সাসপেনশন কাকে বলে? (জ্ঞানমূলক)

বিশুদ্ধ পানি একটি উভধর্মী পদার্থ, যা খুব সামান্য পরিমাণে স্বয়ংক্রিয়ভাবে বিয়োজিত হয়ে হাইড্রোজেন আয়ন (\(H^+\)) এবং হাইড্রোক্সাইড আয়ন (\(OH^-\)) উৎপন্ন করে। 25°C তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানিতে এই আয়নগুলোর ঘনমাত্রা সমান থাকে এবং উভয়ের ঘনমাত্রাই \(1 \times 10^{-7}\) মোল/লিটার হয়।

pH এর সংজ্ঞা অনুযায়ী, pH হলো হাইড্রোজেন আয়নের ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদম (\(pH = -\log[H^+]\))। যেহেতু বিশুদ্ধ পানিতে হাইড্রোজেন আয়নের ঘনমাত্রা \(1 \times 10^{-7}\) মোল/লিটার, তাই এর pH হবে \(-\log(1 \times 10^{-7}) = 7\)। \(H^+\) এবং \(OH^-\) আয়নের ঘনমাত্রা সমান হওয়ার কারণে বিশুদ্ধ পানি নিরপেক্ষ এবং তাই এর pH মান 7।

উদ্দীপকে উল্লিখিত Y মৌলটির পারমাণবিক সংখ্যা 11। পর্যায় সারণী অনুযায়ী, পারমাণবিক সংখ্যা 11 হলো সোডিয়াম (Na) এর। সুতরাং, ২ নং পাত্রের দ্রবণটি হলো সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) এর জলীয় দ্রবণ। এই দ্রবণের ক্যাটায়নটি হলো সোডিয়াম আয়ন (Na⁺)। সোডিয়াম আয়নের শনাক্তকারী পরীক্ষা হিসেবে পটাশিয়াম পাইরোঅ্যান্টিমোনেট (K[Sb(OH)₆]) ব্যবহার করে সাদা অধঃক্ষেপ সৃষ্টির পরীক্ষাটি বর্ণনা করা যেতে পারে।

এই পরীক্ষায়, নির্দিষ্ট পরিমাণ সোডিয়াম আয়নের দ্রবণের সাথে পটাশিয়াম পাইরোঅ্যান্টিমোনেট দ্রবণ যোগ করা হয়। কিছু সময় পরে, Na⁺ আয়নের উপস্থিতিতে একটি সাদা কেলাসাকার অধঃক্ষেপ তৈরি হয়। এই অধঃক্ষেপটি হলো সোডিয়াম হেক্সাহাইড্রোক্সোঅ্যান্টিমোনেট(V) (Na[Sb(OH)₆])।

সোডিয়াম আয়নের সাথে পটাশিয়াম পাইরোঅ্যান্টিমোনেটের বিক্রিয়ায় সোডিয়াম হেক্সাহাইড্রোক্সোঅ্যান্টিমোনেট(V) এর সাদা অধঃক্ষেপ তৈরির রাসায়নিক সমীকরণ নিচে দেওয়া হলো:

Na⁺(aq) + K[Sb(OH)₆](aq) → Na[Sb(OH)₆](s) + K⁺(aq)

এই সাদা কেলাসাকার অধঃক্ষেপের সৃষ্টি ২ নং পাত্রের দ্রবণে সোডিয়াম আয়ন (Na⁺) এর উপস্থিতি নিশ্চিত করে।

৩ নং পাত্রে অধঃক্ষেপ পড়ার সম্ভাব্যতা গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণের জন্য পাত্রদ্বয়ের মিশ্রণের পর \(X^{3+}\) ও \(OH^{-}\) আয়নের গাড়ত্ব নির্ণয় করে তাদের আয়নিক গুণফল (Ion Product, Kip) হিসাব করতে হবে। অতঃপর প্রাপ্ত আয়নিক গুণফলকে X(OH)₃ এর দ্রাব্যতা গুণফল (Solubility Product, Ksp) এর সাথে তুলনা করে অধঃক্ষেপের সম্ভাবনা নির্ণয় করা যাবে। যদি Kip > Ksp হয়, তবে অধঃক্ষেপ পড়বে।

