এসএসসি রসায়ন · অধ্যায় ৯
এসিড-ক্ষারক সমতা
এক কথায়
এসিড পানিতে H+ আয়ন দেয়, ক্ষারক এসিডকে প্রশমিত করে লবণ ও পানি তৈরি করে, আর পানিতে দ্রবণীয় ক্ষারককে বলে ক্ষার, যা OH- আয়ন দেয়। দ্রবণ কতটা অম্লীয় বা ক্ষারীয় তা মাপে pH স্কেল (০ থেকে ১৪)। ২৫°C তাপমাত্রায় pH ৭ নিরপেক্ষ, ৭-এর কম অম্লীয়, ৭-এর বেশি ক্ষারীয়।
এসিড কী: টক স্বাদের পেছনের রসায়ন
লেবু, তেঁতুল বা কাঁচা আমের টক স্বাদের জন্য দায়ী এসিড। রসায়নের ভাষায়, যেসব যৌগ পানিতে দ্রবীভূত হয়ে হাইড্রোজেন আয়ন (H+) দেয় সেগুলো এসিড। পানিতে H+ একা থাকে না, পানির অণুর সাথে যুক্ত হয়ে হাইড্রোনিয়াম আয়ন (H3O+) তৈরি করে।
যেমন: HCl → H+ + Cl-। হাইড্রোক্লোরিক এসিড, সালফিউরিক এসিড (H2SO4) ও নাইট্রিক এসিড (HNO3) হলো খনিজ বা অজৈব এসিড। ভিনেগারের ইথানয়িক এসিড (CH3COOH), লেবুর সাইট্রিক এসিড ও তেঁতুলের টারটারিক এসিড হলো জৈব এসিড।
- এসিড নীল লিটমাসকে লাল করে।
- সক্রিয় ধাতুর (যেমন Zn, Mg) সাথে বিক্রিয়ায় হাইড্রোজেন গ্যাস দেয়: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2।
- কার্বনেটের সাথে বিক্রিয়ায় CO2 গ্যাস দেয়: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2।
- ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়ায় লবণ ও পানি তৈরি করে।
তীব্র ও মৃদু এসিড
যে এসিড পানিতে প্রায় সম্পূর্ণ বিয়োজিত হয়ে আয়ন তৈরি করে তাকে তীব্র এসিড বলে, যেমন HCl, H2SO4, HNO3। যে এসিড পানিতে আংশিক বিয়োজিত হয় তাকে মৃদু এসিড বলে, যেমন CH3COOH ও H2CO3 (কার্বনিক এসিড)।
খেয়াল রাখো, তীব্র-মৃদু আর গাঢ়-লঘু এক কথা নয়। তীব্রতা বলে কতটা বিয়োজিত হয়, আর গাঢ়ত্ব বলে প্রতি লিটারে কতটা এসিড আছে। তাই লঘু HCl-ও তীব্র এসিড, আবার গাঢ় ভিনেগারও মৃদু এসিড।
ক্ষারক ও ক্ষার: পার্থক্যটা কোথায়
যেসব যৌগ এসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও পানি উৎপন্ন করে সেগুলো ক্ষারক। ধাতব অক্সাইড ও হাইড্রক্সাইড সাধারণত ক্ষারক, যেমন CaO, CuO, NaOH, Cu(OH)2।
যেসব ক্ষারক পানিতে দ্রবীভূত হয়ে হাইড্রক্সাইড আয়ন (OH-) দেয় সেগুলোকে ক্ষার বলে, যেমন NaOH, KOH, Ca(OH)2। তাই সকল ক্ষার ক্ষারক, কিন্তু সকল ক্ষারক ক্ষার নয়। যেমন CuO ক্ষারক, কিন্তু পানিতে দ্রবীভূত হয় না বলে ক্ষার নয়।
- ক্ষার লাল লিটমাসকে নীল করে।
