তুমি পূর্ববর্তী শ্রেণিতে শিখেছ যে খাদ্যের টক ও তেতো স্বাদ যথাক্রমে তাতে উপস্থিত অ্যাসিড ও ক্ষারকের কারণে হয়। পরিবারে কেউ অতিভোজনের পর অম্লতার সমস্যায় ভুগলে, তুমি প্রতিকার হিসেবে কোনটি পরামর্শ দেবে - লেবুর রস, ভিনেগার নাকি বেকিং সোডা দ্রবণ?

• প্রতিকার বেছে নেওয়ার সময় তুমি কোন ধর্মের কথা ভেবেছিলে? নিশ্চয়ই তুমি অ্যাসিড ও ক্ষারকের একে অপরের প্রভাব নিষ্ক্রিয় করার ক্ষমতা সম্পর্কে তোমার জ্ঞান ব্যবহার করেছ।
• স্বাদ না নিয়ে কিভাবে টক ও তেতো বস্তু পরীক্ষা করেছি তা স্মরণ কর।

তুমি ইতিমধ্যেই জান যে অ্যাসিডের স্বাদ টক এবং এটি নীল লিটমাসের বর্ণ লালে পরিবর্তন করে, অন্যদিকে ক্ষারকের স্বাদ তেতো এবং এটি লাল লিটমাসের বর্ণ নীলে পরিবর্তন করে। লিটমাস একটি প্রাকৃতিক নির্দেশক, হলুদ আরেকটি এমন নির্দেশক। তুমি কি লক্ষ্য করেছ যে সাবান, যা প্রকৃতিতে ক্ষারকীয়, দিয়ে সাদা কাপড়ের উপরকার কারির দাগ ঘষলে তা লালচে-বাদামী হয়ে যায়? প্রচুর পানি দিয়ে কাপড় ধুলে তা আবার হলুদ হয়ে যায়। তুমি মিথাইল অরেঞ্জ ও ফেনলফথালিনের মতো কৃত্রিম নির্দেশকও অ্যাসিড ও ক্ষারক পরীক্ষার জন্য ব্যবহার করতে পার।

এই অধ্যায়ে, আমরা অ্যাসিড ও ক্ষারকের বিক্রিয়া, অ্যাসিড ও ক্ষারক কিভাবে একে অপরের প্রভাব নিষ্ক্রিয় করে এবং আমাদের দৈনন্দিন জীবনে ব্যবহৃত ও দেখা আরও অনেক মজার বিষয় অধ্যয়ন করব।

তুমি কি জান?

লিটমাস দ্রবণ একটি বেগুনি রঞ্জক, যা লাইকেন নামক থ্যালোফাইটা বিভাগের একটি উদ্ভিদ থেকে নিষ্কৃত হয় এবং সাধারণত একটি নির্দেশক হিসেবে ব্যবহৃত হয়। লিটমাস দ্রবণ যখন অম্লীয়ও নয় ক্ষারকীয়ও নয়, তখন এর বর্ণ বেগুনি হয়। লাল বাঁধাকপির পাতা, হলুদ, হাইড্রেনজিয়া, পেটুনিয়া ও জেরানিয়ামের মতো কিছু ফুলের রঙিন পাপড়ির মতো আরও অনেক প্রাকৃতিক পদার্থ আছে, যা একটি দ্রবণে অ্যাসিড বা ক্ষারকের উপস্থিতি নির্দেশ করে। এগুলোকে অ্যাসিড-ক্ষারক নির্দেশক বা কখনও কখনও শুধু নির্দেশক বলে।

২.১ অ্যাসিড ও ক্ষারকের রাসায়নিক ধর্ম বোঝা

২.১.১ পরীক্ষাগারে অ্যাসিড ও ক্ষারক

ক্রিয়াকলাপ ২.১

• বিজ্ঞান পরীক্ষাগার থেকে নিম্নলিখিত দ্রবণ সংগ্রহ কর - হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড $(HCl)$, সালফিউরিক অ্যাসিড $(H_2 SO_4)$, নাইট্রিক অ্যাসিড $(HNO_3)$, অ্যাসিটিক অ্যাসিড $(CH_3 COOH)$, সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড $(NaOH)$, ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড $[Ca(OH)_2]$, পটাসিয়াম হাইড্রোক্সাইড $(KOH)$, ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইড $[Mg(OH)_2]$ এবং অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড $(NH_4 OH)$।
• উপরোক্ত প্রতিটি দ্রবণের একটি ফোঁটা একটি ওয়াচ-গ্লাসে একে একে রাখ এবং সারণি ২.১-এ দেখানো নির্দেশকের একটি ফোঁটা দিয়ে পরীক্ষা কর।
• নেওয়া প্রতিটি দ্রবণের জন্য তুমি লাল লিটমাস, নীল লিটমাস, ফেনলফথালিন ও মিথাইল অরেঞ্জ দ্রবণের সাথে কী বর্ণ পরিবর্তন লক্ষ্য করেছ?
• তোমার পর্যবেক্ষণ সারণি ২.১-এ সারণিবদ্ধ কর।

