পরিবেশ রসায়ন-৪, রসায়ন ২য় পত্র

উচ্চ মাধ্যমিক রসায়ন ২য় পত্র

অধ্যায় : ১(পরিবেশ রসায়ন)

লেকচার-৪

পাঠের বিষয় : গ্যাস ও বাষ্পের মধ্যে পার্থক্য, সন্ধি তাপমাত্রা, সন্ধি চাপ এবং সন্ধি আয়তন , CO2  - এর সন্ধি তাপমাত্রা 31.10C - ব্যাখ্যা ,আদর্শ গ্যাসের আচরন হতে বাস্তব গ্যাসের বিচ্যুতির কারন, 44g CO2 এর জন্য ভ্যানডার ওয়ালস সমীকরন, বাস্তব গ্যাসের চাপ আদর্শ গ্যাসের চাপ অপেক্ষা কম কেন? বাস্তব গ্যাসসমূহের ক্ষেত্রে অ্যামাগার পরীক্ষা …..

১. গ্যাস ও বাষ্পের মধ্যে পার্থক্য কী ?

২. সন্ধি তাপমাত্রা, সন্ধি চাপ এবং সন্ধি আয়তন বলতে কি বুঝ ?

উঃ সন্ধি তাপমাত্রা (Critical temperature) :

যে তাপমাত্রায় বা যার নিম্ম তাপমাত্রায় কোন গ্যাসে চাপ প্রয়োগ করলে তা তরলে পরিনত হয় সে নির্দিষ্ট তাপমাত্রাকে ঐ গ্যাসের সন্ধি বা সংকট তাপমাত্রা বলে। যেমন, CO2, H2 এবং He  এর সন্ধি তাপমাত্রা যথাক্রমে 31.20C , - 2400C এবং -2680C.

সন্ধি চাপ (Critical pressure) :

কোন গ্যাসকে সংকট তাপমাত্রায় রেখে সর্বনিম্ন যে চাপ প্রয়োগ করলে তা তরলে পরিনত হয় সেই চাপকে সংকট বা সন্ধি চাপ বলে। যেমন, CO2 এর সন্ধি চাপ 72.9 atm.

সন্ধি আয়তন (Critical volume) :

সংকট তাপমাত্রায় ও সংকট চাপে 1 mole  গ্যাসের আয়তনকে সংকট বা সন্ধি আয়তন বলে। যেমন, CO2 এর সংকট আয়তন 94.2 ml.

৩.  CO2  - এর সন্ধি তাপমাত্রা 31.10C - ব্যাখ্যা কর।

CO2 - এর সন্ধি তাপমাত্রা 31.10C  বলতে বুঝায়-

CO2 গ্যাসের উপর 31.10C  তাপমাত্রায় উপরে যতই চাপ প্রয়োগ করা হউক না কেন  উহা তরলে পরিনত হবে না। কিন্তু সন্ধি তাপমাত্রা(31.10C ) বা তার নিম্ন তাপমাত্রায়  CO2  গ্যাসের উপর চাপ প্রয়োগ করলে উহা তরলে পরিনত হবে।

৪.  আদর্শ গ্যাসের আচরন হতে বাস্তব গ্যাসের বিচ্যুতির কারন কি ?

উঃ আদর্শ গ্যাসের আচরন হতে বাস্তব গ্যাসের বিচ্যুতির কারন : 

বাস্তব গ্যাসসমূহ আদর্শ গ্যাস সমীকরন PV = nRT মেনে চলে না। বিখ্যাত বিজ্ঞানী ভ্যানডার ওয়াল্স এর মতে, গতিতত্বের প্রধান দুটি স্বীকার্য কেবলমাত্র উচ্চ তাপমাত্রায় ও নিম্ন চাপে বাস্তব গ্যাসের জন্য প্রয়োগযোগ্য, কিন্তু নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে এগুলো বাস্তব গ্যাসের জন্য প্রযোজ্য হয় না। বাস্তব গ্যাসের জন্য এ ত্রুটিপূর্ণ স্বীকার্য দুটি হল,