- ক্ষারের দ্রবণ হাতে পিচ্ছিল লাগে এবং স্বাদ কটু (কখনো স্বাদ নেবে না)।
- NaOH ও KOH তীব্র ক্ষার, NH4OH মৃদু ক্ষার।
- ক্ষার অ্যামোনিয়াম লবণের সাথে উত্তপ্ত হলে অ্যামোনিয়া গ্যাস দেয়।
pH স্কেল: অম্লতার মাপকাঠি
দ্রবণে H+ আয়নের ঘনমাত্রা দিয়ে অম্লতা মাপা হয়। ১৯০৯ সালে ড্যানিশ বিজ্ঞানী সোরেনসেন pH স্কেল প্রস্তাব করেন। কোনো দ্রবণের হাইড্রোজেন আয়নের মোলার ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদমই pH।
২৫°C তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানিতে [H+] = [OH-] = 10^-7 mol/L, তাই pH = 7। pH এক কমলে H+ ঘনমাত্রা ১০ গুণ বাড়ে। অর্থাৎ pH 3 দ্রবণ pH 4 দ্রবণের চেয়ে ১০ গুণ বেশি অম্লীয়।
- pH < 7: অম্লীয় (লেবুর রস প্রায় 2, পাকস্থলীর রস প্রায় 1.5–3.5)।
- pH = 7: নিরপেক্ষ (বিশুদ্ধ পানি, 25°C)।
- pH > 7: ক্ষারীয় (রক্ত প্রায় 7.35–7.45, চুনের পানি প্রায় 12)।
pH = -log[H+]
pOH = -log[OH-]
pH + pOH = 14 (25°C তাপমাত্রায়)
নির্দেশক: রং বদলে সত্য বলে
যেসব পদার্থ দ্রবণের অম্লীয় বা ক্ষারীয় অবস্থায় ভিন্ন রং দেখায় তাদের নির্দেশক বলে। লিটমাস, ফেনফথ্যালিন ও মিথাইল অরেঞ্জ ল্যাবে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। সার্বজনীন নির্দেশক বিভিন্ন pH-এ বিভিন্ন রং দেখিয়ে আনুমানিক pH বলে দেয়, আর নিখুঁত মাপের জন্য pH মিটার ব্যবহার হয়।
- লিটমাস: এসিডে লাল, ক্ষারে নীল।
- ফেনফথ্যালিন: এসিড ও নিরপেক্ষ দ্রবণে বর্ণহীন, ক্ষারে গোলাপি।
- মিথাইল অরেঞ্জ: এসিডে লাল, ক্ষারে হলুদ।
- প্রাকৃতিক নির্দেশক: জবা ফুল বা লাল বাঁধাকপির রস, এসিডে লালচে, ক্ষারে সবুজাভ।
প্রশমন বিক্রিয়া ও লবণ
এসিড ও ক্ষারক বিক্রিয়া করে লবণ ও পানি উৎপন্ন করার প্রক্রিয়াকে প্রশমন বলে। মূলত এসিডের H+ ও ক্ষারের OH- মিলে পানি তৈরি হয়: H+ + OH- → H2O। এটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া, তাই দ্রবণ কিছুটা গরম হয়।
যেমন: HCl + NaOH → NaCl + H2O। এখানে উৎপন্ন সোডিয়াম ক্লোরাইড একটি লবণ। তীব্র এসিড ও তীব্র ক্ষারের লবণের দ্রবণ নিরপেক্ষ। তীব্র এসিড ও মৃদু ক্ষারের লবণ (যেমন NH4Cl) পানিতে সামান্য অম্লীয়, আর মৃদু এসিড ও তীব্র ক্ষারের লবণ (যেমন Na2CO3) সামান্য ক্ষারীয়।
এসিড + ক্ষারক → লবণ + পানি
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
দৈনন্দিন জীবনে এসিড-ক্ষারক