সারণি ২.১

এই নির্দেশকগুলি বর্ণ পরিবর্তনের মাধ্যমে আমাদের বলে দেয় একটি পদার্থ অম্লীয় নাকি ক্ষারকীয়। কিছু পদার্থ আছে যাদের গন্ধ অম্লীয় বা ক্ষারকীয় মাধ্যম পরিবর্তিত হয়। এগুলোকে ঘ্রাণ নির্দেশক বলে। আসুন এই নির্দেশকগুলির কিছু পরীক্ষা করে দেখি।

ক্রিয়াকলাপ ২.২

• কিছু কুচি করা পেঁয়াজ কিছু পরিষ্কার কাপড়ের ফালির সাথে একটি প্লাস্টিকের ব্যাগে নাও। ব্যাগটি শক্ত করে বেঁধে ফ্রিজে রাতারাতি রেখে দাও। এখন এই কাপড়ের ফালিগুলি অ্যাসিড ও ক্ষারক পরীক্ষার জন্য ব্যবহার করা যাবে।
• এই কাপড়ের ফালির দুটি নিয়ে তাদের গন্ধ পরীক্ষা কর।
• এগুলো একটি পরিষ্কার তলে রাখ এবং একটি ফালিতে তরল $HCl$ দ্রবণের কয়েক ফোঁটা ও অপর ফালিতে তরল $NaOH$ দ্রবণের কয়েক ফোঁটা দাও।
• উভয় কাপড়ের ফালি পানি দিয়ে ধুয়ে আবার তাদের গন্ধ পরীক্ষা কর।
• তোমার পর্যবেক্ষণ নোট কর।
• এখন কিছু তরল ভ্যানিলা এসেন্স ও লবঙ্গের তেল নিয়ে তাদের গন্ধ পরীক্ষা কর।
• একটি টেস্ট টিউবে কিছু তরল $HCl$ দ্রবণ ও অন্য টেস্ট টিউবে তরল $NaOH$ দ্রবণ নাও। উভয় টেস্ট টিউবে তরল ভ্যানিলা এসেন্সের কয়েক ফোঁটা যোগ করে ভালো করে ঝাঁকাও। আবার গন্ধ পরীক্ষা কর এবং গন্ধে পরিবর্তন থাকলে তা রেকর্ড কর।
• একইভাবে, তরল $HCl$ ও তরল $NaOH$ দ্রবণের সাথে লবঙ্গের তেলের গন্ধের পরিবর্তন পরীক্ষা কর এবং তোমার পর্যবেক্ষণ রেকর্ড কর।

তোমার পর্যবেক্ষণের ভিত্তিতে এগুলোর মধ্যে কোনটি - ভ্যানিলা, পেঁয়াজ ও লবঙ্গ, ঘ্রাণ নির্দেশক হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে?

আসুন অ্যাসিড ও ক্ষারকের রাসায়নিক ধর্ম বোঝার জন্য আরও কিছু ক্রিয়াকলাপ করি।

২.১.২ অ্যাসিড ও ক্ষারক ধাতুর সাথে কিভাবে বিক্রিয়া করে?

ক্রিয়াকলাপ ২.৩

সতর্কতা: এই ক্রিয়াকলাপের জন্য শিক্ষকের সহায়তা প্রয়োজন।

• চিত্র ২.১-এ দেখানো যন্ত্রপাতি সেট আপ কর।
• একটি টেস্ট টিউবে প্রায় $5 mL$ তরল সালফিউরিক অ্যাসিড নাও এবং এতে কিছু দানাদার দস্তা যোগ কর।
• দস্তা দানার পৃষ্ঠে তুমি কী লক্ষ্য কর?
• উৎপন্ন গ্যাসটি সাবানের দ্রবণের মধ্য দিয়ে যেতে দাও।
• সাবানের দ্রবণে বুদবুদ কেন তৈরি হয়?
• একটি জ্বলন্ত মোমবাতি গ্যাসে ভরা বুদবুদের কাছে নিয়ে যাও।
• তুমি কী লক্ষ্য কর?
• $HCl, HNO_3$ এবং $CH_3 COOH$-এর মতো আরও কিছু অ্যাসিড নিয়ে এই ক্রিয়াকলাপটি পুনরাবৃত্তি কর।
• সব ক্ষেত্রেই পর্যবেক্ষণ একই নাকি ভিন্ন?

