298K তাপমাত্রায় ও 1 atm চাপে X₂D₄(g) এর বিয়োজনমাত্রা 20%।

উত্তরঃ

$F{e}_3{O}_4$ একটি উভধর্মী (amphoteric) অক্সাইড। অর্থাৎ, এটি অ্যাসিড এবং ক্ষার উভয় হিসেবে আচরণ করতে পারে। এর অম্লত্ব বলতে বোঝায় যে এটি তীব্র ক্ষারের উপস্থিতিতে দুর্বল অ্যাসিডের মতো আচরণ করতে পারে।

সাধারণত, ধাতব অক্সাইডগুলো ক্ষারীয় হয়, কিন্তু কিছু রূপান্তর ধাতুর অক্সাইড, যেমন $F{e}_3{O}_4$, উভধর্মী হয়। এটি মূলত $FeO$ (ক্ষারীয়) এবং $F{e}_2{O}_3$ (উভধর্মী) এর একটি মিশ্র অক্সাইড। তাই এটি তীব্র অ্যাসিডের সাথে ক্ষার হিসেবে এবং তীব্র ক্ষারের সাথে দুর্বল অ্যাসিড হিসেবে বিক্রিয়া প্রদর্শন করে, যা এর উভধর্মী এবং আংশিক অম্লত্ব নির্দেশ করে।

উত্তরঃ

উদ্দীপকের চিত্রানুযায়ী, বিক্রিয়াটি হলো: \(X_2D_4(g) \rightleftharpoons 2XD_2(g)\)। বিক্রিয়াটির বিয়োজনমাত্রা (\(\alpha\)) 20% বা 0.20। যদি প্রারম্ভিক X₂D₄ এর মোল সংখ্যা 1 হয়, তবে সাম্যাবস্থায়:

    
• X₂D₄ এর মোল সংখ্যা = \((1-\alpha) = (1-0.20) = 0.80\) মোল
    
• XD₂ এর মোল সংখ্যা = \(2\alpha = 2 \times 0.20 = 0.40\) মোল

সাম্যাবস্থায় মোট মোল সংখ্যা (\(n_{total}\)) = \((1-\alpha) + 2\alpha = 1+\alpha = 1+0.20 = 1.20\) মোল।

সাম্যাবস্থায় প্রতিটি উপাদানের মোল ভগ্নাংশ এবং আংশিক চাপ নির্ণয় করা হলো:

    
• X₂D₄ এর মোল ভগ্নাংশ = \(\frac{0.80}{1.20} = \frac{2}{3}\)
    
• X₂D₄ এর আংশিক চাপ (\(P_{X_2D_4}\)) = মোল ভগ্নাংশ \(\times\) মোট চাপ = \(\frac{2}{3} \times 1 \text{ atm} = \frac{2}{3}\) atm
    
• XD₂ এর মোল ভগ্নাংশ = \(\frac{0.40}{1.20} = \frac{1}{3}\)
    
• XD₂ এর আংশিক চাপ (\(P_{XD_2}\)) = মোল ভগ্নাংশ \(\times\) মোট চাপ = \(\frac{1}{3} \times 1 \text{ atm} = \frac{1}{3}\) atm

অতএব, উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির \(K_p\) এর মান নিম্নরূপ:

\[ K_p = \frac{(P_{XD_2})^2}{P_{X_2D_4}} = \frac{(\frac{1}{3})^2}{\frac{2}{3}} = \frac{\frac{1}{9}}{\frac{2}{3}} = \frac{1}{9} \times \frac{3}{2} = \frac{3}{18} = \frac{1}{6} \approx 0.1667 \text{ atm} \]

সুতরাং, উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির \(K_p\) এর মান হলো 0.1667 atm।

উত্তরঃ

উদ্দীপকের লেখচিত্র ও তথ্য অনুযায়ী বিক্রিয়াটি হলো: \(X_2D_4(g) \rightleftharpoons 2XD_2(g)\)। বিভব শক্তি বনাম পরিবর্তিত অবস্থার লেখচিত্র থেকে দেখা যায় যে, উৎপাদ \(2XD_2(g)\) এর বিভব শক্তি বিক্রিয়ক \(X_2D_4(g)\) এর বিভব শক্তি অপেক্ষা কম। এর অর্থ হলো বিক্রিয়াটি তাপোৎপাদী (\(\Delta H < 0\))। এছাড়াও, বিক্রিয়ায় গ্যাসীয় অণুর সংখ্যা বৃদ্ধি পায় (বিক্রিয়ক ১ মোল গ্যাস, উৎপাদ ২ মোল গ্যাস), অর্থাৎ \(\Delta n_g = (2-1) = +1\)। এই বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা ও চাপের পরিবর্তন \(XD_2\) উৎপাদের পরিমাণকে লা-শাতেলিয়ার নীতি অনুযায়ী প্রভাবিত করবে।

তাপমাত্রার প্রভাব: লা-শাতেলিয়ার নীতি অনুসারে, একটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা তাপ শোষণ করে পশ্চাৎ দিকে সরে আসে। এই ক্ষেত্রে, \(XD_2\) উৎপাদনে বিক্রিয়াটি তাপোৎপাদী হওয়ায়, তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা বামদিকে অর্থাৎ বিক্রিয়ক \(X_2D_4\) গঠনের দিকে সরে যাবে। ফলে \(XD_2\) উৎপাদের পরিমাণ হ্রাস পাবে। অন্যদিকে, তাপমাত্রা হ্রাস করলে সাম্যাবস্থা ডানদিকে অর্থাৎ \(XD_2\) উৎপাদনের দিকে সরে আসবে এবং উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে।

চাপের প্রভাব: এই বিক্রিয়ায় গ্যাসীয় পদার্থের অণুর সংখ্যা বৃদ্ধি পায় (১ মোল বিক্রিয়ক থেকে ২ মোল উৎপাদ)। লা-শাতেলিয়ার নীতি অনুযায়ী, চাপ বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা সেই দিকে সরে আসে যেদিকে গ্যাসীয় অণুর সংখ্যা কম থাকে। তাই, এই বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে চাপ বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা বামদিকে অর্থাৎ বিক্রিয়ক \(X_2D_4\) গঠনের দিকে সরে আসবে, ফলে \(XD_2\) উৎপাদের পরিমাণ হ্রাস পাবে। পক্ষান্তরে, চাপ হ্রাস করলে সাম্যাবস্থা ডানদিকে অর্থাৎ \(XD_2\) উৎপাদনের দিকে সরে যাবে এবং উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে।

উপরিউক্ত বিশ্লেষণ থেকে বোঝা যায় যে, \(XD_2\) উৎপাদনে তাপমাত্রা ও চাপের পরিবর্তন করলে উৎপাদের পরিমাণের ভিন্নতা হবে। \(XD_2\) এর উৎপাদন বৃদ্ধি করতে হলে তাপমাত্রা হ্রাস করতে হবে এবং চাপও হ্রাস করতে হবে, কারণ এটি একটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া এবং এর ফরওয়ার্ড বিক্রিয়ায় মোল সংখ্যা বৃদ্ধি পায়।