আমাদের পাকস্থলী HCl তৈরি করে খাবার হজমে সাহায্য করে। বেশি এসিড হলে বুক জ্বালা করে, তখন অ্যান্টাসিডে থাকা Mg(OH)2 বা Al(OH)3 অতিরিক্ত এসিড প্রশমিত করে। মৌমাছির হুলে এসিডীয় পদার্থ থাকে, তাই চুন বা বেকিং সোডার মতো মৃদু ক্ষারীয় কিছু লাগালে জ্বালা কমে।
কৃষিতে মাটি অতিরিক্ত অম্লীয় হলে চুন (CaO) বা চুনাপাথর (CaCO3) দিয়ে প্রশমিত করা হয়। দাঁতের ক্ষয় শুরু হয় যখন মুখে ব্যাকটেরিয়া চিনি ভেঙে এসিড তৈরি করে এবং pH প্রায় 5.5-এর নিচে নামে, তাই টুথপেস্ট সামান্য ক্ষারীয় রাখা হয়।
নিরাপত্তা: এসিড ও ক্ষার নিয়ে কাজ
গাঢ় এসিড ও তীব্র ক্ষার ত্বক পুড়িয়ে দিতে পারে। গাঢ় H2SO4 লঘু করার সময় সবসময় এসিড ধীরে ধীরে পানিতে ঢালতে হয়, কখনো পানি এসিডে নয়, কারণ প্রচুর তাপ উৎপন্ন হয়ে ছিটকে আসতে পারে। ত্বকে এসিড বা ক্ষার লাগলে সাথে সাথে প্রচুর প্রবাহমান পানি দিয়ে ধুতে হবে।
- ল্যাবে চশমা, অ্যাপ্রন ও গ্লাভস পরো।
- কোনো রাসায়নিকের স্বাদ বা সরাসরি গন্ধ নেবে না।
- এসিডের বোতলের ছিপি সঙ্গে সঙ্গে বন্ধ রাখো।
বহুনির্বাচনী প্রশ্ন (MCQ)
১. ২৫°C তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানির pH কত?
- ক) ০
- খ) ৫
- গ) ৭
- ঘ) ১৪
উত্তর দেখো
উত্তর: গ) ৭ — বিশুদ্ধ পানিতে [H+] = 10^-7 mol/L, তাই pH = 7, অর্থাৎ নিরপেক্ষ।
২. কোনটি ক্ষারক কিন্তু ক্ষার নয়?
- ক) NaOH
- খ) KOH
- গ) CuO
- ঘ) Ca(OH)2
উত্তর দেখো
উত্তর: গ) CuO — CuO এসিডকে প্রশমিত করে কিন্তু পানিতে দ্রবীভূত হয় না, তাই ক্ষার নয়।
৩. ফেনফথ্যালিন ক্ষারীয় দ্রবণে কী রং দেখায়?
- ক) লাল
- খ) গোলাপি
- গ) হলুদ
- ঘ) বর্ণহীন
উত্তর দেখো
উত্তর: খ) গোলাপি — ফেনফথ্যালিন এসিড ও নিরপেক্ষ দ্রবণে বর্ণহীন, ক্ষারে গোলাপি।
৪. কোনটি মৃদু এসিড?
- ক) HCl
- খ) HNO3
- গ) H2SO4
- ঘ) CH3COOH
উত্তর দেখো
উত্তর: ঘ) CH3COOH — ইথানয়িক এসিড পানিতে আংশিক বিয়োজিত হয়।
৫. কোনো দ্রবণে [H+] = 10^-3 mol/L হলে তার pH কত?
- ক) ৩
- খ) ৭
- গ) ১১
- ঘ) -৩
উত্তর দেখো
উত্তর: ক) ৩ — pH = -log(10^-3) = 3।
৬. প্রশমন বিক্রিয়ার মূল আয়নিক সমীকরণ কোনটি?
- ক) Na+ + Cl- → NaCl
- খ) H+ + OH- → H2O
- গ) H2 + O2 → H2O2
- ঘ) Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
উত্তর দেখো
উত্তর: খ) H+ + OH- → H2O — প্রশমনে এসিডের H+ ও ক্ষারের OH- মিলে পানি হয়।
৭. অম্লীয় মাটি প্রশমিত করতে কী ব্যবহার করা হয়?