চিত্র ২.১ তরল সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে দস্তা দানার বিক্রিয়া এবং জ্বলিয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস পরীক্ষা

লক্ষ্য কর যে উপরোক্ত বিক্রিয়ায় ধাতু অ্যাসিড থেকে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলিকে হাইড্রোজেন গ্যাস হিসেবে অপসারিত করে এবং লবণ নামক একটি যৌগ গঠন করে। সুতরাং, একটি ধাতুর সাথে একটি অ্যাসিডের বিক্রিয়াকে নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে -

অ্যাসিড + ধাতু $ \rightarrow $ লবণ + হাইড্রোজেন গ্যাস

তুমি কি এখন তুমি পর্যবেক্ষণ করা বিক্রিয়াগুলোর সমীকরণ লিখতে পার?

ক্রিয়াকলাপ ২.৪

• একটি টেস্ট টিউবে কিছু দানাদার দস্তা ধাতুর টুকরো রাখ।
• $2 mL$ সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্রবণ যোগ কর এবং টেস্ট টিউবের বিষয়বস্তু গরম কর।
• ক্রিয়াকলাপ ২.৩-এর মতো বাকি ধাপগুলি পুনরাবৃত্তি কর এবং তোমার পর্যবেক্ষণ রেকর্ড কর।

যে বিক্রিয়া ঘটে তা নিম্নরূপ লেখা যেতে পারে।

$$ 2 \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{Zn}(\mathrm{s}) \rightarrow \underset{\text { (Sodium zincate) }}{\mathrm{Na} _{2} \mathrm{ZnO} _{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{H} _{2}(\mathrm{~g})} $$

তুমি আবার দেখতে পাচ্ছ যে বিক্রিয়ায় হাইড্রোজেন গঠিত হয়। তবে, এমন বিক্রিয়া সব ধাতুর সাথে সম্ভব নয়।

২.১.৩ ধাতব কার্বনেট ও ধাতব হাইড্রোজেনকার্বনেট অ্যাসিডের সাথে কিভাবে বিক্রিয়া করে?

ক্রিয়াকলাপ ২.৫

• দুটি টেস্ট টিউব নাও, এগুলোকে A ও $B$ লেবেল কর।
• টেস্ট টিউব $A$-এ প্রায় $0.5 g$ সোডিয়াম কার্বনেট $(Na_2 CO_3)$ এবং টেস্ট টিউব B-তে প্রায় $0.5 g$ সোডিয়াম হাইড্রোজেনকার্বনেট $(NaHCO_3)$ নাও।
• উভয় টেস্ট টিউবে প্রায় $2 mL$ তরল $HCl$ যোগ কর।
• তুমি কী লক্ষ্য কর?
• চিত্র ২.২-এ দেখানো মতো প্রতিটি ক্ষেত্রে উৎপন্ন গ্যাস চুনের জল (ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্রবণ) এর মধ্য দিয়ে যেতে দাও এবং তোমার পর্যবেক্ষণ রেকর্ড কর।

চিত্র ২.২ ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্রবণের মধ্য দিয়ে কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্যাস যাওয়া

উপরের ক্রিয়াকলাপে ঘটে যাওয়া বিক্রিয়াগুলি নিম্নরূপ লেখা হয়েছে -

টেস্ট টিউব $\mathrm{A: Na_2 CO_3(s)+2 HCl(aq) \to 2 NaCl(aq)+H_2 O(l)+CO_2(g)}$

টেস্ট টিউব $\mathrm{B: NaHCO_3(s)+HCl(aq) \to NaCl(aq)+H_2 O(l)+CO_2(g)}$

উৎপন্ন কার্বন ডাই-অক্সাইড গ্যাস চুনের জলের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়,

$ \mathrm{\underset{\text{ (চুনের জল) }}{Ca(OH)_2(aq)}+CO_2(g) \to \underset{\text{ (সাদা অধঃক্ষেপ) }}{CaCO_3(s)+H_2 O(l)}} $

অতিরিক্ত কার্বন ডাই-অক্সাইড যাওয়ার সময় নিম্নলিখিত বিক্রিয়া ঘটে:

$\mathrm{CaCO_3(s)+H_2 O(l)+CO_2(g) \to \underset{\text{ (Soluble in water) }}{Ca(HCO_3)_2(aq)}}$

চুনাপাথর, খড়ি ও মার্বেল হল ক্যালসিয়াম কার্বনেটের বিভিন্ন রূপ।
সমস্ত ধাতব কার্বনেট ও হাইড্রোজেনকার্বনেট অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে সংশ্লিষ্ট লবণ, কার্বন ডাই-অক্সাইড ও পানি দেয়।

সুতরাং, বিক্রিয়াটি নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে -

ধাতব কার্বনেট/ধাতব হাইড্রোজেনকার্বনেট + অ্যাসিড $\rightarrow$ লবণ + কার্বন ডাই-অক্সাইড + পানি

২.১.৪ অ্যাসিড ও ক্ষারক একে অপরের সাথে কিভাবে বিক্রিয়া করে?

