ধাতু ও অধাতু, Chapter -3
১. নিম্নোক্ত জোড়াগুলোর কোনটি প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া দেখাবে?
(a) NaCl দ্রবণ এবং কপার ধাতু
(b) MgCl_{2} দ্রবণ এবং এলুমিনিয়াম ধাতু
(c) FeSO_{4} দ্রবণ এবং সিলভার ধাতু
(d) AgNO_{3} দ্রবণ এবং কপার ধাতু
উত্তর: (d) AgNO_{3} দ্রবণ এবং কপার ধাতু
* ব্যাখ্যা: সক্রিয়তা শ্রেণি (Reactivity Series) অনুসারে, কপার (Cu) সিলভারের (Ag) চেয়ে বেশি সক্রিয়। তাই কপার সিলভার নাইট্রেট (AgNO_3) দ্রবণ থেকে সিলভারকে প্রতিস্থাপিত করতে পারে। অন্য বিকল্পগুলিতে, প্রতিস্থাপনকারী ধাতুটি দ্রবণের ধাতুর চেয়ে কম সক্রিয়।
২. লোহার ফ্রাইং প্যানের (লোহার তাওয়া) মরচে ধরার প্রতিরোধক হিসাবে নিম্নোক্ত কোন প্রক্রিয়াটি উপযুক্ত হবে?
(a) চর্বী লাগানো
(b) রঙের প্রলেপ লাগানো
(c) জিংকের আস্তরণ লাগানো
(d) ওপরের সবগুলোই।
উত্তর: (c) জিংকের আস্তরণ লাগানো
* ব্যাখ্যা: ফ্রাইং প্যান রান্নার জন্য তাপে গরম করা হয়। চর্বি বা রঙের প্রলেপ তাপে নষ্ট হয়ে যাবে বা পুড়ে যাবে। জিংকের আস্তরণ লাগানো (গ্যালভানাইজেশন) হলো মরচে প্রতিরোধের একটি স্থায়ী এবং উপযুক্ত পদ্ধতি যা তাপ সহ্য করতে পারে।
৩. একটি মৌল অক্সিজেনের সঙ্গে যুক্ত হয়ে একটি যৌগ উৎপন্ন করে। যৌগটি উচ্চ গলনাংকের। যৌগটি জলে দ্রবণীয়। মৌলটি সম্ভবতঃ
(a) কেলসিয়াম
(b) কার্বন
(c) সিলিকন
(d) আয়রন
উত্তর: (a) কেলসিয়াম
* ব্যাখ্যা: ক্যালসিয়াম অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্যালসিয়াম অক্সাইড (CaO) গঠন করে, যা একটি আয়নীয় যৌগ। আয়নীয় যৌগের গলনাঙ্ক উচ্চ হয়। কার্বন ও সিলিকন অধাতু। আয়রনের অক্সাইড (মরচে) জলে অদ্রবণীয়। ক্যালসিয়াম অক্সাইড (চুন) জলের সাথে বিক্রিয়া করে, যা এর দ্রবণীয়তা নির্দেশ করে।
৪. খাদ্যদ্রব্যের পাত্রে টিনের আস্তরণ থাকে কিন্তু জিংকের নয় কারণ
(a) জিংক টিন থেকে দামী বস্তু।
(b) জিংকের গলনাংক টিনের গলনাংক থেকে বেশী।
(c) জিংক টিন থেকে বেশী সক্রিয়।
উত্তর: (c) জিংক টিন থেকে বেশী সক্রিয়।
* ব্যাখ্যা: জিংক (Zn) সক্রিয়তা শ্রেণিতে টিনের (Sn) চেয়ে উপরে অবস্থিত (জিংক আয়রনের উপরে, টিন আয়রনের নিচে)। জিংক বেশি সক্রিয় হওয়ায় এটি খাদ্যে থাকা অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে ফেলতে পারে, যা স্বাস্থ্যের পক্ষে ক্ষতিকর। টিন কম সক্রিয় হওয়ায় এই ঝুঁকি থাকে না।
৫. তোমাকে একটি হাতুড়ি, একটি ব্যাটারী, একটি বাল্ব, বিদ্যুৎ পরিবাহী তার এবং একটি সুইচ দেওয়া হলো।
(a) ধাতু এবং অধাতুর নমুনার পার্থক্য দেখানোর জন্য এগুলোকে কিভাবে ব্যবহার করবে?
