গাঁজন পদ্ধতিতে ইথানল উৎপাদনে কোনটির ব্যবহার করা হয় না?

একমুখী উভমুখী বিক্রিয়া 

প্রশ্ন : উভমুখী ও একমুখি বিক্রিয়া কী? 

উত্তর:

যে বিক্রিয়ায় উৎপন্ন পদার্থগুলো তাদের আন্তঃক্রিয়ার কারণে পুনরায় মূল বিক্রিয়ক পদার্থে পরিণত হয় না, তাকে একমুখী (Irreversible) বিক্রিয়া বলে। ভিন্নভাবে বলা যায়, যে বিক্রিয়া শুধু সম্মুখদিকে অগ্রসর হয় তাকে একমুখী বিক্রিয়া বলে। এরূপ বিক্রিয়া লেখার সময় তীর (→) চিহ্ন ব্যবহার করা হয়।

উদাহরণ: (Example) 

১। পটাশিয়াম ক্লোরেট (KClO3​) কে খোলা পাত্রে উত্তপ্ত করলে পটাশিয়াম ক্লোরাইড (KCl) ও অক্সিজেন উৎপন্ন হয়। কিন্তু KCl ও O2​ বিক্রিয়া করে পুনরায় KClO3​ উৎপন্ন করে না। সুতরাং, KClO3​ এর তাপীয় বিয়োজন একটি একমুখী বিক্রিয়া।

2KClO3​(s)⟶Δ​2KCl(s)+3O2​(g)

২। অধিকাংশ আয়নিক বিক্রিয়াই একমুখী। যেমন, AgNO3​ ও KCl এর জলীয় দ্রবণ পরস্পর মিশ্রিত করলে AgCl অধঃক্ষেপ পড়ে ও KNO3​ উৎপন্ন হয়। কিন্তু অধঃক্ষেপ AgCl ও KNO3​ পরস্পরে বিক্রিয়া করে পুনরায় AgNO3​ ও KCl উৎপন্ন করে না। 

AgNO3​(aq)+KCl(aq)⟶AgCl(s)↓+KNO3​(aq)

একমুখী বিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য: (Characteristics of Irreversible Reaction):

১। বিকারক পদার্থ জবা পদার্থগুলো সম্পূর্ণ বিক্রিয়া করে উৎপাদ পদার্থ উৎপন্ন করে।

২। উৎপন্ন উৎপাদ পদার্থ বা পদার্থগুলো বিভিন্ন করে পুনরায় বিকারক পদার্থে রূপান্তরিত হতে পারে না।

৩। মুক্তশক্তি পরিবর্তন (ΔG) শূন্য অপেক্ষা কম অর্থাৎ, ঋণাত্মক হয়। ΔG=−ve

কোন বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক পদার্থসমূহের মধ্যে বিক্রিয়ার ফলে যেমন উৎপাদ তৈরি হয়, তেমনি উৎপাদসমূহের মধ্যে বিক্রিয়ার ফলে বিক্রিয়ক পদার্থগুলো পুনরায় তৈরি হতে পারে, এরূপ বিক্রিয়াকে উভমুখী (Reversible) বিক্রিয়া বলে। প্রকৃতপক্ষে একটি উভমুখী বিক্রিয়া দুটি বিক্রিয়ার সমষ্টি। এর মধ্যে প্রথমটি সম্মুখ বিক্রিয়া এবং দ্বিতীয়টি পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়া। এরূপ বিক্রিয়ার সমীকরণে উৎপাদ ও বিক্রিয়কের মধ্যে একটি বিপরীতমুখী জোড়া তীর চিহ্ন (⇌) থাকে। যেমন, 2HI⇌H2​+I2​

এই বিক্রিয়ার সম্মুখমুখী বিক্রিয়া হলো 2HI→H2​+I2​ এবং বিক্রিয়াটির পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়া হলো     2HI→H2​+I2​ নিচে উভমুখী বিক্রিয়ার আরও কয়েকটি উদাহরণ দেয়া হলো :

N2​+3H2​⇌2NH3​;NH3​+HCl⇌NH4​Cl;PCl5​⇌PCl3​+Cl2​

উভমুখী বিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য (Characteristics of Reversible Reaction):

