রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে দ্রবণের ঘনমাত্রা সঠিকভাবে জানা থাকে, তাকে প্রমাণ দ্রবণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ল্যাবরেটরিতে রাসায়নিক দ্রব্যের পরিমিত ব্যবহারের গুরুত্ব অপরিসীম। রাসায়নিক দ্রব্যাদির অতিরিক্ত ব্যবহার পরিবেশ দূষণ বৃদ্ধি করে এবং ব্যবহৃত বর্জ্যের নিরাপদ নিষ্কাশন কঠিন করে তোলে। তাছাড়া অপ্রয়োজনীয় ব্যবহারে মূল্যবান রাসায়নিক দ্রব্যের অপচয় ঘটে এবং আর্থিক ক্ষতি হয়। পরিমিত পরিমাণ ব্যবহারের ফলে বিক্রিয়া সুষ্ঠুভাবে ও নিরাপদে সম্পন্ন করা যায়, ক্ষতিকর গ্যাসের নির্গমন হ্রাস পায় এবং দুর্ঘটনার ঝুঁকি অনেকাংশে কমে আসে। তাই পরিবেশের সুরক্ষা, নিরাপত্তা ও মিতব্যয়িতার স্বার্থে পরিমিত ব্যবহার অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অনিকের দ্রবণের ক্ষেত্রে:
   দ্রব্যের ভর, $w = 1.0589\text{ g}$
   $\text{Na}_2\text{CO}_3$-এর আণবিক ভর, $M = (23 \times 2) + 12 + (16 \times 3) = 106\text{ g/mol}$
   দ্রবণের আয়তন, $V = 100\text{ mL} = 0.1\text{ L}$

   অতএব, অনিকের প্রস্তুতকৃত দ্রবণের মোলার ঘনমাত্রা,
   $S = \frac{1000 \times w}{M \times V(\text{mL})} = \frac{1000 \times 1.0589}{106 \times 100} \approx 0.0999\text{ M} \approx 0.1\text{ M}$

   $\text{Na}_2\text{CO}_3$ তীব্র ক্ষার ($\text{NaOH}$) এবং মৃদু এসিড ($\text{H}_2\text{CO}_3$) থেকে উৎপন্ন একটি ক্ষারধর্মী লবণ। জলীয় দ্রবণে কার্বনেট আয়নের আর্দ্রবিশ্লেষণ ঘটে:
   $\text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^-$
   এখানে $K_{a2} (\text{H}_2\text{CO}_3) \approx 4.7 \times 10^{-11}$ এবং $K_w = 1.0 \times 10^{-14}$।
   আর্দ্রবিশ্লেষণ ধ্রুবক, $K_h = \frac{K_w}{K_{a2}} = \frac{10^{-14}}{4.7 \times 10^{-11}} \approx 2.13 \times 10^{-4}$
   তাহলে দ্রবণে $[\text{OH}^-] = \sqrt{K_h \times C} = \sqrt{2.13 \times 10^{-4} \times 0.0999} \approx 4.61 \times 10^{-3}\text{ M}$
   অতএব, $\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] = -\log(4.61 \times 10^{-3}) \approx 2.34$
   সুতরাং, দ্রবণের $\text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 2.34 = 11.66$

   [বিকল্প সরলীকৃত গণনা: দ্বিক্ষারকীয় ক্ষার হিসেবে সরাসরি বিবেচনা করলে,
   $[\text{OH}^-] = 2 \times S = 2 \times 0.0999\text{ M} = 0.1998\text{ M}$
   $\text{pOH} = -\log(0.1998) \approx 0.70$
   $\text{pH} = 14 - 0.70 = 13.30$]

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের অনিকের প্রস্তুতকৃত দ্রবণটি প্রমাণ দ্রবণ হিসেবে অধিক গ্রহণযোগ্য।

   যুক্তি:
   ১. ব্যবহৃত প্রাইমারি স্ট্যান্ডার্ড পদার্থ: অনিক $\text{Na}_2\text{CO}_3$ এবং তুলি $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ব্যবহার করেছে। দুটি পদার্থই প্রাইমারি স্ট্যান্ডার্ড পদার্থ, কারণ এদের বিশুদ্ধ অবস্থায় পাওয়া যায় এবং এরা বায়ুমণ্ডলের উপাদান (যেমন: জলীয় বাষ্প, অক্সিজেন) দ্বারা সহজে আক্রান্ত হয় না।

   ২. ব্যালেন্সের সূক্ষ্মতা ও পরিমাপের যথার্থতা: প্রমাণ দ্রবণের প্রধান শর্ত হলো এর ঘনমাত্রা অত্যন্ত নিখুঁত ও সঠিকভাবে জানা থাকতে হবে।

   • তুলি দ্রবণের দ্রাব পরিমাপের জন্য ২-ডিজিট (Two-digit) ব্যালেন্স ব্যবহার করেছে, যার সংবেদনশীলতা $\pm 0.01\text{ g}$ পর্যন্ত। ফলে এতে পরিমাপে ত্রুটির হার বেশি থাকে।
   • অনিক ৪-ডিজিট (Four-digit) ব্যালেন্স ব্যবহার করেছে, যার সংবেদনশীলতা $\pm 0.0001\text{ g}$ পর্যন্ত। এর ফলে অনিকের মেপে নেওয়া ভরটি অত্যন্ত নির্ভুল ও সূক্ষ্ম হয়েছে।

   যেহেতু প্রমাণ দ্রবণ তৈরির অন্যতম প্রধান শর্ত হলো দ্রবের ভর সঠিকভাবে পরিমাপ করা এবং ৪-ডিজিট ব্যালেন্সে পরিমাপের অনিশ্চয়তা বা ত্রুটি অনেক কম, তাই তুলির তুলনায় অনিকের প্রস্তুতকৃত দ্রবণটির ঘনমাত্রা অধিক সূক্ষ্ম ও সুনির্দিষ্ট।

   অতএব, উদ্দীপকের অনিকের দ্রবণটি প্রমাণ দ্রবণ হিসেবে অধিক গ্রহণযোগ্য।