বয়ে PV = nRT  সমীকরন প্রতিষ্ঠা, বিভিন্ন এককে R- এর মান গননা, ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্র(বর্ননা ও গানিতিক ব্যাখ্যা), ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রের গানিতিক প্রমান

১. বয়েল ও চার্লস সূত্র থেকে প্রাপ্ত সমন্বয় সূত্রটি উপপাদন কর। 

উঃ বয়েল ও চার্লস সূত্রের সমন্বয় : 

বয়েলের সূত্র :  স্থির তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন ঐ গ্যাসের উপর প্রযোক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক। 

চার্লসের সূত্র :  স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন উহার পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক। 

মনে করি, T  কেলভিন তাপমাত্রায় ও  P  চাপে কোন নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন V । তাহলে, 

অর্থাৎ গ্যাসের পরম তাপমাত্রা ও চাপ পরিবর্তিত হলে আয়তন যেভাবেই পরিবর্তিত হউক না কেন, চাপ ও আয়তনের গুফলের সংঙ্গে পরম তাপমাত্রার অনুপাত সর্বদা একটি ধ্রুব সংখ্যা।  এটি গ্যাসের বয়েল ও চার্লস সূত্র থেকে প্রাপ্ত সমন্বয় সূত্র। 

২. মোল এবং অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যার ধারনা দাও। 

উঃ মোল :  পদার্থের যে পরিমান ভরে অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যার সমান সংখ্যক কনা (অনু, পরমানু বা আয়ন) বিদ্যমান থাকে তাকে মোল বলে। মোলকে মোল অনু, মোল পরমানু বা মোল আয়নও বলা হয়। যেমন, 

32g অক্সিজেন = 1 মোল অনু অক্সিজেন

16g অক্সিজেন = 1 মোল পরমানু অক্সিজেন ইত্যাদি। 

এখানে উল্লেখ্য যে, 

32g অক্সিজেনে উহার অনুর সংখ্যা = 6.023×1023

এবং 16g অক্সিজেন এ উহার পরমানুর সংখ্যা = 6.023×1023

অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যা :  সকল পদার্থের (কঠিন, তরল বা গ্যাসীয়) এক মোল পরিমানে নির্দিষ্ট সংখ্যক কনা (অনু, পরমানু বা আয়ন) উপস্থিত থাকে, এ সংখ্যাটিকে অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যা বলে। ইহাকে N দ্বারা প্রকাশ করা হয়। 

             N এর মান = 6.023×1023

৩. বয়েল, চার্লস এবং অ্যাভোগেড্রোর প্রকল্পের সমন্বয়ে PV = nRT  সমীকরন প্রতিষ্ঠা কর। 

উ :  বয়েলের সূত্র :  স্থির তাপমাত্রায়, নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন ঐ গ্যাসের উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক। 

চার্লসের সূত্র :  স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন উহার পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক। 

অ্যাভোগেড্রোর সূত্র :  স্থির তাপমাত্রা ও চাপে সম-আয়তনের সকল গ্যাসে সমসংখ্যক অনু থাকে। অর্থাৎ স্থির তাপমাত্রা ও চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন উহার অনুর সংখ্যার সমানুপাতিক। 

আবার যেহেতু অনুর সংখ্যা মোল সংখ্যার সমানুপাতিক। তাই গ্যাসের আয়তন তার মোল সংখ্যারও সমানুপাতিক। 

মনে করি, T কেলভিন তাপমাত্রায়  ও  P  চাপে n মোল পরিমান কোন গ্যাসের আয়তন V হয়। তাহলে,

(i) বয়েলের সূত্রানুসারে, V ∝ 1/P, যখন n ও T স্থির থাকে।

(ii) চার্লসের সূত্রানুসারে, V ∝ T, যখন n ও P  স্থির থাকে।                                                                    

(iii) অ্যাভোগেড্রোর সূত্রানুসারে, V ∝ n , যখন T ও P  স্থির থাকে।

এখন, P, T, n এর সবগুলোই পরিবর্তনশীল হলে উপরোক্ত সূত্রগুলোর সমন্বয়ে আমরা পাই, 

   বা, PV = KTn

 আদর্শ গ্যাসের জন্য ধ্রুবক K এর পরিবর্তে R ব্যবহৃত হয় যা মোলার গ্যাস ধ্রুবক নামে পরিচিত। 

 অর্থাৎ, আদর্শ গ্যাস সমীকরনটি হলো,  PV = nRT

৪.  R  কি ?

 R হল সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক বা মোলার গ্যাস ধ্রুবক। R একটি সার্বজনীন ধ্রুবক হলেও এটি শুদ্ধ সংখ্যা নয়, এর সুনির্দিষ্ট মাত্রা আছে। বিভিন্ন এককে R এর মানও ভিন্ন হয়।

৫.  লিটার বায়ুচাপ এককে R এর মান গননা কর।

উঃ লিটার বায়ুচাপ এককে R এর মান গননা : 