(১) গ্যাসের অনুসমূহের নিজস্ব আয়তন গ্যাসাধারের তুলনায় অতি নগন্য।

(২) গ্যাসের অনুসমূহের মধ্যে পারস্পরিক কোন আকর্ষন বা বিকর্ষন নেই।

নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে গ্যাসের আয়তন হ্রাস পায়। অপরদিকে বাস্তব গ্যাসের কনাগুলোর নিজস্ব আয়তন রয়েছে । বাস্তব গ্যাসের কনাগুলোর নিজস্ব আয়তনকে তখন গ্যাসাধারের তুলনায় নগন্য বিবেচনা করা যায় না। এ অবস্থায় বাস্তব গ্যাসের আয়তন অর্থাৎ অনুগুলোর বিচরন ক্ষেত্র আদর্শ আয়তন অপেক্ষা কম হয় এবং এ অবস্থায় বাস্তব গ্যাস আদর্শ গ্যাসের মত আচরন প্রদর্শন করে না। আবার বাস্তব গ্যাসের কনাগুলোর মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষন বল বিদ্যমান। নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে বাস্তব গ্যাসের কনাগুলো কাছাকাছি থাকায় তখন বাস্তব গ্যাসের অনুগুলো গ্যাসাধারের গাত্রে ধাক্কা প্রয়োগ করার সময় উহারা অন্যান্য অনু কতৃক আকর্ষিত হয় । এর ফলে, বাস্তব গ্যাসের চাপ আদর্শ গ্যাসের চাপ অপেক্ষা কম হয। যেহেতু গ্যাসের অনুগুলোর নিজস্ব আয়তন এবং পারস্পরিক আকর্ষনকে বিবেচনায় না এনে গতিতত্ত্ব থেকে গ্যাসসূত্রসমূহকে প্রতিপাদন করা হয়েছে, সেহেতু বাস্তব গ্যাসসমূহ গ্যাসসূত্রসমূহকে মেনে চলে না।

অতএব, উল্লেখিত কারনসমূহের জন্য, বাস্তব গ্যাসসমূহের আচরন আদর্শ আচরন হতে বিচ্যুত হয়।

২.  44g CO2 এর জন্য ভ্যানডার ওয়ালস সমীকরনটি লিখ।

n  মোল বাস্তব গ্যাসের জন্য ভ্যানডার ওয়ালস্ সমীকরনটি হলো

৩. বাস্তব গ্যাসের চাপ আদর্শ গ্যাসের চাপ অপেক্ষা কম কেন?

বিখ্যাত বিজ্ঞানী ভ্যানডার ওয়াল্স এর মতে, গতিতত্বের প্রধান দুটি স্বীকার্য কেবলমাত্র উচ্চ তাপমাত্রায় ও নিম্ন চাপে বাস্তব গ্যাসের জন্য প্রয়োগযোগ্য, কিন্তু নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে এগুলো বাস্তব গ্যাসের জন্য প্রযোজ্য হয় না। বাস্তব গ্যাসের জন্য এ ত্রুটিপূর্ণ  স্বীকার্য দুটি হল,

(১) গ্যাসের অনুসমূহের নিজস্ব আয়তন গ্যাসাধারের তুলনায় অতি নগন্য।

(২) গ্যাসের অনুসমূহের মধ্যে পারস্পরিক কোন আকর্ষন বা বিকর্ষন নেই।

উল্লেখিত স্বীকার্য দুটির মধ্যে ২য়টির জন্য বাস্তব গ্যাসের চাপ আদর্শ গ্যাসের চাপ অপেক্ষা কম হয়। উল্লেখ্য যে,  বাস্তব গ্যাসের অনুসমূহের মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষন বল বিদ্যমান। তাই বাস্তব গ্যাসের অনুগুলো গ্যাসাধারের গাত্রে ধাক্কা প্রয়োগ করার সময় উহারা অন্যান্য অনু কতৃক আকর্ষিত হয় । এ কারনে, বাস্তব গ্যাসের চাপ আদর্শ গ্যাসের চাপ অপেক্ষা কম হয।

৪।  B-গ্যাস, A-গ্যাসের মত আচরন প্রদর্শন করে না কেন?

উদ্দীপকের লেখচিত্র অনুসারে A আদর্শ গ্যাস এবং B একটি বাস্তব গ্যাস। লেখচিত্রটি হলো P বনাম PV লেখচিত্র অর্থাৎ বয়েলের সূত্রের প্রয়োগ। বিখ্যাত বিজ্ঞানী ভ্যানডার ওয়াল্স এর মতে, গতিতত্বের প্রধান দুটি স্বীকার্য কেবলমাত্র উচ্চ তাপমাত্রায় ও নিম্ন চাপে বাস্তব গ্যাসের জন্য প্রয়োগযোগ্য, কিন্তু নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে এগুলো বাস্তব গ্যাসের জন্য প্রযোজ্য হয় না। বাস্তব গ্যাসের জন্য এ ত্রুটিপূর্ণ স্বীকার্য দুটি হল,

