পাঠ ৬ / ১০অনুচ্ছেদ ১.৬, ১.৬.১

বুনসেন বার্নার ও তাপ দেওয়ার কৌশলBunsen flame zones & heating techniques

রসায়ন ল্যাবের সবচেয়ে চেনা যন্ত্র বুনসেন বার্নার (Bunsen burner)। একটি সাদা চীনামাটির পাত্র (porcelain dish) চিমটা দিয়ে ধরে তার শিখায় (flame) ধরো — প্রথমে বার্নারের বায়ু ছিদ্র (air hole) বন্ধ রেখে, তারপর খুলে:

বায়ু ছিদ্র (air hole): বন্ধ (closed)

শিখা (flame): হলুদ, দীপ্তিমান (luminous)
পাত্রের তলায় কালি (soot): 0%

বায়ু ছিদ্রের স্লাইডার ঠিক করো, তারপর “পাত্র শিখায় ধরো” চাপো।

বায়ু ছিদ্র (air hole) বন্ধ রেখে পাত্রটি শিখায় (flame) ধরো — যতক্ষণ না তলা কালো হয়।
পাত্র মুছে ফেলো, বায়ু ছিদ্র পুরো খোলো, তারপর আবার অন্তত 3 সেকেন্ড ধরো।
বোনাস: কালিমাখা (sooty) পাত্র নীল শিখায় ধরে রাখো — কালির কী হয়?

গ্যাস একই, বার্নারও একই। তাহলে একটি শিখা হলুদ আর পাত্রে কালি (soot) ফেলে, অন্যটি নীল আর পাত্র ঝকঝকে রাখে কেন? কোনটি বেশি গরম, আর ল্যাবে কোন কাজে কোনটি — বা আদৌ শিখা নয়, অন্য কিছু — ব্যবহার করতে হয়?

অধ্যায় ২-এর শিখা পরীক্ষা (flame test) পাঠে তুমি দেখেছ বায়ু ছিদ্র খুললে শিখা হলুদ থেকে নীল হয়। এই পাঠে আরও গভীরে যাব — শিখার ভেতরে কী ঘটে, কোথায় কত গরম, আর সেই জ্ঞান দিয়ে কীভাবে নিরাপদে তাপ দিতে হয়:

দহন (combustion) — সম্পূর্ণ (complete) ও অসম্পূর্ণ (incomplete)
বুনসেন বার্নারের অংশ (parts) ও বায়ু ছিদ্রের কাজ
অদীপ্ত শিখা (non-luminous flame) ও তার অঞ্চল (zones)
দীপ্তিমান শিখা (luminous flame) — হলুদ আলো আসে কোথা থেকে
নিরাপদে জ্বালানো (lighting), স্ট্রাইক-ব্যাক (strike-back) ও স্পিরিট ল্যাম্প (spirit lamp)
বিভিন্ন যন্ত্রে তাপ দেওয়ার কৌশল (heating techniques)
শুষ্ককারক (drying agent) ও নিরুদক (dehydrating agent)
এবার নিজে করে দেখো — ভার্চুয়াল ল্যাব (virtual lab)

ধাপ ১: দহন — সম্পূর্ণ ও অসম্পূর্ণ

কোনো জ্বালানি (fuel) অক্সিজেনের (oxygen, O₂) সঙ্গে বিক্রিয়া করে তাপ (heat) আর আলো (light) দিলে তাকে দহন (combustion) বলে। আমাদের দেশের পাইপলাইনের প্রাকৃতিক গ্যাসের (natural gas) প্রায় 95%-এর বেশিই মিথেন (methane, CH₄)। যথেষ্ট অক্সিজেন পেলে মিথেন পুরোপুরি পুড়ে কার্বন ডাইঅক্সাইড (carbon dioxide) আর পানি হয়:

\mathrm{CH_4 + 2O_2 \longrightarrow CO_2 + 2H_2O}, \qquad \Delta H = -890\ \text{kJ mol}^{-1}

একে বলে সম্পূর্ণ দহন (complete combustion)। গ্যাসের ক্ষেত্রে মোল আর আয়তন (volume) একই অনুপাতে চলে (অ্যাভোগাড্রোর সূত্র, Avogadro’s law), তাই 1 আয়তন মিথেনের লাগে 2 আয়তন O₂। কিন্তু বাতাসে (air) O₂ মাত্র 20.95%, তাই লাগে প্রায় সাড়ে নয় গুণ বাতাস:

\frac{2}{0.2095} \approx 9.5 \ \text{volumes of air per volume of } \mathrm{CH_4}

অক্সিজেন কম পেলে দহন অসম্পূর্ণ (incomplete) হয় — তৈরি হয় বিষাক্ত কার্বন মনোক্সাইড (carbon monoxide, CO), হাইড্রোজেন (hydrogen, H₂), আর অক্সিজেন আরও কম হলে কার্বনের কণা বা কালি (soot, C)। তাপও বেরোয় কম। নিচে নিজে বাতাসের পরিমাণ বদলে দেখো:

1 আয়তন গ্যাসের (gas) সঙ্গে বাতাস (air): 6.00 আয়তন → O₂ = 1.26 mol প্রতি mol CH₄

CH₄ + 1.26 O₂ → CO + 0.49 H₂ + 1.51 H₂O

C — কালি (soot)

CO (বিষাক্ত)

H₂

0.49

H₂O

1.51

CO₂

বাড়তি O₂

মান: mol, প্রতি 1 mol CH₄ (সরলীকৃত ক্রম, simplified order)

দহনের ধরন (combustion): অসম্পূর্ণ (incomplete)
নির্গত তাপ (heat released): 469 kJ / mol CH₄

53%

কালি নেই, কিন্তু দহন অসম্পূর্ণ (incomplete): CO আর H₂ রয়ে গেছে, তাপও কম বেরোচ্ছে।

খুব কম বাতাস (air) দাও — কী তৈরি হয়?
বুনসেনের নলে (barrel) যতটা বাতাস মেশে — 3 আয়তন (volumes) — সেখানে স্লাইডার রাখো।
পূর্ণ দহনের (complete combustion) জন্য কতটা বাতাস লাগে, খুঁজে বের করো।

নিজে যাচাই করো

1 লিটার মিথেন পুরোপুরি পোড়াতে মোটামুটি কত লিটার বাতাস লাগবে?