১। উভমুখী বিক্রিয়ায় সম্মুখ ও বিপরীত দিকে বিক্রিয়া একই সাথে সংঘটিত হয়।

২। উভমুখী বিক্রিয়া অসম্পূর্ণতার জন্য এ ধরণের বিক্রিয়ায় বিক্রিয়কগুলো কখনোই নিঃশেষিত হয় না।

৩। এ ধরণের বিক্রিয়ায় সম্মুখ ও বিপরীত দিকে বিক্রিয়ার হার সমান হলে বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থা অর্জন করে।

৪। ΔG=0।

উভমুখী বিক্রিয়াকে একমুখী করার উপায় (Way to make Reversible Reaction as Irreversible Reaction): উভমুখী বিক্রিয়াকে বিভিন্নভাবে একমুখী করা যায়। কারণ, উভমুখী বিক্রিয়া অসম্পূর্ণ। যেমন, কোন বিক্রিয়ার একটি উৎপাদকে যদি ক্রমাগত বিক্রিয়াস্থল থেকে সরিয়ে নেওয়া যায়, তাহলে বিপরীত বিক্রিয়াটি সংঘটিত হতে পারে না। অর্থাৎ, তখন উভমুখী সাম্যাবস্থা আর থাকে না। 

এ সংক্রান্ত কতিপয় উদাহরণ হচ্ছে (Few Examples): 

১। বিক্রিয়কগুলো যদি কঠিন অথবা তরল হয় এবং একটি উৎপাদ গ্যাসীয় হলে তা সহজেই বিক্রিয়াস্থল থেকে অপসারিত হয়ে পড়ে। ফলে উভমুখী বিক্রিয়াটি একমুখী হয়। যেমন, বদ্ধ পাত্রে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের তাপীয় বিয়োজন উভমুখী; কিন্তু খোলা পাত্রে ও বিক্রিয়া চালালে বিক্রিয়াটি একমুখী হয়। কারণ উৎপাদ CO2 গ্যাস উৎপন্ন হওয়ার সাথে সাথেই বিক্রিয়া বিক্রিয়াস্থল ত্যাগ করে যায়।

CaCO3​(s)⇋Δ​CaO(s)+CO2​(g)(বদ্ধপাত্রে);CaCO3​(s)⟶Δ​CaCO(s)+CO2​(g)(খোলাপাত্রে) 

২। কোন বিক্রিয়ার দ্রবণ থেকে একটি উৎপাদ অধঃক্ষিপ্ত হলে বিক্রিয়াটি একমুখী হয়। যেমন, সোডিয়াম সালফেটের দ্রবণে বেরিয়াম ক্লোরাইডের দ্রবণ যোগ করলে বেরিয়াম সালফেটের অধঃক্ষেপ উৎপন্ন হয়।

Na2​SO4​(aq)+BaCl2​(aq)⟶BaSO4​(s)+2NaCl(aq)

3। বিক্রিয়ার পরিবেশ থেকে কোন উৎপাদকে রাসায়নিকভাবে সরিয়ে নেয়া হলে উভমুখী বিক্রিয়া একমুখী হয়। যেমন, ইথাইল ইথানয়েট এর সাথে পানির বিক্রিয়ায় ইথানল ও ইথানোয়িক এসিড উৎপন্ন হয়। এ বিক্রিয়া একটি উভমুখী বিক্রিয়া।

CH3​COOHC2​H5​+H2​O⇋C2​H5​OH+CH3​COOH

                 ইথাইল ইথানয়েট        পানি              ইথানল         ইথানোয়িক এসিড

বিক্রিয়ার মিশ্রণের মধ্যে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড যোগ করলে, তা সাথে সাথে উৎপাদিত ইথানোয়িক এসিডের সাথে বিক্রিয়া করে সোডিয়াম ইথানোয়েট ও পানি উৎপন্ন করে। ফলে বিপরীত বিক্রিয়া সংঘটিত হতে পারে না। তখন সম্পূর্ণ বিক্রিয়াকে নিম্নলিখিতভাবে প্রকাশ করা যায়।

 যোগ করে, ​CH3​COOHC2​H5​CH3​COOHCH3​COOC2​H5​ ইথাইল ইথানোয়েট ​+H2​O⟶CH3​COOH+NaOH⟶CH3​COONa+NaOH⟶C2​H5​OH  ইথানল ​+C2​H5​OH+H2​O+CH3​COONa সোডিয়াম ইথানেট ​​​