উদ্দীপক অনুসারে, Y এর পারমাণবিক সংখ্যা 11। এর অর্থ Y হলো সোডিয়াম (Na)। সুতরাং, YOH হলো সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH), যা একটি তীব্র ক্ষার এবং জলীয় দ্রবণে সম্পূর্ণরূপে বিয়োজিত হয়ে \(OH^{-}\) আয়ন উৎপন্ন করে।

প্রথমে পাত্র ১ ও পাত্র ২ এর উপাদানসমূহের মোল সংখ্যা নির্ণয় করা যাক:

পাত্র ১ এ \(X^{3+}\) এর মোল সংখ্যা:

গাড়ত্ব, \(C_1 = 4.2 \times 10^{-3} M\)

আয়তন, \(V_1 = 50 mL = 0.05 L\)

\(X^{3+}\) এর মোল সংখ্যা \( = C_1 \times V_1 = 4.2 \times 10^{-3} \times 0.05 = 2.1 \times 10^{-4} mol\)

পাত্র ২ এ YOH (NaOH) এর মোল সংখ্যা:

গাড়ত্ব, \(C_2 = 1.5 \times 10^{-4} M\)

আয়তন, \(V_2 = 30 mL = 0.03 L\)

YOH এর মোল সংখ্যা \( = C_2 \times V_2 = 1.5 \times 10^{-4} \times 0.03 = 4.5 \times 10^{-6} mol\)

যেহেতু YOH (NaOH) সম্পূর্ণরূপে বিয়োজিত হয়, তাই \(OH^{-}\) আয়নের মোল সংখ্যা \( = 4.5 \times 10^{-6} mol\)

পাত্র ৩ এ মিশ্রণের মোট আয়তন \(V_{total} = V_1 + V_2 = 50 mL + 30 mL = 80 mL = 0.08 L\)

মিশ্রণের পর \(X^{3+}\) আয়নের গাড়ত্ব:

\([X^{3+}] = \frac{2.1 \times 10^{-4} mol}{0.08 L} = 2.625 \times 10^{-3} M\)

মিশ্রণের পর \(OH^{-}\) আয়নের গাড়ত্ব:

\([OH^{-}] = \frac{4.5 \times 10^{-6} mol}{0.08 L} = 5.625 \times 10^{-5} M\)

X(OH)₃ এর বিয়োজন সমীকরণ ও আয়নিক গুণফল (Kip) নির্ণয়:

X(OH)₃(s) ⇀ \(X^{3+}(aq) + 3OH^{-}(aq)\)

Kip = \([X^{3+}][OH^{-}]^3\)

Kip = \((2.625 \times 10^{-3}) \times (5.625 \times 10^{-5})^3\)

Kip = \((2.625 \times 10^{-3}) \times (1.783828125 \times 10^{-13})\)

Kip = \(4.6825 \times 10^{-16}\)

উদ্দীপকে প্রদত্ত X(OH)₃ এর দ্রাব্যতা গুণাঙ্ক (Ksp) = \(1 \times 10^{-33}\)

এখানে প্রাপ্ত আয়নিক গুণফল (Kip = \(4.6825 \times 10^{-16}\)) দ্রাব্যতা গুণফল (Ksp = \(1 \times 10^{-33}\)) থেকে অনেক বড়। অর্থাৎ, Kip > Ksp।

যেহেতু, মিশ্রণের আয়নিক গুণফল (Kip) দ্রাব্যতা গুণফল (Ksp) থেকে বেশি, তাই ৩ নং পাত্রে X(OH)₃ এর অধঃক্ষেপ পড়বে।