ধাপ ২: বুনসেন বার্নারের অংশ ও বায়ু ছিদ্র

১৮৫৫ সালে জার্মান রসায়নবিদ রবার্ট বুনসেন (Robert Bunsen) আর তাঁর কারিগর পিটার দেসাগা (Peter Desaga) এই বার্নার তৈরি করেন। এর মূল অংশ তিনটি — গোড়া (base) যেখানে গ্যাসের নল (gas inlet) লাগে, বায়ু ছিদ্রওয়ালা নল (barrel), আর নলের গায়ে ঘোরানো যায় এমন বায়ু নিয়ন্ত্রক রিং বা কলার (collar)।

গ্যাস (gas) সরু মুখ (jet) দিয়ে জোরে বেরিয়ে নলে (barrel) ঢোকে, আর সেই টানে বায়ু ছিদ্র (air hole) দিয়ে বাইরের বাতাস (air) ভেতরে চলে আসে। নলের ভেতরেই দুটো মিশে যায়, তারপর মুখে গিয়ে জ্বলে। কলার (collar) ঘুরিয়ে ছিদ্র ছোট-বড় করলে কতটা বাতাস আগে থেকে মিশবে (premix) তা বদলায় — এটাই শিখার রং আর তাপমাত্রার চাবি।

গ্যাস খুব সরু একটি মুখ (jet) দিয়ে জোরে বেরোয়। দ্রুত চলা গ্যাসের স্রোত পাশ থেকে বাতাস টেনে নেয় — স্প্রে বোতল যেভাবে তরল টেনে তোলে। তাই বায়ু ছিদ্র খোলা থাকলে নলের ভেতরেই গ্যাসের সঙ্গে বাতাস মিশে যায় (premixing)। পুরো খোলা ছিদ্রে মোটামুটি 1 আয়তন গ্যাসে 3 আয়তন বাতাস মেশে — দরকারের (9.5) মাত্র তিন ভাগের এক ভাগ! ওপরের মিশ্রণ-যন্ত্রে 3-এ রেখে দেখো: তৈরি হয় CO আর H₂। বাকি অক্সিজেন শিখা পায় চারপাশের বাতাস থেকে। এই দুই ধাপে পোড়ার কারণেই নীল শিখার ভেতরে আর বাইরে দুটি আলাদা অংশ দেখা যায়।

নিজে যাচাই করো

কলার ঘুরিয়ে বায়ু ছিদ্র বন্ধ করলে আসলে কী বদলায়?

ধাপ ৩: অদীপ্ত শিখা ও তার অঞ্চল

বায়ু ছিদ্র খোলা থাকলে পাওয়া যায় অদীপ্ত শিখা (non-luminous flame) — বইয়ের ভাষায় অনুজ্জ্বল বা দীপ্তিহীন শিখা। এটি প্রায় স্বচ্ছ, নীলচে-বেগুনি, আর ভেতরে একটি স্পষ্ট উজ্জ্বল নীল কোণ (inner cone)। শিখাটি সব জায়গায় সমান গরম নয়:

অঞ্চল (zone)	কোথায়	কী আছে	তাপমাত্রা (আনুমানিক)
ভেতরের কোণ, অদগ্ধ গ্যাস (unburnt gas cone)	নীল কোণের ভেতরটা	এখনো না-জ্বলা গ্যাস-বায়ুর মিশ্রণ	≈ 300 °C
বিজারণ অঞ্চল (reducing zone)	কোণের আগার কাছে	CO আর H₂ — অক্সিজেন টেনে নেয়	≈ 1400 °C
সবচেয়ে গরম অঞ্চল (hottest region)	কোণের আগার ঠিক ওপরে	সবে পোড়া গরম গ্যাস	≈ 1500 °C
জারণ অঞ্চল (oxidising zone)	বাইরের আবরণ (outer mantle)	বাইরের বাতাস — বাড়তি O₂	≈ 1100–1400 °C, ওপরে কমে

বিজারণ অঞ্চলের CO আর H₂ ধাতুর অক্সাইড থেকে অক্সিজেন কেড়ে নিতে পারে (যেমন CuO → Cu), আর জারণ অঞ্চলে বাড়তি O₂ পদার্থকে জারিত (oxidise) করে — তাই নাম দুটি। একটি থার্মোকাপল (thermocouple, তাপমাত্রা মাপার তার) শিখার ভেতরে সরিয়ে নিজে মাপো:

থার্মোকাপলের পাঠ (thermocouple reading)

≈ 140 °C

শিখার বাইরে (outside the flame)

শিখার কিনারা থেকে সরলেই তাপমাত্রা দ্রুত নামে।

উচ্চতা (height): 45 mmপাশে (sideways): 16 mm

ছবিতে টেনে বা স্লাইডার দিয়ে থার্মোমিটার সরাও। তাপমাত্রাগুলো আনুমানিক (illustrative, ± 100 °C) — গ্যাসের প্রবাহ বদলালে মানও বদলায়।