(১) গ্যাসের অনুসমূহের নিজস্ব আয়তন গ্যাসাধারের তুলনায় অতি নগন্য।

(২) গ্যাসের অনুসমূহের মধ্যে পারস্পরিক কোন আকর্ষন বা বিকর্ষন নেই।

নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে গ্যাসের আয়তন হ্রাস পায়। অপরদিকে বাস্তব গ্যাসের কনাগুলোর নিজস্ব আয়তন রয়েছে । বাস্তব গ্যাসের কনাগুলোর নিজস্ব আয়তনকে তখন গ্যাসাধারের তুলনায় নগন্য বিবেচনা করা যায় না। এ অবস্থায় বাস্তব গ্যাসের আয়তন অর্থাৎ অনুগুলোর বিচরন ক্ষেত্র আদর্শ আয়তন অপেক্ষা কম হয় এবং এ অবস্থায় বাস্তব গ্যাস আদর্শ গ্যাসের মত আচরন প্রদর্শন করে না। আবার বাস্তব গ্যাসের কনাগুলোর মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষন বল বিদ্যমান। নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে বাস্তব গ্যাসের কনাগুলো কাছাকাছি থাকায় তখন বাস্তব গ্যাসের অনুগুলো গ্যাসাধারের গাত্রে ধাক্কা প্রয়োগ করার সময় উহারা অন্যান্য অনু কতৃক আকর্ষিত হয় । এর ফলে, বাস্তব গ্যাসের চাপ আদর্শ গ্যাসের চাপ অপেক্ষা কম হয। যেহেতু গ্যাসের অনুগুলোর নিজস্ব আয়তন এবং পারস্পরিক আকর্ষনকে বিবেচনায় না এনে গতিতত্ত্ব থেকে গ্যাসসূত্রসমূহকে প্রতিপাদন করা হয়েছে, সেহেতু বাস্তব গ্যাসসমূহ গ্যাসসূত্রসমূহকে মেনে চলে না।

অতএব, উল্লেখিত কারনসমূহের জন্য, B-গ্যাস, A-গ্যাসের মত আচরন প্রদর্শন করে না।

৫. বাস্তব গ্যাসসমূহের ক্ষেত্রে অ্যামাগার পরীক্ষা : 

১৮৮০ খ্রিস্টাব্দে ফরাসি বিজ্ঞানী অ্যামাগা স্থির তাপমাত্রায় বিভিন্ন চাপে গ্যাসের আয়তন মেপে লেখচিত্রে PV  এর বিপরীতে P এর মান বসিয়ে প্রাপ্ত লেখচিত্রে লক্ষ করেন যে, বাস্তব গ্যাসসমূহ আদর্শ আচরন থেকে বিচ্যুত হয় অর্থাৎ PV = nRT সমীকরন মেনে চলে না। যদি কোন গ্যাস আদর্শ আচরন করত, তবে স্থির তাপমাত্রায় PV এর মান ধ্রুব থাকত। অর্থাৎ P অক্ষের সমান্তরাল একটি সরলরেখা পাওয়া যেত। স্থির তাপমাত্রায় PV বনাম P রেখাকে অ্যামাগা রেখা বলা হয়। অ্যামাগা প্রধানত দু’ধরনের রেখা পান। যেমন,

          চিত্র : বাস্তব গ্যাসসমূহের ক্ষেত্রে অ্যামাগার পরীক্ষা

(১) প্রথম ধরনের রেখা সাধারন তাপমাত্রায় H2, He  প্রভৃতি গ্যাসের ক্ষেত্রে পাওয়া যায়। এসব গ্যাসের ক্ষেত্রে চাপ বৃদ্ধির সাথে সাথে PV এর মান ক্রমাগত বাড়ে অর্থাৎ PV এর মান আদর্শ গ্যাস এর প্রত্যাশিত মান অপেক্ষা বেশি হয়। এদের ক্ষেত্রে পেষন মাত্রা কম থাকে।

(২) আবার O2, N2, CO2  প্রভৃতি গ্যাসের ক্ষেত্রে দ্বিতীয় ধরনের রেখা পাওয়া যায়। এক্ষেত্রে চাপ বৃদ্ধির সাথে সাথে প্রথমে PV এর মান আদর্শ মান হতে ক্রমাগত কমতে থাকে এবং এক সময় তা একটি ন্যূনতম মানে পৌঁছে, তারপর চাপ বৃদ্ধির সাথে বাড়তে থাকে এবং আদর্শ মান অপেক্ষা বেশি হয়। এদের বেলায় চাপ বৃদ্ধির সাথে প্রথম দিকে পেষন মাত্রা বেশি থাকে। PV এর মান ন্যূনতম হওয়ার পর পেষন মাত্রা ধীরে ধীরে হ্রাস পায়।

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)