ক্রিয়াকলাপ ২.৬

• একটি টেস্ট টিউবে প্রায় $2 mL$ তরল $NaOH$ দ্রবণ নাও এবং দুটি ফোঁটা ফেনলফথালিন দ্রবণ যোগ কর।
• দ্রবণের বর্ণ কী?
• উপরোক্ত দ্রবণে ফোঁটা ফোঁটা করে তরল $HCl$ দ্রবণ যোগ কর।
• বিক্রিয়া মিশ্রণের বর্ণের কোনো পরিবর্তন আছে কি?
• একটি অ্যাসিড যোগ করার পর ফেনলফথালিনের বর্ণ কেন পরিবর্তিত হল?
• এখন উপরোক্ত মিশ্রণে $NaOH$-এর কয়েক ফোঁটা যোগ কর।
• ফেনলফথালিনের গোলাপি বর্ণ আবার ফিরে আসে কি?
• তুমি কি মনে কর এটি কেন ঘটেছে?

উপরের ক্রিয়াকলাপে, আমরা লক্ষ্য করেছি যে একটি ক্ষারকের প্রভাব একটি অ্যাসিড দ্বারা নিষ্ক্রিয় হয় এবং তদ্বিপরীত। ঘটে যাওয়া বিক্রিয়াটি নিম্নরূপ লেখা হয়েছে -

$\mathrm{NaOH(aq)+HCl(aq) \to NaCl(aq)+H_2 O(l)}$

একটি অ্যাসিড ও একটি ক্ষারকের মধ্যে বিক্রিয়ায় লবণ ও পানি দেওয়াকে প্রশমন বিক্রিয়া বলে। সাধারণভাবে, একটি প্রশমন বিক্রিয়া নিম্নরূপ লেখা যেতে পারে -

ক্ষারক + অ্যাসিড $\rightarrow$ লবণ + পানি

২.১.৫ ধাতব অক্সাইডের সাথে অ্যাসিডের বিক্রিয়া

ক্রিয়াকলাপ ২.৭

• একটি বিকারকে少量 কপার অক্সাইড নাও এবং নাড়তে নাড়তে ধীরে ধীরে তরল হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড যোগ কর।
• দ্রবণের বর্ণ লক্ষ্য কর। কপার অক্সাইডের কী হয়েছে?

তুমি লক্ষ্য করবে যে দ্রবণের বর্ণ নীল-সবুজ হয়ে যায় এবং কপার অক্সাইড দ্রবীভূত হয়। দ্রবণের নীল-সবুজ বর্ণ বিক্রিয়ায় কপার(II) ক্লোরাইড গঠনের কারণে। একটি ধাতব অক্সাইড ও একটি অ্যাসিডের মধ্যে সাধারণ বিক্রিয়া নিম্নরূপ লেখা যেতে পারে -

ধাতব অক্সাইড + অ্যাসিড $\rightarrow$ লবণ + পানি

এখন উপরোক্ত বিক্রিয়ার জন্য সমীকরণ লেখ ও সমতুল কর। যেহেতু ধাতব অক্সাইডগুলি অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও পানি দেয়, একটি ক্ষারকের সাথে একটি অ্যাসিডের বিক্রিয়ার অনুরূপ, তাই ধাতব অক্সাইডগুলিকে ক্ষারকীয় অক্সাইড বলা হয়।

২.১.৬ অধাতব অক্সাইডের সাথে ক্ষারকের বিক্রিয়া

তুমি ক্রিয়াকলাপ ২.৫-এ কার্বন ডাই-অক্সাইড ও ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (চুনের জল) এর মধ্যে বিক্রিয়া দেখেছ। ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড, যা একটি ক্ষারক, কার্বন ডাই-অক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে একটি লবণ ও পানি উৎপন্ন করে। যেহেতু এটি একটি ক্ষারক ও একটি অ্যাসিডের মধ্যে বিক্রিয়ার অনুরূপ, আমরা সিদ্ধান্ত নিতে পারি যে অধাতব অক্সাইডগুলি প্রকৃতিতে অম্লীয়।

২.২ সব অ্যাসিড ও সব ক্ষারকের মধ্যে কী সাধারণ?