NTP তে যে কোন গ্যাসের প্রতি মোলের আয়তন 22.4 লিটার।

অর্থাৎ যখন T = 273K , P = 1 atm , n = 1 mole

তখন V = 22.4L

এখন, PV = nRT [আদর্শ গ্যাস সমীকরণ]

৬. SI এককে R এর মান গননা কর।

উঃ  SI এককে R এর মান গননা : 

আমরা জানি, NTP তে যে কোন গ্যাসের মোলার আয়তন 22.4L  ।  

অর্থাৎ যখন T = 273K, P=101.325 x 103 N/m2 ,  n = 1mole ,

তখন V = 22.4L = 22.4 x 10-3 m3

এখন, PV = nRT [আদর্শ গ্যাস সমীকরণ]

৭. CGS  এককে R এর মান গননা কর।

CGS  এককে R এর মান গননা : 

আমরা জানি, NTP তে যে কোন গ্যাসের মোলার আয়তন 22.4L বা 22.4 x 103 cm3

অর্থাৎ যখন T = 273K,  P = 76 x 13.6 x 981 dyne/cm2  , n = 1 mole,

তখন V = 22.4 L = 22.4 x 103 cm3

এখন, PV = nRT  [আদর্শ গ্যাস সমীকরন]

৮. আংশিক চাপ কি ? ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রটি বর্ণনা কর।

উঃ আংশিক চাপ :  নির্দিষ্ট তপমাত্রায় পরস্পর বিক্রিয়াহীন একাধিক গ্যাসের কোন মিশ্রণে উপস্থিত একটি উপাদান গ্যাস, মিশ্রনের সমগ্র আয়তনটুকু এককভাবে দখল করলে যে চাপ দেয় তাকেই উক্ত উপাদান গ্যাসের আংশিক চাপ বলে।

ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্র :  “কোন নির্দিষ্ট উষ্ণতায় পরস্পর বিক্রিয়াহীন দুই বা ততোধিক গ্যাসের একটি মিশ্রণের মোট চাপ মিশ্রনে উপস্থিত উপাদান গ্যাস সমূহের আংশিক চাপের সমষ্টির সমান। অর্থাৎ, একাধিক গ্যাসর একটি মিশ্রনের বিভিন্ন উপাদান গ্যাসের আংশিক চাপ যথাক্রমে PA, PB, PC ---  ইত্যাদি হলে এবং মিশ্রনের মোট চাপ P হলে, ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রানুসারে,

P = PA + PB + PC + ---

৯। ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রানুসারে দুটি গ্যাস মিশ্রনের মোট চাপ নির্নয় : 

মিশ্রনের পূর্বে : 

A - গ্যাসের চাপ = P1                   B -গ্যাসের চাপ = P2

A গ্যাসের আয়তন = V1               B -গ্যাসের আয়তন = V2

মিশ্রনের পর(স্টর্পকর্ক খোলা অবস্থায়) : 

এখানে, A ও B গ্যাস দুটি একই তাপমাত্রায় পরস্পর মিশ্রিত হবে। 

ধরি, A-গ্যাসের আংশিক চাপ = PA  , B-গ্যাসের আংশিক চাপ = PB

এবং গ্যাস মিশ্রনের মোট আয়তন = V   [ এখানে, (V1  + V2) = V  ]

এখন, A-গ্যাসের জন্য বয়েলের সূত্রানুসারে পাই,

আবার, B-গ্যাসের জন্য বয়েলের সূত্রানুসারে পাই,

ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রানুসারে, P = PA + PB     [ P = গ্যাস মিশ্রনের মোট চাপ ]

১০.  ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রটিকে গানিতিক ভাবে প্রমান কর।

উঃ মনে করি, পরস্পর বিক্রিয়াহীন দুটি গ্যাস A এবং B কে T তাপমাত্রায় V আয়তনের একটি পাত্রে মিশ্রিত করা হল।

ধরা যাক, উক্ত গ্যাস মিশ্রনে, A  উপাদানটির মোল সংখ্যা ও আংশিক চাপ যথাক্রমে nA  ও  PA এবং B  উপাদানটির মোল সংখ্যা ও আংশিক চাপ যথাক্রমে nB    ও  PB

আমরা পাই, PV = nRT  [ মোলার গ্যাস সমীকরন ]

এখন (i)নং অনুসারে,

অর্থাৎ, P  =    PA   +  PB

সুতরাং দেখা যায় যে, গ্যাস মিশ্রনের মোট চাপ, মিশ্রনে উপস্থিত উপাদান গ্যাস সমুহের আংশিক চাপের সমষ্টির সমান। এটাই ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্র। (প্রমানিত)

A K M Ziaul Hasan

M Sc in Chemistry(1st class)

Assistant Professor,Department of Chemistry,

IDEAL COLLEGE,Dhanmondi, Dhaka

Gmail : Ziaul.hasan22@gmail.com

https://ziaulhasan.com

Mob. 01715-736525(7.0pm to 11.0pm)