দুটি জীবাশ্ম জ্বালানির উদাহরণ লিখুন। জীবাশ্ম জ্বালানির প্রয়োজনীয়তা কী? এর ক্ষতিকারক দিক উল্লেখ করুন।

উত্তরঃ ইউরেনিয়াম

---

পারমাণবিক চুল্লীতে জ্বালানি হিসাবে সাধারণত ইউরেনিয়ামের আইসোটোপ, বিশেষ করে ইউরেনিয়াম-২৩৫ (\(^{235}\text{U}\)) ব্যবহৃত হয়। ইউরেনিয়াম-২৩৫ সহজেই তাপীয় নিউট্রন (\(\text{thermal neutron}\)) দ্বারা বিভাজিত হয় এবং নিউক্লিয়ার ফিশন (\(\text{nuclear fission}\)) প্রক্রিয়া শুরু করে। এই প্রক্রিয়া একটি নিয়ন্ত্রিত শৃঙ্খল বিক্রিয়া (\(\text{controlled chain reaction}\)) বজায় রাখতে সহায়ক, যা পারমাণবিক শক্তি উৎপাদনের মূল ভিত্তি।

চুল্লীতে সংঘটিত নিউক্লিয়ার ফিশন বিক্রিয়ার একটি উদাহরণ নিচে দেওয়া হলো:

\[^{235}_{92}\text{U} + ^{1}_{0}\text{n} \rightarrow ^{141}_{56}\text{Ba} + ^{92}_{36}\text{Kr} + 3^{1}_{0}\text{n} + \text{শক্তি}\]

এই বিক্রিয়ায়, একটি ইউরেনিয়াম-২৩৫ পরমাণু একটি নিউট্রন শোষণ করে এবং দুটি ছোট নিউক্লিয়াস (যেমন: ব্যারিয়াম-১৪১ এবং ক্রিপ্টন-৯২), অতিরিক্ত নিউট্রন (সাধারণত ২ বা ৩টি) এবং বিপুল পরিমাণ শক্তি নির্গত করে। নির্গত নতুন নিউট্রনগুলো আরও ইউরেনিয়াম পরমাণুকে আঘাত করে এবং একই ধরনের বিক্রিয়া ঘটায়, যা পারমাণবিক চুল্লীর অভ্যন্তরে নিয়ন্ত্রিতভাবে শক্তি উৎপাদন করে। এই শক্তি তাপ উৎপন্ন করে, যা জলকে বাষ্পে পরিণত করে টারবাইন ঘুরিয়ে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে।

উত্তরঃ পানির খরতা বলতে পানিতে ক্যালসিয়াম (Ca²⁺) ও ম্যাগনেসিয়াম (Mg²⁺) এর মতো বিভিন্ন ধাতব আয়নের উপস্থিতিকে বোঝায়। এই আয়নগুলো মূলত ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেট, ম্যাগনেসিয়াম বাইকার্বনেট, ক্যালসিয়াম সালফেট, ম্যাগনেসিয়াম সালফেট, ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড এবং ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড হিসেবে পানিতে দ্রবীভূত থাকে।

---

পানির খরতা হলো পানিতে দ্রবীভূত খনিজ লবণ, বিশেষ করে ক্যালসিয়াম (Ca²⁺) ও ম্যাগনেসিয়াম (Mg²⁺) আয়নগুলির উপস্থিতি। এই আয়নগুলি সাবানের সাথে বিক্রিয়া করে অদ্রবণীয় পদার্থ তৈরি করে, যা সাবানের ফেনা তৈরি হতে বাধা দেয় এবং কাপড় বা পাত্রে একটি স্তূপ বা স্কাড (scum) তৈরি করে।

খরতা মূলত দুই প্রকার:

    
• সাময়িক খরতা (Temporary Hardness): এটি পানিতে ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেট (Ca(HCO₃)₂) এবং ম্যাগনেসিয়াম বাইকার্বনেট (Mg(HCO₃)₂) এর উপস্থিতির কারণে হয়। এই খরতা পানি ফুটিয়ে বা ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (Ca(OH)₂) যোগ করে দূর করা যায়।
    
• স্থায়ী খরতা (Permanent Hardness): এটি পানিতে ক্যালসিয়াম সালফেট (CaSO₄), ম্যাগনেসিয়াম সালফেট (MgSO₄), ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড (CaCl₂) এবং ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড (MgCl₂) এর মতো লবণগুলির উপস্থিতির কারণে হয়। এই খরতা শুধুমাত্র ফুটিয়ে দূর করা যায় না; এর জন্য সোডা অ্যাশ (Na₂CO₃) বা জিওলাইট পদ্ধতির মতো রাসায়নিক প্রক্রিয়া প্রয়োজন।

খর পানিতে সহজে সাবানের ফেনা তৈরি না হওয়ার কারণ:

সাবান সাধারণত উচ্চ আণবিক ওজনের ফ্যাটি অ্যাসিডের সোডিয়াম বা পটাশিয়াম লবণ দিয়ে তৈরি হয়, যেমন সোডিয়াম স্টিয়ারেট (\(\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COONa}\))। যখন সাবান খর পানিতে যোগ করা হয়, তখন পানির খরতার জন্য দায়ী ক্যালসিয়াম (Ca²⁺) এবং ম্যাগনেসিয়াম (Mg²⁺) আয়নগুলি সাবানের সোডিয়াম বা পটাশিয়াম আয়নকে প্রতিস্থাপন করে এবং অদ্রবণীয় ক্যালসিয়াম স্টিয়ারেট বা ম্যাগনেসিয়াম স্টিয়ারেট তৈরি করে। এই অদ্রবণীয় পদার্থগুলিকে 'সাবান স্কাড' বা 'ম্যালা' বলা হয়।

রাসায়নিক বিক্রিয়াটি নিম্নরূপ:

\(2\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COONa} \text{ (সাবান)} + \text{Ca}^{2+} \rightarrow (\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COO})_2\text{Ca} \text{ (অদ্রবণীয় ক্যালসিয়াম স্টিয়ারেট)} + 2\text{Na}^+\)

\(2\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COONa} \text{ (সাবান)} + \text{Mg}^{2+} \rightarrow (\text{C}_{17}\text{H}_{35}\text{COO})_2\text{Mg} \text{ (অদ্রবণীয় ম্যাগনেসিয়াম স্টিয়ারেট)} + 2\text{Na}^+\)

এই অদ্রবণীয় পদার্থগুলি ফেনা তৈরি হতে বাধা দেয় এবং সাবান সম্পূর্ণরূপে ব্যবহৃত না হওয়া পর্যন্ত এই স্কাড তৈরি হতে থাকে। ফলে খর পানিতে সাবান ফেনা তৈরি করার জন্য অতিরিক্ত পরিমাণে সাবান ব্যবহার করতে হয়, যা সাবানকে অকার্যকর এবং অপচয়মূলক করে তোলে। ডিটারজেন্ট (detergent) সাধারণত খর পানিতেও ফেনা তৈরি করতে পারে কারণ তারা ক্যালসিয়াম বা ম্যাগনেসিয়াম আয়নের সাথে অদ্রবণীয় লবণ তৈরি করে না।