ভেতরের নীল কোণের (inner cone) মাঝখানে থার্মোমিটার ধরো।
কোণের আগায় (tip of the cone) বিজারণ অঞ্চল (reducing zone) খুঁজে বের করো।
সবচেয়ে গরম জায়গাটা খুঁজে বের করো।
বাইরের জারণ অঞ্চলে (oxidising zone) মাপো — ওপরে উঠলে তাপমাত্রা কী হয়?
বায়ু ছিদ্র (air hole) বন্ধ করে দীপ্তিমান শিখার (luminous flame) সবচেয়ে গরম জায়গা খোঁজো।

ভেতরের কোণটা যে সত্যিই ঠান্ডা, তার একটা পুরোনো প্রমাণ আছে। একটি পুরু কাগজের কার্ড বা চওড়া কাঠি এক সেকেন্ডের জন্য শিখার মধ্য দিয়ে আড়াআড়ি ধরো, তারপর ওপর থেকে দেখো:

কার্ডের উচ্চতা (height above the mouth): 10 mm

স্লাইডার দিয়ে উচ্চতা ঠিক করো, তারপর কার্ডটি 1 সেকেন্ডের জন্য শিখার (flame) মধ্য দিয়ে ধরো।

কার্ডটি ভেতরের কোণের (inner cone) উচ্চতায় ধরো (ধরো 5–15 mm) — পোড়া দাগের আকার কেমন?
এবার কোণের আগার ওপরে (35 mm-এর বেশি) ধরে তুলনা করো।

বোর্ডের উত্তর আর আসল মান: বই আর বোর্ডের প্রশ্নে (MCQ) জারণ অঞ্চলের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 1570 °C — পরীক্ষায় এটাই লিখবে। কিন্তু প্রাকৃতিক গ্যাসের বুনসেন শিখায় মাপলে সবচেয়ে গরম জায়গাও ≈ 1500 °C, আর সেটা বাইরের আবরণে নয়, ভেতরের কোণের আগার ঠিক ওপরে। (মিথেন-বাতাসের তাত্ত্বিক সর্বোচ্চ, adiabatic flame temperature, ≈ 1950 °C — বাস্তবে চারপাশে তাপ হারায় বলে এর অনেক নিচে থাকে।)

নিজে যাচাই করো

কাচের নল বাঁকাতে চাও। নলটি শিখার কোন জায়গায় ধরবে?

ধাপ ৪: দীপ্তিমান শিখা — হলুদ আলো কোথা থেকে

বায়ু ছিদ্র বন্ধ করলে নলে কোনো বাতাস মেশে না। গ্যাস শুধু শিখার কিনারায় বাইরের বাতাস পায়, তাই ভেতরের দিকে মিথেন অক্সিজেন ছাড়াই গরম হয়ে ভেঙে যায় — তৈরি হয় অতি ছোট কার্বনের কণা (soot particles)। শিখার তাপে এই কঠিন কণাগুলো জ্বলন্ত কয়লা বা বাল্বের ফিলামেন্টের মতো ভাস্বর (incandescent) হয়ে হলুদ আলো দেয়। এটিই দীপ্তিমান শিখা (luminous flame, বইয়ের ভাষায় উজ্জ্বল শিখা)।

বইয়ে লেখা আছে, কার্বন কণা আলো “প্রতিফলিত” (reflect) করে বলে শিখা উজ্জ্বল — এটা ঠিক নয়। কণাগুলো অন্য কোথাও থেকে আলো ফেরত দিচ্ছে না, নিজেরাই গরমে আলো ছাড়ছে। তাই এর বর্ণালিও বাল্বের মতো অবিচ্ছিন্ন (continuous spectrum)।

দীপ্তিমান শিখায়ও অঞ্চল আছে — গোড়ায় পাতলা নীল অংশ (blue base), মাঝখানে না-জ্বলা গ্যাসের অন্ধকার অংশ (dark zone), তার ওপরে হলুদ উজ্জ্বল অংশ (luminous zone), আর সবার বাইরে পাতলা ক্ষীণ আবরণ (outer faint zone)। ওপরের থার্মোমিটারে “বায়ু ছিদ্র বন্ধ” চেপে মেপে দেখো — সবচেয়ে গরম জায়গাও ≈ 1000 °C।

বৈশিষ্ট্য	দীপ্তিমান শিখা (luminous)	অদীপ্ত শিখা (non-luminous)
বায়ু ছিদ্র	বন্ধ	খোলা
রং	হলুদ, উজ্জ্বল, কাঁপে	নীল, প্রায় স্বচ্ছ, স্থির
দহন	অসম্পূর্ণ — কালি তৈরি হয়	প্রায় সম্পূর্ণ
সর্বোচ্চ তাপমাত্রা	≈ 1000 °C	≈ 1500 °C
পাত্রে কালি	পড়ে	পড়ে না
ব্যবহার	বার্নার অলস থাকলে (চোখে পড়ে বলে নিরাপদ)	তাপ দেওয়া, কাচের কাজ, শিখা পরীক্ষা

নিজে যাচাই করো

দীপ্তিমান শিখা হলুদ আলো দেয় কেন?

ধাপ ৫: নিরাপদে জ্বালানো, স্ট্রাইক-ব্যাক ও স্পিরিট ল্যাম্প

শিখা বার্নারের মুখে স্থির থাকে কেন? নলের মুখ দিয়ে গ্যাস-বায়ুর মিশ্রণ একটা বেগে বেরিয়ে আসে, আর শিখা উল্টো দিকে মিশ্রণের ভেতরে এগোতে চায় — মিথেন-বাতাসের শিখা বড়জোর ≈ 0.4 m/s বেগে। দুটো বেগ শিখার কিনারায় মিলে যায় বলে শিখা মুখে বসে থাকে।

গ্যাস খুব কমিয়ে বায়ু ছিদ্র খোলা রাখলে মিশ্রণের বেগ শিখার বেগের চেয়ে কমে যায় — শিখা নল বেয়ে নিচে নেমে গ্যাসের সরু মুখে জ্বলতে থাকে। একে বলে স্ট্রাইক-ব্যাক (strike-back)। লক্ষণ: গর্জন, নলের তলায় সবুজাভ ছোট শিখা, নল খুব গরম, CO তৈরি হয়। করণীয়: সঙ্গে সঙ্গে গ্যাস বন্ধ, নল ঠান্ডা হতে দেওয়া, বায়ু ছিদ্র বন্ধ করে আবার জ্বালানো।
গ্যাস আর বাতাস দুটোই খুব বেশি হলে মিশ্রণ এত জোরে বেরোয় যে শিখা মুখ থেকে উঠে যায় (লিফট-অফ, lift-off) এবং নিভেও যেতে পারে — তখন না-জ্বলা গ্যাস ঘরে ছড়ায়।

জ্বালানোর নিয়ম: বায়ু ছিদ্র বন্ধ → দেশলাই বা লাইটার জ্বেলে মুখের পাশে ধরো → তারপর গ্যাস চাবি খোলো → শিখা জ্বললে বায়ু ছিদ্র ধীরে খোলো। আগে গ্যাস খুলে পরে আগুন খুঁজলে জমে থাকা গ্যাস দপ করে জ্বলে ওঠে। জ্বলন্ত বার্নার কখনো একা ফেলে যাবে না।

গ্যাস চাবি (gas tap): বন্ধ (off)বায়ু ছিদ্র (air hole): 50%

জ্বালানোর নিয়ম: (১) বায়ু ছিদ্র বন্ধ, (২) দেশলাই জ্বেলে মুখের পাশে ধরো, (৩) তারপর গ্যাস চাবি খোলো।

কখন স্ট্রাইক-ব্যাক বা লিফট-অফ হবে, এখানে তার সীমা সরল করে দেখানো (simplified thresholds)।

ঠিক নিয়মে বার্নার জ্বালাও (বায়ু ছিদ্র বন্ধ → আগুন → গ্যাস)।
বায়ু ছিদ্র খুলে নীল শিখা (non-luminous flame) করো।
বায়ু ছিদ্র খোলা রেখে গ্যাস খুব কমাও — স্ট্রাইক-ব্যাক (strike-back) হলে গ্যাস বন্ধ করে ঠিক করো।
গ্যাস আর বায়ু দুটোই সর্বোচ্চ করে লিফট-অফ (lift-off) দেখো।

স্পিরিট ল্যাম্প (spirit lamp): যেখানে গ্যাস নেই, সেখানে অল্প তাপের জন্য সলতে (wick) লাগানো কাচ বা ধাতুর প্রদীপ। জ্বালানি মিথিলেটেড স্পিরিট (methylated spirit) — প্রধানত ইথানল (ethanol), সঙ্গে খাওয়ার অযোগ্য করতে মেশানো বিষাক্ত মিথানল (methanol) আর রং; অনুপাত দেশ ও ব্র্যান্ডভেদে আলাদা।

\mathrm{C_2H_5OH + 3O_2 \longrightarrow 2CO_2 + 3H_2O}

এর শিখা ছোট, প্রায় অদীপ্ত, কিন্তু বুনসেনের চেয়ে অনেক কম তাপ দেয়। নেভাতে ফুঁ নয়, ঢাকনা (cap) দিয়ে ঢাকতে হয়; জ্বলন্ত অবস্থায় কখনো স্পিরিট ভরবে না।

নিজে যাচাই করো

বার্নারে স্ট্রাইক-ব্যাক হলে প্রথমেই কী করবে?

ধাপ ৬: বিভিন্ন যন্ত্রে তাপ দেওয়ার কৌশল

ল্যাবে কখনো অল্প, কখনো খুব বেশি তাপ লাগে — আর পাত্রটা কাচের না চীনামাটির, ভেতরের জিনিস দাহ্য (flammable) কি না, তার ওপর নির্ভর করে কীভাবে তাপ দেবে।

টেস্টটিউব (test tube): টেস্টটিউব হোল্ডার (holder) দিয়ে ধরে প্রায় 45° কাত করে, মুখ নিজের বা পাশের কারও দিকে নয়। ছোট নীল শিখায়, তরলের ওপরের দিক থেকে শুরু করে ধীরে নিচে, আর আস্তে নাড়াতে নাড়াতে। না নাড়ালে কী হয়? পরিষ্কার মসৃণ কাচে বুদবুদ (bubble) শুরু হওয়ার জায়গা পায় না, তাই পানি 100 °C পেরিয়েও ফোটে না — অতিতপ্ত (superheated) হয়। তারপর হঠাৎ একসঙ্গে ফুটে তরল ছিটকে বের করে দেয়। একে বলে বাম্পিং (bumping)।

টেস্টটিউবে 3 mL পানি। কীভাবে ধরবে বেছে নিয়ে “তাপ দাও” চাপো।

অতিতাপের মান আনুমানিক (illustrative); সময় দ্রুত করে দেখানো (sped up)।

টিউব স্থির রেখে তাপ দাও — কী হয়?
এবার নাড়িয়ে বা ফুটন্ত পাথর (boiling chip) দিয়ে শান্তভাবে ফোটাও।

হিসাবটা দেখো: 3 g পানি মাত্র 4 °C অতিতপ্ত হলে বাড়তি তাপ $3 \times 4.18 \times 4 = 50$ J। পানির বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ (latent heat) 2256 J/g, তাই প্রায় 0.022 g পানি মুহূর্তে বাষ্প হয় — 100 °C-এ এর আয়তন প্রায় 38 mL, টিউবের তরলের দশ গুণেরও বেশি! এজন্যই নাড়ানো বা ফুটন্ত পাথর (boiling chip) — ছিদ্রময় চীনামাটির ছোট টুকরা — দিতে হয়।