- ক) ইউরিয়া
- খ) চুন
- গ) লবণ
- ঘ) গন্ধক
উত্তর দেখো
উত্তর: খ) চুন — চুন (CaO) ক্ষারক, মাটির অতিরিক্ত এসিড প্রশমিত করে।
৮. pH 3 দ্রবণ pH 5 দ্রবণের চেয়ে কত গুণ বেশি অম্লীয়?
- ক) ২ গুণ
- খ) ১০ গুণ
- গ) ২০ গুণ
- ঘ) ১০০ গুণ
উত্তর দেখো
উত্তর: ঘ) ১০০ গুণ — pH প্রতি ১ একক কমলে H+ ঘনমাত্রা ১০ গুণ বাড়ে; ২ একক পার্থক্যে 10 × 10 = 100 গুণ।
সৃজনশীল প্রশ্ন
উদ্দীপক: রিনা ল্যাবে তিনটি বীকারে A, B ও C দ্রবণ নিল। A-তে নীল লিটমাস লাল হলো, B-তে ফেনফথ্যালিন গোলাপি হলো, আর C-এর pH মিটারে পাঠ এলো 7। পরে সে A ও B সমপরিমাণ মিশিয়ে দেখল মিশ্রণটি সামান্য গরম হয়েছে। (A = HCl, B = NaOH দ্রবণ)
- ক) ক্ষার কাকে বলে?
- খ) সকল ক্ষার ক্ষারক কিন্তু সকল ক্ষারক ক্ষার নয় কেন?
- গ) A ও B মেশালে যে বিক্রিয়া ঘটে তা সমীকরণসহ ব্যাখ্যা করো।
- ঘ) মিশ্রণটি গরম হওয়া এবং উৎপন্ন দ্রবণের প্রকৃতি বিশ্লেষণ করো।
উত্তর দেখো
- যেসব ক্ষারক পানিতে দ্রবীভূত হয়ে OH- আয়ন দেয় তাদের ক্ষার বলে।
- ক্ষার পানিতে দ্রবণীয় ক্ষারক, তাই সব ক্ষারই ক্ষারক। কিন্তু CuO, Fe2O3-এর মতো অনেক ক্ষারক পানিতে দ্রবীভূত হয় না, তাই সেগুলো ক্ষার নয়।
- এটি প্রশমন বিক্রিয়া: HCl + NaOH → NaCl + H2O। এসিডের H+ ও ক্ষারের OH- মিলে পানি তৈরি হয় এবং Na+ ও Cl- মিলে লবণ NaCl থাকে।
- প্রশমন তাপোৎপাদী, তাই H+ ও OH- মিলে পানি হওয়ার সময় তাপ বের হয়ে মিশ্রণ গরম হয়। সমান মোল HCl ও NaOH পুরোপুরি বিক্রিয়া করলে উৎপন্ন NaCl তীব্র এসিড ও তীব্র ক্ষারের লবণ বলে দ্রবণ নিরপেক্ষ, pH প্রায় 7, অর্থাৎ C দ্রবণের মতো। কোনো একটি বেশি থাকলে দ্রবণ সেই দিকে হেলে থাকবে।
উদ্দীপক: করিম সাহেবের ধানক্ষেতের মাটি পরীক্ষা করে pH পাওয়া গেল 4.5। কৃষি কর্মকর্তা তাকে জমিতে চুন প্রয়োগের পরামর্শ দিলেন। একই দিনে তার ছেলে বেশি তেলেভাজা খেয়ে বুক জ্বালার কথা বলায় ডাক্তার Mg(OH)2 যুক্ত অ্যান্টাসিড দিলেন।
- ক) pH কী?
- খ) pH 4.5 মাটিকে অম্লীয় বলা হয় কেন?