উত্তর:
১. হাতুড়ি: হাতুড়ি দিয়ে নমুনাগুলিকে আঘাত করে তাদের ঘাতসহনীয়তা (malleability) ধর্ম পরীক্ষা করা হবে। যদি নমুনাটি আঘাতের ফলে চেপ্টা হয়ে যায়, তবে এটি ধাতু। আর যদি ভেঙ্গে টুকরো টুকরো হয়ে যায়, তবে এটি অধাতু (ভঙ্গুর)।
২. ব্যাটারী, বাল্ব, তার ও সুইচ: এই সরঞ্জামগুলি দিয়ে একটি বৈদ্যুতিক বর্তনী (electrical circuit) তৈরি করা হবে। বর্তনীর A ও B প্রান্তের মধ্যে নমুনাটি রাখলে যদি বাল্বটি জ্বলে ওঠে, তবে নমুনাটি বিদ্যুতের সুপরিবাহী, অর্থাৎ এটি ধাতু। যদি বাল্ব না জ্বলে, তবে নমুনাটি বিদ্যুতের কুপরিবাহী, অর্থাৎ এটি অধাতু।
(b) ধাতু এবং অধাতুর পার্থক্য দেখানোর ক্ষেত্রে এই পরীক্ষাগুলো কতটুকু ব্যবহার্য্য তার সমীক্ষা কর।
উত্তর: এই পরীক্ষাগুলি বেশিরভাগ ধাতুর (যেমন লোহা, তামা) এবং অধাতুর (যেমন সালফার, কয়লা) মধ্যে পার্থক্য করতে পারলেও, কিছু ব্যতিক্রম আছে।
* ব্যতিক্রম: গ্রেফাইট একটি অধাতু (কার্বনের রূপভেদ) হওয়া সত্ত্বেও এটি বিদ্যুতের সুপরিবাহী। আবার, ক্ষারধাতুগুলি (যেমন সোডিয়াম, পটাশিয়াম) খুব নরম হওয়ায় হাতুড়ি দিয়ে আঘাত করলে চেপ্টা না হয়ে কেটে যেতে পারে। তাই কেবল এই পরীক্ষাগুলির উপর ভিত্তি করে সর্বদা সঠিক সিদ্ধান্তে পৌঁছানো যায় না।
৬. উভধর্মী অক্সাইড কাকে বলে? উভধর্মী অক্সাইডের দুটো উদাহরণ দাও।
উত্তর:
* উভধর্মী অক্সাইড: যে ধাতব অক্সাইডগুলি আম্লিক এবং ক্ষারকীয় উভয় প্রকার ধর্মই প্রদর্শন করে, অর্থাৎ অ্যাসিড এবং ক্ষার উভয়ের সাথেই বিক্রিয়া করে লবণ ও জল উৎপন্ন করে, তাদের উভধর্মী অক্সাইড (Amphoteric Oxide) বলে।
* উদাহরণ: অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al_2O_3) এবং জিংক অক্সাইড (ZnO)।
৭. লঘু অ্যাসিড থেকে হাইড্র’জেন অপসারিত করতে পারে এমন দুটো ধাতুর এবং অপসারণ করতে পারে না এমন দুটো ধাতুর নাম লিখ।
উত্তর:
* অপসারণ করতে পারে: মেগনেসিয়াম (Mg) এবং জিংক (Zn)। (সক্রিয়তা শ্রেণিতে হাইড্রোজেনের উপরে থাকা যেকোনো ধাতু) ।
* অপসারণ করতে পারে না: কপার (Cu) এবং সোনা (Au)। (সক্রিয়তা শ্রেণিতে হাইড্রোজেনের নীচে থাকা যেকোনো ধাতু) ।
৮. M ধাতুর তড়িৎ বিশ্লেষণ পরিশোধনে এনোড হিসাবে, কেথোড হিসাবে এবং তড়িৎ বিশ্লেষ্য (electrolyte) হিসাবে কী কী ব্যবহার করবে?
উত্তর: M ধাতুর তড়িৎ বিশ্লেষণ পরিশোধনে:
* এনোড হিসাবে: অশুদ্ধ M ধাতুর দণ্ড।
* কেথোড হিসাবে: বিশুদ্ধ M ধাতুর একটি পাতলা পাত।
* তড়িৎ বিশ্লেষ্য হিসাবে: M ধাতুর লবণের দ্রবণ (যেমন M সালফেট দ্রবণ)।
৯. প্রত্যুষ স্পেটুলার (চেপ্টা চামচ) উপর সালফারের গুঁড়ো নিল এবং উত্তপ্ত করল। তার ওপড় একটি পরীক্ষানলী উপুর করে রেখে নির্গত গ্যাস সংগ্রহ করল। (চিত্রে প্রদর্শিত রূপে)
(a) নিম্নোক্তগুলোর ওপর গ্যাসটির কি বিক্রিয়া হবে?
(i) শুষ্ক লিটমাস কাগজ
(ii) ভেজা লিটমাস কাগজ
উত্তর:
(i) শুষ্ক লিটমাস কাগজ: কোনো রঙের পরিবর্তন হবে না।
(ii) ভেজা লিটমাস কাগজ: গ্যাসটি ভেজা নীল লিটমাস কাগজকে লাল করবে।
* ব্যাখ্যা: সালফার একটি অধাতু, যা বায়ুতে পুড়ে সালফার ডাই অক্সাইড (SO_2) গ্যাস উৎপন্ন করে। এই অধাতব অক্সাইডটি আম্লিক প্রকৃতির। জলের অনুপস্থিতিতে (শুষ্ক লিটমাস) এটি অ্যাসিড ধর্ম দেখাতে পারে না। কিন্তু ভেজা লিটমাস কাগজের জলের সাথে মিশে এটি অ্যাসিড তৈরি করে, ফলে নীল লিটমাস লাল হয়ে যায়।
(b) যে বিক্রিয়াটি ঘটল তার একটি সন্তুলিত সমীকরণ লিখ।
উত্তর:S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
(সালফার + অক্সিজেন → সালফার ডাই অক্সাইড)
১০. লোহার মরচে ধরা প্রতিরোধের দুটো উপায় লিখ।
উত্তর: লোহার মরচে ধরা প্রতিরোধের দুটি উপায় হলো:
১. রঙলেপন করে (Painting)
২. তেল বা চর্বি মাখিয়ে (Oiling/Greasing)
(অথবা, গ্যালভানাইজেশন)
১১. অধাতুগুলো অক্সিজেনের সঙ্গে বিক্রিয়া করলে কি ধরণের অক্সাইড উৎপন্ন হয়?
উত্তর: অধাতুগুলো অক্সিজেনের সঙ্গে বিক্রিয়া করলে আম্লিক (Acidic) অক্সাইড (যেমন SO_2) অথবা প্রশম (Neutral) অক্সাইড (যেমন CO, H_2O) গঠন করে।
১২. কারণ দেখাও
(a) অলঙ্কারাদি তৈরী করতে প্লেটিনাম, সোনা, রূপা ব্যবহার করা হয়।
উত্তর: প্লেটিনাম, সোনা এবং রূপা সক্রিয়তা শ্রেণির একেবারে তলার দিকের ধাতু, তাই এরা খুবই কম সক্রিয়। এরা সাধারণ উষ্ণতায় বা উচ্চ উষ্ণতাতেও বায়ুর অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে না এবং সহজে ক্ষয়ীভূত হয় না। এদের ধাতব দ্যুতি বা উজ্জ্বলতা দীর্ঘস্থায়ী হয়, তাই অলঙ্কার তৈরিতে এগুলি ব্যবহৃত হয়।
(b) সোডিয়াম, পটাশিয়াম এবং লিথিয়াম তেলের নীচে রাখা হয়।
উত্তর: সোডিয়াম (Na) এবং পটাশিয়াম (K) অত্যন্ত সক্রিয় ধাতু। এরা বাতাসে উন্মুক্ত অবস্থায় রাখলে বায়ুর অক্সিজেনের সাথে এত দ্রুত ও প্রবলভাবে বিক্রিয়া করে যে আগুন ধরে যায়। লিথিয়ামও (Li) একই শ্রেণির ধাতু (ক্ষারধাতু) এবং খুব সক্রিয়। এই বিপজ্জনক বিক্রিয়া এবং ধাতুর ক্ষয় রোধ করার জন্য এগুলিকে কেরোসিন তেলের নীচে ডুবিয়ে রাখা হয়।
(c) এলুমিনিয়াম খুবই সক্রিয় ধাতু তবুও এটাকে রান্না করার বাসন বানাতে ব্যবহার করা হয়।
উত্তর: অ্যালুমিনিয়াম তাপের সুপরিবাহী, যা রান্নার বাসনের জন্য একটি ভালো গুণ। এটি একটি সক্রিয় ধাতু হওয়া সত্ত্বেও, বায়ুর সংস্পর্শে এলে এর পৃষ্ঠতলে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের (Al_2O_3) একটি পাতলা, সুস্থিত এবং প্রতিরোধকারী স্তর তৈরি হয়। এই অক্সাইড স্তরটি নিচের অ্যালুমিনিয়াম ধাতুকে আর বায়ুর বা জলের সাথে বিক্রিয়া করতে দেয় না, ফলে ধাতুটি ক্ষয়ীভবনের হাত থেকে রক্ষা পায়।
১৩. তোমরা নিশ্চয়ই লক্ষ্য করেছ যে রঙ চটা কপারের পাত্রকে পরিষ্কার করতে লেবু বা তেতুলের রস ব্যবহার করা হয়। এই টক বস্তুগুলো পাত্র পরিষ্কারের জন্য উপযোগী কেন ব্যাখ্যা কর।