বিকার (beaker) ও কনিকেল ফ্লাস্ক (conical flask): কখনো সরাসরি শিখায় নয়। তেপায়া স্ট্যান্ডের (tripod stand) ওপর সিরামিক-কেন্দ্রের তারজালি (ceramic-centre wire gauze) রেখে তার ওপর পাত্র — তারজালি তাপ ছড়িয়ে দেয়, পাত্রের এক জায়গা অতিরিক্ত গরম হয়ে ফাটে না। (পুরোনো বইয়ের “অ্যাসবেস্টস তারজালি” এখন নিষিদ্ধ — নিচে দেখো।) কনিকেল ফ্লাস্কে দ্রবণের আয়তন ঠিক রাখতে মুখে একটি ফানেল (funnel) বসানো যায়।

গোলতলি ফ্লাস্ক (round-bottom flask) — তিন পদ্ধতি:

পদ্ধতি	কখন	উদাহরণ (বই থেকে)
ক) ক্ল্যাম্পে আটকে তারজালির ওপর বুনসেন দিয়ে	অদাহ্য (non-flammable) মিশ্রণ, গ্যাস তৈরি	NaCl + গাঢ় H₂SO₄ থেকে HCl গ্যাস
খ) ওয়াটার বাথে (water bath), ≈ 100 °C পর্যন্ত	উদ্বায়ী (volatile) বা দাহ্য জৈব যৌগ	Sn + গাঢ় HCl দিয়ে নাইট্রোবেনজিন থেকে অ্যানিলিন
গ) স্টিম পাতনে (steam distillation) — স্টিম জেনারেটরের বাষ্প দিয়ে	পানিতে অমিশ্রণীয়, উচ্চ স্ফুটনাঙ্কের জৈব যৌগ আলাদা করা	অ্যানিলিন বিশুদ্ধ করা

100 °C-এর বেশি লাগে এমন দাহ্য তরলের জন্য হিটিং ম্যান্টল (heating mantle) বা তেলের বাথ (oil bath) — কোনো খোলা শিখা নয়।

পোর্সেলিন বেসিন ও মুচি (porcelain basin & crucible): বড় চওড়া বেসিনে দ্রবণ ঘন করা (evaporation) হয় তারজালি বা ওয়াটার বাথের ওপর, কাচদণ্ড (glass rod) দিয়ে নেড়ে। কেলাস (crystal) চাইলে পুরো শুকিয়ে না ফেলে কেলাসন বিন্দুতে (crystallisation point — কাচদণ্ডের ফোঁটা ঠান্ডায় কেলাস দেয়) থামতে হয়। ভরভিত্তিক বিশ্লেষণে (gravimetric analysis) অধঃক্ষেপ (precipitate) জ্বালাতে ছোট মুচি বসানো হয় পাইপ-ক্লে ত্রিভুজে (pipe-clay triangle) — শিখা সরাসরি মুচিতে লেগে তাকে লাল-গরম করে। তারপর ডেসিকেটরে ঠান্ডা করে ওজন, আবার তাপ, আবার ওজন — যতক্ষণ না পরপর দুই ওজন 0.0002 g-এর মধ্যে মেলে (স্থির ভর, constant mass)।

ক) বিকার বা কনিকেল ফ্লাস্ক (conical flask) সরাসরি শিখায় নয় — তেপায়ার (tripod) ওপর সিরামিক-কেন্দ্রের তারজালিতে (ceramic-centre wire gauze), যাতে তাপ ছড়িয়ে পড়ে। খ) দাহ্য (flammable) বা উদ্বায়ী (volatile) তরল ওয়াটার বাথে — তাপমাত্রা কখনো 100 °C ছাড়ায় না, আর কাছে কোনো শিখা থাকে না। গ) দ্রবণ ঘন করতে চওড়া মুখের পোর্সেলিন বেসিন (porcelain basin), কাচদণ্ড দিয়ে নাড়তে হয়। ঘ) অধঃক্ষেপকে (precipitate) খুব জোরে তাপ দিতে মুচি (crucible) পাইপ-ক্লে ত্রিভুজে (pipe-clay triangle) — শিখা সরাসরি মুচির গায়ে লাগে।

নিজে যাচাই করো

ইথানলে (স্ফুটনাঙ্ক 78 °C) একটি জৈব যৌগ দ্রবীভূত করতে দ্রবণটি গরম করতে হবে। সবচেয়ে নিরাপদ উপায় কোনটি?

ধাপ ৭: শুষ্ককারক ও নিরুদক

দুটো শব্দ প্রায় এক রকম শোনায়, কিন্তু কাজ আলাদা:

শুষ্ককারক (drying agent, desiccant) আগে থেকেই থাকা পানি বা জলীয় বাষ্প শুষে নেয় — যেমন অনার্দ্র (anhydrous) CaCl₂, অনার্দ্র MgSO₄, সিলিকা জেল (silica gel), P₄O₁₀, গাঢ় H₂SO₄। CaCl₂ পানি টেনে CaCl₂·6H₂O হয়।
নিরুদক (dehydrating agent) কোনো যৌগের অণু থেকে H আর O টেনে বের করে পানি তৈরি করে — যৌগটাই বদলে যায়। যেমন গাঢ় H₂SO₄ চিনিকে কালো কার্বন বানায়:

\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{\text{conc. } H_2SO_4} 12C + 11H_2O}

\mathrm{C_2H_5OH \xrightarrow[\ \approx 170\ ^{\circ}C\ ]{\text{conc. } H_2SO_4} CH_2{=}CH_2 + H_2O}

\mathrm{2CH_3COOH \xrightarrow{P_4O_{10}} (CH_3CO)_2O + H_2O}

গাঢ় H₂SO₄ আর ফসফরাস পেন্টক্সাইড (phosphorus pentoxide — আসল অণু P₄O₁₀, বইয়ে P₂O₅) দুটো কাজই করে। নিচে চারটি পদার্থ দুই রকম পরীক্ষায় ফেলে নিজেই দল ঠিক করো:

একটি পদার্থ (agent) আর একটি পরীক্ষা বেছে “পরীক্ষা করো” চাপো।

পদার্থ	বাতাস শুকায়?	চিনি কালো?	তাহলে…
CaCl₂	?	?	…
SiO₂·xH₂O	?	?	…
H₂SO₄	?	?	…
KCl	?	?	…

চারটি পদার্থের প্রতিটি দুই পরীক্ষাতেই চালাও (0/8) — কোনটি শুষ্ককারক (drying), কোনটি নিরুদক (dehydrating)?

ডেসিকেটর (desiccator) হলো ঢাকনাওয়ালা মোটা কাচের পাত্র — নিচের খোপে শুষ্ককারক (সাধারণত অনার্দ্র CaCl₂ বা রং-বদলানো সিলিকা জেল), ওপরে ছিদ্রওয়ালা চীনামাটির তাক। গরম মুচি বা শুকনো রাসায়নিক এখানে রেখে ঠান্ডা করলে বাতাসের আর্দ্রতা ঢুকতে পারে না।

নিজে যাচাই করো

নিচের কোনটি শুষ্ককারক হিসেবে কাজ করে না?

ধাপ ৮: এবার নিজে করে দেখো

নিচের ভার্চুয়াল ল্যাবে ছয়টি কাজ আছে — প্রতিটির জন্য তাপের উৎস (heat source), পাত্র আর ব্যবস্থা (set-up) তুমি বেছে নেবে, আর ল্যাব আসল সংখ্যা দিয়ে ফল দেখাবে:

ওপরের ট্যাব থেকে কাজ বেছে নাও, বোতাম চেপে ব্যবস্থা ঠিক করো, তারপর চালাও।
ভুল ব্যবস্থাও চেষ্টা করে দেখো — কেন ভুল, তার কারণ আর হিসাব দেখাবে। প্রতিটি চেষ্টা পর্যবেক্ষণ খাতায় (observation notebook) উঠবে।
ছয়টি চ্যালেঞ্জ শেষ করো; প্রতিটি শেষ হলে তার পেছনের নিয়মটা খুলে যাবে।

তাপ দেওয়ার পদ্ধতি বেছে নাও — ভার্চুয়াল ল্যাব

Heating-method chooser lab

↗

কাজ 1: টেস্টটিউবে 3 mL পানি নিরাপদে ফোটাও — কোনো ছিটকানো (bumping) ছাড়া।

টিউব কীভাবে ধরবে (holding)

তাপ দেওয়ার সময় (while heating)

শিখা (flame)

চ্যালেঞ্জ (challenges)

0/6

1. টেস্টটিউবে 3 mL পানি নিরাপদে ফোটাও — কোনো ছিটকানো (bumping) ছাড়া।
2. 50 mL ইথানল (ethanol) 70 °C পর্যন্ত গরম করো — আগুন না লাগিয়ে।
3. কপার সালফেট (CuSO₄) দ্রবণ ঘন করে নীল কেলাস (crystals) বানাও।
4. BaSO₄ অধঃক্ষেপ মুচিতে জ্বালিয়ে স্থির ভর (constant mass) পর্যন্ত আনো।
5. কাচের নল বাঁকাতে শিখার সবচেয়ে গরম জায়গাটা খুঁজে বের করো।
6. ছয়টি পদার্থকে শুষ্ককারক (drying), নিরুদক (dehydrating), দুটোই বা কোনোটাই নয় — এই দলে সাজাও।

পর্যবেক্ষণ খাতা (observation notebook)

এখনো কিছু লেখা হয়নি। একটি কাজ বেছে ব্যবস্থা (set-up) ঠিক করো, তারপর চালাও — প্রতিটি চেষ্টা এখানে উঠবে।

বই পড়ার সময় সাবধান — এই অংশে পাঠ্যবইয়ে কিছু ভুল ও পুরোনো তথ্য আছে:

“আলোর প্রতিফলন” — বই বলে দীপ্তিমান শিখা উজ্জ্বল কারণ কার্বন কণা আলো প্রতিফলিত করে, আর অদীপ্ত শিখা প্রতিফলনের অভাবে অনুজ্জ্বল। আসলে গরম কার্বন কণা নিজেই ভাস্বর (incandescence) হয়ে আলো দেয়; অদীপ্ত শিখায় কণাই তৈরি হয় না।
তাপমাত্রা — বইয়ের ছবিতে “অধিক উত্তপ্ত মণ্ডল 1540 °C” আর “উপরের জারণ মণ্ডল 1570 °C” একসঙ্গে, যা নিজেই অসংগত। আসলে সবচেয়ে গরম জায়গা (≈ 1500 °C) ভেতরের কোণের আগার ঠিক ওপরে; শিখার ওপরের দিকে তাপমাত্রা কমে। পরীক্ষায় MCQ-তে বোর্ডের উত্তর 1570 °C।
ভেতরের কোণ — বই পুরো ভেতরের নীল অংশকে “বিজারণ মণ্ডল” বলে। ভেতরটা আসলে না-জ্বলা গ্যাস (≈ 300 °C); CO আর H₂-এর বিজারণ অঞ্চল কোণের আগার দিকে।
অ্যাসবেস্টস তারজালি — বই বিকার গরম করতে আর ছোট আগুন নেভাতে “অ্যাসবেস্টস তারজালি” ব্যবহার করতে বলে। সব ধরনের অ্যাসবেস্টস ক্যান্সার ঘটায় (IARC Group 1), এর তারজালি এখন বাতিল। ব্যবহার করো সিরামিক-কেন্দ্রের তারজালি।
অম্লরাজ (aqua regia) — বইয়ে “1 mol গাঢ় HNO₃ ও 3 mol গাঢ় HCl”। আসলে আয়তনে 1 : 3 (গাঢ় HNO₃ : গাঢ় HCl); মোল অনুপাতে তা প্রায় 1 : 2.3।
KCl শুষ্ককারক নয় — বইয়ের কঠিন শুষ্ককারকের তালিকায় KCl আছে, এটা ভুল। ঠিক উদাহরণ: অনার্দ্র CaCl₂, MgSO₄, Na₂SO₄, সিলিকা জেল, P₄O₁₀, KOH/NaOH দানা।
ইথিন (ethene) — ইথানল + গাঢ় H₂SO₄-এর উৎপাদ বইয়ে “CH₃=CH₂” ছাপা। ঠিক হলো CH₂=CH₂, সাধারণত ≈ 170 °C-এ।
MCQ 36 (তারজালি কীসে লাগে) — বইয়ের উত্তর শুধু কনিকেল ফ্লাস্ক, অথচ বই নিজেই বিকার, কনিকেল ফ্লাস্ক আর পোর্সেলিন বেসিন — সবগুলোতে তারজালি ব্যবহার করে। প্রশ্নটি দ্ব্যর্থক।
মিথিলেটেড স্পিরিট — “95% রেক্টিফায়েড স্পিরিট + 5% মিথানল” একটা আনুমানিক হিসাব; আসল অনুপাত দেশ ও গ্রেডভেদে আলাদা।

ঘরে বসে পরীক্ষা: মোমবাতির শিখার অঞ্চল

মোমবাতির শিখা অনেকটা বায়ু ছিদ্র বন্ধ বুনসেনের মতো — মোম গলে-বাষ্প হয়ে পোড়ে, কিন্তু আগে থেকে কোনো বাতাস মেশে না।

একটি মোমবাতি জ্বালিয়ে কিছুক্ষণ স্থির হতে দাও। শিখার গোড়ায় পাতলা নীল অংশ, সলতের চারপাশে অন্ধকার অংশ আর ওপরে হলুদ উজ্জ্বল অংশ খুঁজে বের করো।
একটি স্টিলের চামচ চিমটা বা কাপড় দিয়ে ধরে হলুদ অংশে 2 সেকেন্ড রাখো, তারপর নিচের পিঠ দেখো — কালো কালি (না-পোড়া কার্বন)।
চামচ মুছে এবার শিখার একেবারে গোড়ার নীল অংশের পাশে ধরো — কালি অনেক কম।
রান্নাঘরের গ্যাসের চুলার নীল শিখার সঙ্গে তুলনা করো: চুলার বার্নারেও নিচে বাতাস ঢোকার ফাঁক আছে — বুনসেনের মতোই আগে থেকে বাতাস মেশে, তাই শিখা নীল আর হাঁড়ির তলায় কালি পড়ে না। (হাঁড়ির তলা কালো হলে বুঝবে বার্নারের ফাঁক ময়লায় বন্ধ।)
চাইলে একটি কাঠের টুথপিক হলুদ শিখার মাঝ বরাবর আড়াআড়ি এক মুহূর্ত ধরে সরিয়ে নাও — দুই পাশে পোড়া দাগ, মাঝখানটা কম পোড়া কি না দেখো।

নিরাপত্তা: বড় কারও সামনে করবে। চুল বেঁধে নাও, ঢিলা জামার হাতা গুটিয়ে নাও, কাছে কাগজ বা কাপড় রাখবে না, পাশে এক মগ পানি রাখো। গরম চামচ খালি হাতে ধরবে না। গ্যাসের গন্ধ পেলে কোনো আগুন জ্বালাবে না — জানালা খুলে বড়দের জানাও।

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. বুনসেন বার্নারে অদীপ্ত (অনুজ্জ্বল) শিখা কীভাবে তৈরি হয়? এটিই কেন তাপ দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়?

কলার ঘুরিয়ে বায়ু নিয়ন্ত্রক রিংয়ের ছিদ্র আর নলের বায়ু ছিদ্র এক লাইনে আনলে সরু মুখ (jet) দিয়ে বেরোনো গ্যাসের টানে বাতাস নলে ঢোকে এবং গ্যাসের সঙ্গে আগেই মিশে যায় (≈ 1 : 3)। মুখে গিয়ে এই মিশ্রণ জ্বলে, আর বাকি অক্সিজেন আসে চারপাশের বাতাস থেকে। ফলে দহন প্রায় সম্পূর্ণ হয় — $\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$ — কার্বন কণা তৈরি হয় না।

তাপ দেওয়ার জন্য উপযোগী কারণ: (১) তাপমাত্রা বেশি (≈ 1500 °C, দীপ্তিমানে ≈ 1000 °C); (২) কালি পড়ে না, পাত্র পরিষ্কার থাকে; (৩) শিখা স্থির, নির্দিষ্ট জায়গায় তাপ দেওয়া যায়।

২. বুনসেন বার্নারের অদীপ্ত শিখায় জারণ অঞ্চলের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা কত? (ক) 300 °C (খ) 350 °C (গ) 1070 °C (ঘ) 1570 °C

বোর্ডের উত্তর: (ঘ) 1570 °C।

তবে জেনে রাখো: মাপলে প্রাকৃতিক গ্যাসের বুনসেন শিখার সবচেয়ে গরম জায়গা ≈ 1500 °C, আর সেটা ভেতরের নীল কোণের আগার ঠিক ওপরে; বাইরের জারণ আবরণ ≈ 1100–1400 °C।

৩. দীপ্তিমান শিখা ল্যাবে তাপ দেওয়ার কাজে ব্যবহার করা হয় না কেন?

বায়ু ছিদ্র বন্ধ থাকায় অক্সিজেনের অভাবে দহন অসম্পূর্ণ হয়, তৈরি হয় কার্বন কণা। (১) এই কণা পাত্রের গায়ে কালি (soot) হয়ে জমে — পাত্র নোংরা হয়, তাপ সঞ্চালনও কমে; (২) তাপমাত্রা কম (≈ 1000 °C) আর দহনে তাপও কম বেরোয়; (৩) শিখা কাঁপে, অস্থির; (৪) CO তৈরি হয়। তাই কাজের সময় বায়ু ছিদ্র খুলে অদীপ্ত শিখা ব্যবহার করা হয়।

৪. 2.0 L প্রাকৃতিক গ্যাস (ধরো বিশুদ্ধ মিথেন) একই তাপমাত্রা ও চাপে সম্পূর্ণ পোড়াতে কত লিটার বাতাস লাগবে? কত লিটার CO₂ তৈরি হবে? (বাতাসে O₂ = 20.95% আয়তনে)

$\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$ — গ্যাসের আয়তন মোলের অনুপাতে চলে।

O₂ লাগবে $2 \times 2.0 = 4.0$ L। বাতাস লাগবে $\dfrac{4.0}{0.2095} = 19.1$ L।

CO₂ তৈরি হবে $1 \times 2.0 = 2.0$ L।

(বাড়তি: 25 °C ও 1 atm-এ 2.0 L মিথেন = $2.0 / 24.5 = 0.0817$ mol, তাই নির্গত তাপ $0.0817 \times 890 \approx 73$ kJ।)

৫. টেস্টটিউবে 3.0 g পানি না নেড়ে গরম করায় 4.0 °C অতিতপ্ত হয়ে হঠাৎ ফুটে উঠল। কত গ্রাম পানি মুহূর্তে বাষ্প হলো, আর 100 °C ও 1 atm-এ সেই বাষ্পের আয়তন কত? (পানির আপেক্ষিক তাপ 4.18 J g⁻¹ K⁻¹, বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ 2256 J g⁻¹)

বাড়তি তাপ $= 3.0 \times 4.18 \times 4.0 = 50.2$ J

বাষ্প হওয়া পানি $= \dfrac{50.2}{2256} = 0.0222$ g $= \dfrac{0.0222}{18.0} = 1.23 \times 10^{-3}$ mol

আয়তন $V = \dfrac{nRT}{P} = 1.23 \times 10^{-3} \times 0.0821 \times 373 = 0.0378$ L $\approx 38$ mL

মাত্র 3 mL পানি থেকে 38 mL বাষ্প এক ঝটকায় — তাই তরল ছিটকে বের হয় (বাম্পিং)। প্রতিকার: টিউব 45° কাত করে আস্তে নাড়ানো, বা ফুটন্ত পাথর দেওয়া, আর মুখ কারও দিকে না রাখা।

৬. গোলতলি ফ্লাস্কে কোন কোন পদ্ধতিতে তাপ দেওয়া হয়? জৈব যৌগের বেলায় সরাসরি শিখা কেন বিপজ্জনক?

তিন পদ্ধতি: (ক) ক্ল্যাম্পে আটকে তেপায়ার তারজালির ওপর বুনসেন দিয়ে — অজৈব গ্যাস (যেমন NaCl + গাঢ় H₂SO₄ থেকে HCl) তৈরিতে; (খ) ওয়াটার বাথে ≈ 100 °C পর্যন্ত — উদ্বায়ী বা দাহ্য জৈব যৌগে (যেমন নাইট্রোবেনজিন থেকে অ্যানিলিন); (গ) স্টিম পাতনে — স্টিম জেনারেটরের বাষ্প দিয়ে (যেমন অ্যানিলিন বিশুদ্ধ করা)।

বেশির ভাগ জৈব দ্রাবক উদ্বায়ী আর দাহ্য — যেমন ইথানল 30 °C-এই ≈ 10% বাষ্প দেয়, যা জ্বলার নিম্নসীমার (3.3%) তিন গুণ। খোলা শিখার কাছে বাষ্প পৌঁছালেই আগুন ধরে। তাই ওয়াটার বাথ, হিটিং ম্যান্টল বা তেলের বাথ।

৭. শুষ্ককারক ও নিরুদকের পার্থক্য কী? গাঢ় H₂SO₄ কে দুটোই বলা হয় কেন? ডেসিকেটরে কী রাখা হয়?

শুষ্ককারক আগে থেকে থাকা পানি বা জলীয় বাষ্প শুষে নেয়, যে পদার্থকে শুকায় তার রাসায়নিক গঠন বদলায় না (যেমন অনার্দ্র CaCl₂ আর্দ্র বাতাস থেকে পানি টেনে CaCl₂·6H₂O হয়)। নিরুদক কোনো যৌগের অণু থেকে H ও O টেনে পানি তৈরি করে, ফলে যৌগটাই নতুন পদার্থে বদলে যায়।

গাঢ় H₂SO₄ বাতাস বা গ্যাসের জলীয় বাষ্প শুষে নেয় (শুষ্ককারক), আবার চিনি থেকে পানি টেনে কার্বন বানায় — $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} \rightarrow 12C + 11H_2O}$ (নিরুদক)। P₄O₁₀-ও দুটোই।

ডেসিকেটরে নিচের খোপে শুষ্ককারক থাকে — সাধারণত অনার্দ্র CaCl₂ বা সিলিকা জেল; গরম মুচি সেখানে আর্দ্রতা না টেনে ঠান্ডা হয়।