২.১ বিভাগে আমরা দেখেছি যে সব অ্যাসিডের রাসায়নিক ধর্ম একই রকম। কী এই ধর্মের সাদৃশ্যের কারণ? আমরা ক্রিয়াকলাপ ২.৩-এ দেখেছি যে সব অ্যাসিড ধাতুর সাথে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে, তাই হাইড্রোজেন সব অ্যাসিডের সাধারণ বলে মনে হয়। আসুন একটি ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করে তদন্ত করি যে হাইড্রোজেনযুক্ত সব যৌগই কি অম্লীয়।

ক্রিয়াকলাপ ২.৮

• গ্লুকোজ, অ্যালকোহল, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, সালফিউরিক অ্যাসিড ইত্যাদির দ্রবণ নাও।
• একটি কর্কে দুটি পেরেক আটকাও, এবং কর্কটি একটি $100 mL$ বিকারকের মধ্যে রাখ।
• চিত্র ২.৩-এ দেখানো মতো একটি বাল্ব ও একটি সুইচের মাধ্যমে পেরেক দুটিকে একটি ৬ ভোল্ট ব্যাটারির দুটি টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত কর।
• এখন বিকারকে কিছু তরল $HCl$ ঢাল এবং বিদ্যুৎ চালু কর।
• তরল সালফিউরিক অ্যাসিড দিয়ে পুনরাবৃত্তি কর।
• তুমি কী লক্ষ্য কর?
• গ্লুকোজ ও অ্যালকোহল দ্রবণ দিয়ে আলাদাভাবে পরীক্ষাটি পুনরাবৃত্তি কর। এখন তুমি কী লক্ষ্য কর?
• সব ক্ষেত্রেই কি বাল্ব জ্বলে?

চিত্র ২.৩ পানিতে অ্যাসিড দ্রবণ বিদ্যুৎ পরিবহন করে

অ্যাসিডের ক্ষেত্রে বাল্ব জ্বলতে শুরু করবে, যেমন চিত্র ২.৩-এ দেখানো হয়েছে। কিন্তু তুমি লক্ষ্য করবে যে গ্লুকোজ ও অ্যালকোহল দ্রবণ বিদ্যুৎ পরিবহন করে না। বাল্বের জ্বলন নির্দেশ করে যে দ্রবণের মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ চলছে। অম্লীয় দ্রবণের মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ আয়ন দ্বারা বাহিত হয়।

অ্যাসিডে $H^{+}$ আয়নকে ক্যাটায়ন হিসেবে এবং অ্যানায়ন যেমন $Cl^{-}$-এ $HCl, NO_3^{-}$, $HNO_3, SO_4^{2-}$-এ $H_2 SO_4, CH_3 COO^{-}$, $CH_3 COOH$-এ থাকে। যেহেতু অ্যাসিডে উপস্থিত ক্যাটায়ন হল $H^{+}$, এটি ইঙ্গিত দেয় যে অ্যাসিড দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়ন, $H^{+}(aq)$, উৎপন্ন করে, যা তাদের অম্লীয় ধর্মের জন্য দায়ী।

সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড, ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড ইত্যাদির মতো ক্ষারক ব্যবহার করে একই ক্রিয়াকলাপ পুনরাবৃত্তি কর। এই ক্রিয়াকলাপের ফলাফল থেকে তুমি কী সিদ্ধান্ত নিতে পার?

২.২.১ পানির দ্রবণে একটি অ্যাসিড বা ক্ষারকের কী হয়?

অ্যাসিড কি শুধুমাত্র জলীয় দ্রবণেই আয়ন উৎপন্ন করে? আসুন এটি পরীক্ষা করি।

ক্রিয়াকলাপ ২.৯

• একটি পরিষ্কার ও শুকনো টেস্ট টিউবে প্রায় $1 g$ কঠিন $NaCl$ নাও এবং চিত্র ২.৪-এ দেখানো যন্ত্রপাতি সেট আপ কর।
• টেস্ট টিউবে কিছু ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিড যোগ কর।
• তুমি কী লক্ষ্য কর? ডেলিভারি টিউব থেকে কি কোনো গ্যাস বের হচ্ছে?
• উৎপন্ন গ্যাসটি শুকনো ও ভেজা নীল লিটমাস কাগজ দিয়ে পর্যায়ক্রমে পরীক্ষা কর।
• কোন ক্ষেত্রে লিটমাস কাগজের বর্ণ পরিবর্তিত হয়?
• উপরোক্ত ক্রিয়াকলাপের ভিত্তিতে, তুমি নিম্নলিখিতগুলির অম্লীয় চরিত্র সম্পর্কে কী অনুমান কর: (i) শুকনো $HCl$ গ্যাস
  (ii) $HCl$ দ্রবণ?
  শিক্ষকদের জন্য নোট: যদি জলবায়ু খুব আর্দ্র হয়, গ্যাসটিকে ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড ধারণকারী একটি গার্ড টিউব (শুষ্ককারী টিউব) এর মধ্য দিয়ে যেতে দিয়ে গ্যাসটিকে শুকাতে হবে।