উত্তর: কপার (তামা) বায়ুর আর্দ্র কার্বন ডাই অক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে কপার কার্বনেটের (CuCO_3) একটি সবুজ আস্তরণ তৈরি করে, যার ফলে পাত্রের রঙ চটে যায় । এই কপার কার্বনেট হলো একটি ক্ষারকীয় লবণ। লেবু বা তেঁতুলের রসে বিভিন্ন জৈব অ্যাসিড (যেমন সাইট্রিক অ্যাসিড, টারটারিক অ্যাসিড) থাকে। এই অ্যাসিডগুলি ক্ষারকীয় কপার কার্বনেটের সাথে বিক্রিয়া করে দ্রবণীয় লবণ তৈরি করে, যা জল দিয়ে ধুয়ে ফেললে সহজেই পরিষ্কার হয়ে যায় এবং পাত্রটি তার পুরনো উজ্জ্বলতা ফিরে পায়।
১৪. রাসায়নিক ধর্মের ভিত্তিতে ধাতু এবং অধাতুর মধ্যে পার্থক্য দেখাও।
উত্তর:
রাসায়নিক ধর্ম
ধাতু:
অক্সাইডের প্রকৃতি: ধাতুগুলি সাধারণত ক্ষারকীয় অক্সাইড (Basic Oxide) উৎপন্ন করে।আয়ন গঠন: ধাতুগুলি ইলেক্ট্রন ত্যাগ করে ধনাত্মক আয়ন (কেটায়ন) গঠন করে।লঘু অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া: সক্রিয় ধাতুগুলি – লঘু অ্যাসিড থেকে হাইড্রোজেন (H₂) গ্যাস অপসারণ করে।
অধাতু:
অক্সাইডের প্রকৃতি: অধাতুগুলি সাধারণত আম্লিক (Acidic) বা প্রশম (Neutral) অক্সাইড উৎপন্ন করে।
আয়ন গঠন: অধাতুগুলি ইলেক্ট্রন গ্রহণ করে ঋণাত্মক আয়ন (এনায়ন) গঠন করে।লঘু অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া: অধাতুগুলি লঘু অ্যাসিড থেকে হাইড্রোজেন অপসারণ করে না
১৫. একজন ভণ্ড লোক স্বর্ণকারের বেশে ঘরে ঘরে গেল। লোকটি পুরাণো ও দ্যুতিহীন সোনার অলঙ্কারের দ্যুতি ফিরিয়ে আনতে পারবে বলে দাবী করল। একজন মহিলা কোনরকম সন্দেহ না করেই হাতের সোনার চুড়ি লোকটিকে দিলেন। লোকটি চুড়িগুলো একটি বিশেষ তরলে ডোবালো। চুড়িগুলো নতুন চুড়ির মত চক্চকে হয়ে উঠল কিন্তু এগুলোর ওজন অনেক কমে গেল। মহিলাটি বিরক্ত হলেন, কিছু অর্থহীন বাকবিতণ্ডার পর লোকটি পালাল। লোকটি কৌশলে কি তরল পদার্থ ব্যবহার করেছিল তা বের করতে পারবে?
উত্তর: লোকটি অ্যাকোয়া রিজিয়া (Aqua Regia) বা অম্লরাজ ব্যবহার করেছিল। এটি গাঢ় হাইড্র’ক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) এবং গাঢ় নাইট্রিক অ্যাসিডের (HNO_3) 3:1 অনুপাতে সদ্যপ্রস্তুত একটি মিশ্রণ। সোনা সাধারণত কোনো অ্যাসিডে দ্রবীভূত হয় না, কিন্তু অ্যাকোয়া রিজিয়া সোনা ও প্ল্যাটিনামকে দ্রবীভূত করতে পারে । লোকটি যখন চুড়িগুলো ওই তরলে ডুবিয়েছিল, তখন চুড়ির ওপরের স্তরের সোনা দ্রবীভূত হয়ে তরলে মিশে যায়, ফলে চুড়িগুলো চকচকে দেখাচ্ছিল কিন্তু তাদের আসল ওজন কমে গিয়েছিল।
১৬. গরমজলের চৌবাচ্চা (ট্যাঙ্ক) তৈরী করতে স্টীল ব্যবহার না করে কেন কপার ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: স্টীল (প্রধানত আয়রন) গরম জল বা জলীয় বাষ্পের (স্টীম) সাথে বিক্রিয়া করে এবং এতে মরচে ধরে (ক্ষয়ীভবন হয়)। কিন্তু কপার (তামা) ঠাণ্ডা জল, গরম জল বা স্টীমের সাথে কোনো অবস্থাতেই বিক্রিয়া করে না। তাই গরম জলের ট্যাঙ্ক তৈরি করতে স্টীলের পরিবর্তে কপার ব্যবহার করা হয়, কারণ এটি দীর্ঘস্থায়ী এবং সহজে ক্ষয়ীভূত হয় না।