- গ) চুন কীভাবে মাটির অম্লতা কমায় ব্যাখ্যা করো।
- ঘ) মাটিতে চুন প্রয়োগ ও অ্যান্টাসিড সেবন একই রাসায়নিক নীতিতে কাজ করে, বিশ্লেষণ করো।
উত্তর দেখো
- কোনো দ্রবণের হাইড্রোজেন আয়নের মোলার ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদমকে pH বলে: pH = -log[H+]।
- 25°C তাপমাত্রায় pH 7 নিরপেক্ষ। 4.5 মান 7-এর কম, অর্থাৎ মাটিতে H+ এর ঘনমাত্রা নিরপেক্ষ অবস্থার চেয়ে বেশি, তাই অম্লীয়।
- চুন (CaO) পানির সাথে Ca(OH)2 তৈরি করে: CaO + H2O → Ca(OH)2। এর OH- আয়ন মাটির H+ আয়নের সাথে মিলে পানি তৈরি করে, ফলে H+ কমে এবং pH বেড়ে নিরপেক্ষের দিকে যায়।
- দুই ক্ষেত্রেই অতিরিক্ত এসিডকে ক্ষারক দিয়ে প্রশমিত করা হয়। মাটিতে Ca(OH)2 + 2H+ → Ca2+ + 2H2O, আর পাকস্থলীতে Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O। দুটোই এসিড + ক্ষারক → লবণ + পানি নীতির প্রশমন বিক্রিয়া। পার্থক্য শুধু প্রয়োগক্ষেত্র ও ক্ষারকের ধরন; Mg(OH)2 মৃদু ও স্বল্প দ্রবণীয় বলে শরীরে নিরাপদ।
বাস্তব জীবনে মজার যোগসূত্র
তোমার রক্তের pH সবসময় প্রায় 7.35 থেকে 7.45-এর মধ্যে থাকে। মাত্র কয়েক দশমিক এদিক-ওদিক হলেই শরীর মারাত্মক বিপদে পড়ে। অথচ ঠিক পাশেই পাকস্থলীতে pH নেমে যায় 2-এর কাছে, যা লোহার পেরেকও ধীরে ধীরে ক্ষয় করতে পারে। পাকস্থলী নিজে বাঁচে মিউকাসের পুরু আস্তরণে আর প্রতি কয়েক দিনে নতুন কোষ গজিয়ে।
প্রশ্ন ও উত্তর
এসিড ও ক্ষারের মূল পার্থক্য কী?
এসিড পানিতে H+ আয়ন দেয় এবং নীল লিটমাসকে লাল করে; ক্ষার পানিতে OH- আয়ন দেয় এবং লাল লিটমাসকে নীল করে।
pH 0-এর কম বা 14-এর বেশি হতে পারে কি?
খুব গাঢ় এসিড বা ক্ষারে হতে পারে, তবে এসএসসি পর্যায়ে দৈনন্দিন দ্রবণের জন্য 0 থেকে 14 স্কেলই ব্যবহার করা হয়।
সব লবণের দ্রবণ কি নিরপেক্ষ?
না। NaCl নিরপেক্ষ, NH4Cl সামান্য অম্লীয়, Na2CO3 সামান্য ক্ষারীয়; এটি নির্ভর করে লবণটি কোন এসিড ও ক্ষারক থেকে তৈরি।
গাঢ় এসিড লঘু করতে পানি এসিডে ঢালা যাবে না কেন?
প্রচুর তাপ উৎপন্ন হয়ে পানি হঠাৎ ফুটে এসিড ছিটকে আসতে পারে। তাই সবসময় এসিড ধীরে ধীরে পানিতে ঢালতে হয়।
বৃষ্টির পানি কি নিরপেক্ষ?
না, বাতাসের CO2 মিশে কার্বনিক এসিড তৈরি হয় বলে স্বাভাবিক বৃষ্টির pH প্রায় 5.6। এর চেয়ে কম হলে তাকে এসিড বৃষ্টি বলে।
আরও পড়ো
সূত্র: NCTB রসায়ন, নবম-দশম শ্রেণি, অধ্যায় ৯: এসিড-ক্ষারক সমতা · IUPAC Gold Book: pH · US EPA: What is Acid Rain?