চিত্র ২.৪ $HCl$ গ্যাস প্রস্তুতি

এই পরীক্ষাটি ইঙ্গিত দেয় যে $HCl$-এ হাইড্রোজেন আয়ন পানির উপস্থিতিতে উৎপন্ন হয়। $HCl$ অণু থেকে $H^{+}$ আয়নের পৃথকীকরণ পানির অনুপস্থিতিতে ঘটতে পারে না।

$$\mathrm{HCl+H_2 O \to H_3 O^{+}+Cl^{-}}$$

হাইড্রোজেন আয়নগুলি একা থাকতে পারে না, কিন্তু তারা পানির অণুর সাথে যুক্ত হয়ে থাকে। সুতরাং হাইড্রোজেন আয়নগুলিকে সর্বদা $H^{+}(aq)$ বা হাইড্রোনিয়াম আয়ন $(H_3 O^{+})$ হিসেবে দেখাতে হবে।

$$\mathrm{H^{+}+H_2 O \to H_3 O^{+}}$$

আমরা দেখেছি যে অ্যাসিড পানিতে $H_3 O^{+}$ বা $H^{+}(aq)$ আয়ন দেয়। আসুন দেখি যখন একটি ক্ষারক পানিতে দ্রবীভূত হয় তখন কী হয়।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{NaOH}(\mathrm{s}) \xrightarrow{\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}} \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \\ & \mathrm{KOH}(\mathrm{s}) \xrightarrow{\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}} \mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \\ & \mathrm{Mg}(\mathrm{OH}) _{2}(\mathrm{~s}) \xrightarrow{\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}} \mathrm{Mg}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \end{aligned} $$

ক্ষারকগুলি পানিতে হাইড্রোক্সাইড $(OH^{-})$ আয়ন উৎপন্ন করে। যেসব ক্ষারক পানিতে দ্রবণীয় তাদের ক্ষার বলে।

তুমি কি জান?

সমস্ত ক্ষারক পানিতে দ্রবীভূত হয় না। একটি ক্ষার হল এমন একটি ক্ষারক যা পানিতে দ্রবণীয়। এগুলি স্পর্শে সাবানের মতো, তেতো ও ক্ষয়কারী। কখনও এগুলির স্বাদ নিও না বা স্পর্শ করো না কারণ এগুলি ক্ষতি করতে পারে। সারণি ২.১-এর ক্ষারকগুলির মধ্যে কোনগুলি ক্ষার?

এখন যেহেতু আমরা চিহ্নিত করেছি যে সব অ্যাসিড $H^{+}(aq)$ উৎপন্ন করে এবং সব ক্ষারক $OH^{-}(aq)$ উৎপন্ন করে, আমরা প্রশমন বিক্রিয়াটি নিম্নরূপ দেখতে পারি -

$ \begin{aligned} & \text{ অ্যাসিড + ক্ষারক } \to \text{ লবণ + পানি } \\ & H X+M OH \to MX+HOH \\ & H^{+}(aq)+OH^{-}(aq) \to H_2 O(l) \end{aligned} $

আসুন দেখি যখন পানির সাথে একটি অ্যাসিড বা ক্ষারক মেশানো হয় তখন কী জড়িত।

চিত্র ২.৫ ঘনীভূত অ্যাসিড ও ক্ষারক ধারণকারী পাত্রে প্রদর্শিত সতর্কতা চিহ্ন

ক্রিয়াকলাপ ২.১০

• একটি বিকারকে $10 \mathrm{~mL}$ পানি নাও।
• এতে কয়েক ফোঁটা ঘনীভূত $\left(\mathrm{H} _{2} \mathrm{SO} _{4}\right)$ যোগ কর এবং বিকারকটি ধীরে ধীরে ঘুরাও।
• বিকারকের তলদেশ স্পর্শ কর।
• তাপমাত্রার কোনো পরিবর্তন আছে কি?
• এটি একটি তাপোৎপাদী নাকি তাপগ্রাহী প্রক্রিয়া?
• সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড পেলেট দিয়ে উপরোক্ত ক্রিয়াকলাপ পুনরাবৃত্তি কর এবং তোমার পর্যবেক্ষণ রেকর্ড কর।

একটি অ্যাসিড বা ক্ষারক পানিতে দ্রবীভূত করার প্রক্রিয়া অত্যন্ত তাপোৎপাদী। ঘনীভূত নাইট্রিক অ্যাসিড বা সালফিউরিক অ্যাসিড পানির সাথে মেশানোর সময় সতর্কতা অবলম্বন করতে হবে। অ্যাসিডটি সর্বদা ধীরে ধীরে ক্রমাগত নাড়াচাড়া করে পানিতে যোগ করতে হবে। যদি পানিতে ঘনীভূত অ্যাসিড যোগ করা হয়, উৎপন্ন তাপ মিশ্রণটি ছিটকে বেরিয়ে গিয়ে পোড়া সৃষ্টি করতে পারে। অত্যধিক স্থানীয় উত্তাপের কারণে কাচের পাত্রটিও ভেঙে যেতে পারে। ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডের ক্যানে এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড পেলেটের বোতলে সতর্কতা চিহ্ন (চিত্র ২.৫-এ দেখানো) দেখো।

একটি অ্যাসিড বা ক্ষারক পানির সাথে মেশানোর ফলে $(H_3 O^{+} / OH^{-})$ আয়নের প্রতি একক আয়তনে ঘনত্ব হ্রাস পায়। এমন একটি প্রক্রিয়াকে মিশ্রণ তরলীকরণ বলে এবং অ্যাসিড বা ক্ষারকটিকে তরলীকৃত বলা হয়।

২.৩ অ্যাসিড বা ক্ষারক দ্রবণ কতটা শক্তিশালী?

আমরা জানি কিভাবে অ্যাসিড-ক্ষারক নির্দেশক ব্যবহার করে একটি অ্যাসিড ও একটি ক্ষারকের মধ্যে পার্থক্য করা যায়। আমরা পূর্ববর্তী বিভাগে মিশ্রণ তরলীকরণ এবং দ্রবণে $H^{+}$ বা $OH^{-}$ আয়নের ঘনত্ব হ্রাস সম্পর্কেও শিখেছি। আমরা কি পরিমাণগতভাবে একটি দ্রবণে উপস্থিত এই আয়নের পরিমাণ নির্ণয় করতে পারি? আমরা কি বিচার করতে পারি একটি প্রদত্ত অ্যাসিড বা ক্ষারক কতটা শক্তিশালী?

আমরা একটি সার্বজনীন নির্দেশক ব্যবহার করে এটি করতে পারি, যা বিভিন্ন নির্দেশকের মিশ্রণ। সার্বজনীন নির্দেশক একটি দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়নের বিভিন্ন ঘনত্বে বিভিন্ন বর্ণ দেখায়।

একটি দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়ন ঘনত্ব পরিমাপের জন্য একটি স্কেল, যাকে $pH$ স্কেল বলা হয়, তৈরি করা হয়েছে। $pH$-এ $p$ জার্মান ভাষায় ‘potenz’ বোঝায়, যার অর্থ ক্ষমতা। $pH$ স্কেলে আমরা সাধারণত $pH$ 0 (অত্যন্ত অম্লীয়) থেকে 14 (অত্যন্ত ক্ষারকীয়) পর্যন্ত পরিমাপ করতে পারি। $pH$ কে শুধুমাত্র একটি সংখ্যা হিসেবে ভাবা উচিত যা একটি দ্রবণের অম্লীয় বা ক্ষারকীয় প্রকৃতি নির্দেশ করে। হাইড্রোনিয়াম আয়ন ঘনত্ব যত বেশি, $pH$ মান তত কম।

একটি নিরপেক্ষ দ্রবণের $pH$ হল 7। $pH$ স্কেলে 7-এর কম মান একটি অম্লীয় দ্রবণ নির্দেশ করে। $pH$ মান 7 থেকে 14 পর্যন্ত বৃদ্ধি পেলে, এটি দ্রবণে $OH^{-}$ আয়ন ঘনত্ব বৃদ্ধি নির্দেশ করে, অর্থাৎ ক্ষারের শক্তি বৃদ্ধি (চিত্র ২.৬)। সাধারণত সার্বজনীন নির্দেশক দিয়ে আপ্লুত কাগজ $pH$ পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়।

চিত্র ২.৬ $pH$-এর পরিবর্তনের সাথে $H^{+}(aq)$ ও $OH^{-}(aq)$ আয়নের ঘনত্বের পরিবর্তন

ক্রিয়াকলাপ ২.১১

• সারণি ২.২-এ দেওয়া দ্রবণগুলির $pH$ মান পরীক্ষা কর।
• তোমার পর্যবেক্ষণ রেকর্ড কর।
• তোমার পর্যবেক্ষণের ভিত্তিতে প্রতিটি পদার্থের প্রকৃতি কী?

সারণি ২.২

চিত্র ২.৭ কিছু সাধারণ পদার্থের $pH$ একটি $pH$ কাগজে দেখানো হয়েছে (বর্ণগুলি শুধুমাত্র একটি মোটামুটি নির্দেশিকা)

অ্যাসিড ও ক্ষারকের শক্তি যথাক্রমে উৎপন্ন $H^{+}$ আয়ন ও $OH^{-}$ আয়নের সংখ্যার উপর নির্ভর করে। যদি আমরা একই ঘনমাত্রার হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ও অ্যাসিটিক অ্যাসিড নিই, ধরা যাক এক মোলার, তবে এগুলি বিভিন্ন পরিমাণ হাইড্রোজেন আয়ন উৎপন্ন করে। যেসব অ্যাসিড বেশি $H^{+}$ আয়ন দেয় তাদের প্রাবল্য অ্যাসিড বলে, এবং যেসব অ্যাসিড কম $H^{+}$ আয়ন দেয় তাদের দুর্বল অ্যাসিড বলে। তুমি কি এখন বলতে পার দুর্বল ও প্রাবল্য ক্ষারক কী?

২.৩.১ দৈনন্দিন জীবনে $\mathrm{pH}$-এর গুরুত্ব

উদ্ভিদ ও প্রাণীরা কি $\mathrm{pH}$ সংবেদনশীল?

আমাদের দেহ $pH$ পরিসীমা ৭.০ থেকে ৭.৮ এর মধ্যে কাজ করে। জীবন্ত জীবগুলি শুধুমাত্র $pH$ পরিবর্তনের একটি সংকীর্ণ পরিসরে বেঁচে থাকতে পারে। যখন বৃষ্টির পানির $pH$ ৫.৬-এর কম হয়, তখন তাকে অ্যাসিড বৃষ্টি বলে। যখন অ্যাসিড বৃষ্টি নদীতে প্রবাহিত হয়, তখন এটি নদীর পানির $pH$ কমিয়ে দেয়। এমন নদীতে জলজ জীবনের বেঁচে থাকা কঠিন হয়ে পড়ে।

তুমি কি জান?

অন্যান্য গ্রহে অ্যাসিড শুক্রের বায়ুমণ্ডল সালফিউরিক অ্যাসিডের ঘন সাদা ও হলদেটে মেঘ দিয়ে গঠিত। তুমি কি মনে কর এই গ্রহে জীবন থাকতে পারে?

তোমার বাড়ির পিছনের বাগানের মাটির pH কত?

উদ্ভিদগুলির সুস্থ বৃদ্ধির জন্য একটি নির্দিষ্ট $pH$ পরিসীমা প্রয়োজন। একটি উদ্ভিদের সুস্থ বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় $pH$ জানতে, তুমি বিভিন্ন স্থান থেকে মাটি সংগ্রহ করে নীচের ক্রিয়াকলাপ ২.১২-এ বর্ণিত পদ্ধতিতে $pH$ পরীক্ষা করতে পার। এছাড়াও, তুমি যে অঞ্চল থেকে মাটি সংগ্রহ করেছ সেখানে কোন কোন উদ্ভিদ বাড়ছে তা নোট করতে পার।

ক্রিয়াকলাপ ২.১২

• একটি টেস্ট টিউবে প্রায় $2 g$ মাটি নাও এবং এতে $5 mL$ পানি যোগ কর।
• টেস্ট টিউবের বিষয়বস্তু ঝাঁকাও।
• বিষয়বস্তু ছেঁকে ফেল এবং ফিল্ট্রেটটি একটি টেস্ট টিউবে সংগ্রহ কর।
• সার্বজনীন নির্দেশক কাগজের সাহায্যে এই ফিল্ট্রেটের pH পরীক্ষা কর।
• তোমার অঞ্চলে উদ্ভিদের বৃদ্ধির জন্য আদর্শ মাটি $pH$ সম্পর্কে তুমি কী সিদ্ধান্ত নিতে পার?\

আমাদের পরিপাকতন্ত্রে pH

এটি খুবই আকর্ষণীয় যে আমাদের পাকস্থলী হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড উৎপন্ন করে। এটি পাকস্থলীর ক্ষতি না করে খাবার হজম করতে সাহায্য করে। অজীর্ণ অবস্থায় পাকস্থলী অত্যধিক অ্যাসিড উৎপন্ন করে এবং এটি ব্যথা ও জ্বালা সৃষ্টি করে। এই ব্যথা থেকে মুক্তি পেতে, মানুষ অ্যান্টাসিড নামক ক্ষারক ব্যবহার করে। এই অধ্যায়ের শুরুতে তোমার দ্বারা একটি এমন প্রতিকার অবশ্যই পরামর্শ দেওয়া হয়েছিল। এই অ্যান্টাসিডগুলি অতিরিক্ত অ্যাসিডকে প্রশমিত করে। ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইড