পাঠ ৮ / ১০অনুচ্ছেদ ১.৮.১–১.১১

রাসায়নিক সংরক্ষণ, বর্জ্য ও পরিবেশChemical storage, waste disposal & the environment

২০১৯ সালে কুমিল্লা বোর্ডের পরীক্ষায় একটি প্রশ্ন এসেছিল: একটি ল্যাবের একই তাকে (shelf) পাশাপাশি রাখা আছে NaOH, KMnO₄, LiAlH₄ আর ইথানল (ethanol)। এটা কি ঠিক? উত্তর লেখার আগে নিজে দেখো, এক আর্দ্র (humid) দিনে এই তাকের কী হতে পারে:

আর্দ্র বাতাস (humid air)ANaOHBKMnO₄H₂CLiAlH₄DC₂H₅OHO₂

বই-এর প্রশ্নের (কু. বো. ২০১৯) তাক: NaOH, KMnO₄, LiAlH₄ আর ইথানল পাশাপাশি। বর্ষার এক আর্দ্র (humid) দিনে কী হতে পারে? নিচের বোতাম চাপো।

  1. “আর্দ্র দিন (humid day)” চাপো — একই তাকের চারটি বোতলের কী হয় দেখো।
  2. “নিয়ম মেনে আলাদা” বেছে আবার আর্দ্র দিন চালাও।
  3. যেকোনো বোতলে চাপ দিয়ে তার লেবেলের বিপদ-প্রতীক (hazard pictogram) পড়ো।

একটি ঢিলে ঢাকনা থেকে পুরো তাকে আগুন — অথচ আলাদা আলাদা জায়গায় রাখলে কিছুই ঘটে না। কোন রাসায়নিক কার পাশে রাখা যায় না, কেন যায় না, আর ব্যবহারের পর বেঁচে যাওয়া রাসায়নিক কোথায় যায়?

এই পাঠে ধাপে ধাপে এগোব:

  1. সংরক্ষণের (storage) নিয়ম — বর্ণমালা নয়, বিপদের শ্রেণি (hazard class)
  2. অসামঞ্জস্যতা (incompatibility) — কে কার পাশে নয়, আর তার পেছনের বিক্রিয়া (reaction)
  3. সাবধানে ব্যবহার (careful use) — কেন সবসময় পানিতে এসিড (acid into water)
  4. নিরাপদ বিকল্প (safer alternatives) — সবুজ রসায়ন (green chemistry)
  5. বর্জ্য ব্যবস্থাপনা (waste management) — আলাদা করা, প্রশমন (neutralisation), সক্রিয় ধাতু (reactive metal)
  6. পরিবেশের ওপর প্রভাব (environmental effects) — pH, ভারী ধাতু (heavy metals), বায়ু (air)
  7. ন্যূনতম ব্যবহার (minimum use) — বর্জ্যের ক্রম (waste hierarchy)
  8. এবার নিজে করে দেখো — স্টোররুম ও বর্জ্য স্টেশন (virtual lab)

ধাপ ১: সংরক্ষণ — বর্ণমালা নয়, বিপদের শ্রেণি

অনেক দোকানে জিনিস বর্ণমালা (alphabet) অনুযায়ী সাজানো থাকে। রাসায়নিকের বেলায় এটা বিপজ্জনক: বর্ণমালায় Sodium (সোডিয়াম ধাতু) আর Sodium hypochlorite solution (ব্লিচের জলীয় দ্রবণ) পাশাপাশি পড়ে — একটি পানি পেলেই আগুন ধরায়, অন্যটি পানির বোতল! তাই নিয়ম হলো:

একই বিপদের শ্রেণির (hazard class) রাসায়নিক একসাথে, আর যারা একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করে তারা আলাদা।

প্রতিটি রাসায়নিকের নিরাপত্তা তথ্যপত্রে (safety data sheet, SDS — বইয়ে MSDS) অংশ ৭ (handling and storage) বলে দেয় কোথায় রাখতে হবে, আর অংশ ১০ (stability and reactivity) বলে কার সাথে রাখা যাবে না। বিকারক বোতল ও হ্যাজার্ড প্রতীকের পাঠে SDS পড়া শিখেছ। একটি ভালো স্টোররুম দেখতে এমন:

দাহ্য ক্যাবিনেট(flammables cabinet)ধাতব, আগুনরোধী; ইথানল, অ্যাসিটোন। 1 L-এর বেশি খোলা তাকে নয়।
জারক তাক(oxidiser shelf)KMnO₄, K₂Cr₂O₇, NaOCl — দাহ্য, জৈব ও বিজারক থেকে দূরে।
এসিড ক্যাবিনেট(acid cabinet)নিচের তাকে, এসিডরোধী ট্রেতে। HNO₃ আলাদা ট্রেতে। কাঠের তাক নয়।
ক্ষার ক্যাবিনেট(base cabinet)নিচের তাকে, এসিড থেকে আলাদা। NaOH পলিথিনের বোতলে।
শুষ্ক বাক্স(dry box: water-reactives)Na কেরোসিনে ডুবিয়ে; LiAlH₄, NaH নাইট্রোজেন বা আর্গনের নিচে।
বিষ আলমারি(locked poison cupboard)তালাবদ্ধ; কে, কবে, কতটা নিলেন — খাতায় লেখা।
গ্যাস সিলিন্ডার(gas cylinders)দাঁড় করিয়ে দেয়ালে শিকলে বাঁধা; খালিগুলো ফেরত।
কখনো নয়(never store)মেঝেতে, বেঞ্চে বা ফিউম হুডে (fume hood) রাসায়নিক জমিয়ে রাখা নয়।
বর্ণমালা অনুযায়ী (alphabetical) নয় — বিপদের শ্রেণি (hazard class) অনুযায়ী আলাদা জায়গা। ভারী ও ক্ষয়কারী বোতল সবসময় নিচে।

মূল নিয়মগুলো:

নিজে যাচাই করো

গাঢ় H₂SO₄-এর বোতল কোথায় রাখা উচিত?

ধাপ ২: কে কার পাশে নয় — অসামঞ্জস্যতার রসায়ন

পাশাপাশি দুটি বোতল তখনই বিপজ্জনক, যখন তারা একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করে (incompatible)। বোতল ভাঙলে, চুইয়ে পড়লে, বা শুধু বাষ্প মিশলেই বিক্রিয়া শুরু। মূল জোড়াগুলো আর তাদের বিক্রিয়া:

জোড়াকী ঘটেবিক্রিয়া
পানি-সক্রিয় × পানি, এসিড, অ্যালকোহলH₂ আর তাপ → আগুন2 Na+2 HX2O→2 NaOH+HX2\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2}
জারক × দাহ্য, জৈব, বিজারকআগুন বা বিস্ফোরণজারক জ্বালানিকে অক্সিজেন জোগায়
এসিড × সায়ানাইড, ফেরোসায়ানাইডবিষাক্ত HCN2 KX4[Fe(CN)X6]+3 HX2SOX4→KX2Fe[Fe(CN)X6]+6 HCN+3 KX2SOX4\ce{2K4[Fe(CN)6] + 3H2SO4 -> K2Fe[Fe(CN)6] + 6HCN + 3K2SO4}
এসিড × ব্লিচ (hypochlorite)বিষাক্ত Cl₂NaOCl+2 HCl→NaCl+ClX2+HX2O\ce{NaOCl + 2HCl -> NaCl + Cl2 + H2O}
ব্লিচ × অ্যামোনিয়াবিষাক্ত ক্লোরামিনNaOCl+NHX3→NHX2Cl+NaOH\ce{NaOCl + NH3 -> NH2Cl + NaOH}
এসিড × সালফাইডবিষাক্ত H₂SNaX2S+2 HCl→2 NaCl+HX2S\ce{Na2S + 2HCl -> 2NaCl + H2S}
গাঢ় এসিড × গাঢ় ক্ষারপ্রচণ্ড তাপ, ছিটকে পড়াHX++OHX−→HX2O\ce{H+ + OH- -> H2O}, ΔH=−55.8\Delta H = -55.8 kJ/mol
শক্তিশালী ক্ষার × Al, Zn, Snদাহ্য H₂Zn+2 NaOH+2 HX2O→NaX2[Zn(OH)X4]+HX2\ce{Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2[Zn(OH)4] + H2}
শক্তিশালী ক্ষার × অ্যামোনিয়াম লবণঝাঁঝালো, বিষাক্ত NH₃NHX4Cl+NaOH→NaCl+NHX3+HX2O\ce{NH4Cl + NaOH -> NaCl + NH3 + H2O}
জারক এসিড (HNO₃) × জৈব এসিড, দ্রাবকতীব্র জারণ, NO₂, আগুন—

এবার নিজে যেকোনো দুটি রাসায়নিক মিলিয়ে দেখো:

যেকোনো দুটি রাসায়নিকে চাপ দাও — তারা কি একই তাকে থাকতে পারে?
NaOClHCl☠️

☠️ NaOCl + HCl: Cl₂ — বিষাক্ত গ্যাস

বিপদের ধরন: বিষাক্ত গ্যাস (toxic gas) — একই তাকে নয়!
ব্লিচ + এসিড = ক্লোরিন গ্যাস। ঘরেও ব্লিচের সাথে এসিডযুক্ত টয়লেট ক্লিনার মেশালে ঠিক এটাই ঘটে।
  1. নিজে একটি জোড়া বেছে দেখো (ব্লিচ + HCl তো দেখানোই আছে)।
  2. বিপজ্জনক জোড়ার ৫টি আলাদা কারণ খুঁজে বের করো (1/11 পাওয়া গেছে)।

লক্ষ করো, নিয়মটা “এসিড একদিকে, বাকি সব অন্যদিকে” নয়। HNO₃ আর অ্যাসিটিক এসিড (acetic acid) দুটোই এসিড, তবু একসাথে নয় — একটি জারক, অন্যটি জৈব জ্বালানি। আবার NaOH আর লিকার অ্যামোনিয়া (ammonia solution) দুটোই ক্ষার, একসাথে রাখা যায়।

নিজে যাচাই করো

বাথরুম পরিষ্কার করতে কেউ ব্লিচ (NaOCl) আর এসিডযুক্ত টয়লেট ক্লিনার (HCl) একসাথে ঢাললেন। কী বিপদ?

ধাপ ৩: সাবধানে ব্যবহার — কেন সবসময় পানিতে এসিড

বইয়ের ১৫টি নিয়মকে (১.৮.২) চারটি ভাগে মনে রাখা সহজ:

শেষ নিয়মটির পেছনে আছে তাপ। গাঢ় H₂SO₄ পানির সাথে মিশে আর্দ্র যৌগ (hydrate) তৈরি করে, আর প্রচুর তাপ ছাড়ে:

H2SO4(l)+n H2O(l)⟶H2SO4(aq)ΔH≈−28 kJ/mol (n=1), −67 kJ/mol (n=10)\mathrm{H_2SO_4(l)} + n\,\mathrm{H_2O(l)} \longrightarrow \mathrm{H_2SO_4(aq)} \qquad \Delta H \approx -28\ \text{kJ/mol}\ (n = 1),\ -67\ \text{kJ/mol}\ (n = 10)

একটি হিসাব: 10 mL গাঢ় H₂SO₄ (98%, ঘনত্ব 1.84 g/mL) = 18.4 g, অর্থাৎ 0.184 mol। 90 mL পানির সাথে মেশালে প্রায় 68 kJ/mol তাপ বের হয়, মোট প্রায় 12.6 kJ। মিশ্রণের ভর 108 g, আপেক্ষিক তাপ (specific heat) প্রায় 3.6 J g⁻¹ K⁻¹:

ΔT=qmc≈12600108×3.6≈32 K\Delta T = \frac{q}{m c} \approx \frac{12600}{108 \times 3.6} \approx 32\ \text{K}

অর্থাৎ কোনো তাপ বাইরে না গেলে 25 °C থেকে প্রায় 57 °C — যে ক্রমেই মেশাও, শেষ তাপমাত্রা একই। তাহলে পার্থক্য কোথায়? পার্থক্য পথে। এসিডে অল্প একটু পানি পড়লে সেই অল্প পানিই সব তাপ পায় — ফুটে বাষ্প হয়, আর বাষ্পের সাথে গাঢ় এসিড ছিটকে আসে। পানিতে এসিড ঢাললে প্রতিটি ফোঁটার তাপ বিপুল পানিতে ছড়িয়ে যায়। নিজে দুই দিকে ঢেলে দেখো:

এসিড → পানিতে

10 mL গাঢ় H₂SO₄ ঢালো 90 mL পানিতে (acid into water)
100°
25 °C
শুরু: 25 °C

পানি → এসিডে

90 mL পানি ঢালো 10 mL গাঢ় H₂SO₄-এ (water into acid)
100°
25 °C
শুরু: 25 °C
ঢালা হলো 0%
2550751001251501750%25%50%75%100%কতটা ঢালা হলো (% poured)°Cএসিড → পানিতেপানি → এসিডেফুটনাঙ্ক (boiling) 100 °C

হিসাব: H₂SO₄-এর দ্রবণ এনথালপি (enthalpy of solution, NBS/Perry টেবিল) থেকে, ধরে নিয়ে যে কোনো তাপ বাইরে যায় না আর পুরো মিশ্রণ সমানভাবে নাড়া হচ্ছে। যেখানে ফোঁটা পড়ে সেখানকার স্থানীয় তাপমাত্রা আরও বেশি।

  1. স্লাইডার একটু টানো: “পানি → এসিডে” কখন 100 °C পার হয়?
  2. পুরোটা ঢালো (100%) — শেষ তাপমাত্রা দুই দিকে কি আলাদা?

একই কারণে গাঢ় H₂SO₄ কাঠ বা কাগজকে কালো করে: এটি নিরুদক (dehydrating agent) — সেলুলোজ (cellulose) থেকে H আর O-কে পানি হিসেবে টেনে নেয়, বাকি থাকে কার্বন:

(C6H10O5)n→ conc. H2SO4 6n C+5n H2O(\mathrm{C_6H_{10}O_5})_n \xrightarrow{\ \text{conc. } \mathrm{H_2SO_4}\ } 6n\,\mathrm{C} + 5n\,\mathrm{H_2O}

যে পদার্থ জীবন্ত ত্বকের কোষ নষ্ট করে স্থায়ী ক্ষত করে, তাকে ক্ষয়কারী পদার্থ (corrosive) বলে — যেমন গাঢ় H₂SO₄, HCl, HNO₃, NaOH, KOH। GHS-এ এদের প্রতীক ক্ষয়ের ছবি (GHS05), আর বিপদ-বাক্য H314 (ত্বক পোড়ায়, চোখ নষ্ট করে)।

আরেকটি নিয়ম: গাঢ় NaOH কাচের ছিপিওয়ালা বোতলে নয়। NaOH কাচের SiO₂-কে ধীরে ধীরে গলায় (SiOX2+2 NaOH→NaX2SiOX3+HX2O\ce{SiO2 + 2NaOH -> Na2SiO3 + H2O}), ফলে ছিপি আটকে যায়। NaOH রাখো পলিথিনের বোতলে, রবারের বা প্লাস্টিকের ছিপি দিয়ে, আর মুখ বন্ধ রাখো — খোলা থাকলে বাতাসের পানি আর CO₂ শুষে নেয়।

নিজে যাচাই করো

10 mL গাঢ় H₂SO₄ আর 90 mL পানি — দুই ক্রমেই শেষে প্রায় একই তাপমাত্রা হয়। তবু ‘এসিডে পানি’ বিপজ্জনক কেন?

ধাপ ৪: নিরাপদ বিকল্প — সবুজ রসায়ন

সবুজ রসায়নের (green chemistry) প্রথম নীতি হলো: বর্জ্য তৈরি হওয়ার পর শোধন করার চেয়ে বর্জ্য তৈরি না হতে দেওয়া ভালো (prevention)। তাই যেখানে সম্ভব, বিষাক্ত বিকারকের বদলে কম ক্ষতিকর বিকল্প (alternative) ব্যবহার করা হয়:

বিষাক্ত বিকারককাজএখনকার ভালো বিকল্প
ক্লোরোফর্ম (CHCl₃), কার্বন টেট্রাক্লোরাইড (CCl₄)নিষ্কাশন (extraction)হেপ্টেন (heptane), ইথাইল অ্যাসিটেট (ethyl acetate)
বেনজিন (C₆H₆) — ক্যান্সার সৃষ্টি করেদ্রাবক (solvent)টলুইন (toluene), তবে সম্ভব হলে আরও কম বিষাক্ত দ্রাবক
ক্রোমিক এসিড মিশ্রণ (K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄)কাচ পরিষ্কারডিটারজেন্ট বা ক্ষারীয় ল্যাব-পরিষ্কারক (কাচসামগ্রীর পাঠ)
কিপের যন্ত্রে (Kipp’s apparatus) H₂S গ্যাসলবণ বিশ্লেষণথায়োঅ্যাসিটামাইড (thioacetamide), সেমিমাইক্রো স্কেলে
পারদ থার্মোমিটারতাপমাত্রা মাপাঅ্যালকোহল বা ডিজিটাল থার্মোমিটার

বই ক্লোরোফর্মের বিকল্প হিসেবে হেক্সেন (hexane) লিখেছে — কিন্তু n-হেক্সেন নিজেই স্নায়ুর ক্ষতি করে (দেহে 2,5-হেক্সেনডায়োন তৈরি হয়ে হাত-পায়ের স্নায়ু অবশ করে), প্রজননেও ক্ষতির সন্দেহ আছে। একই কাজ হেপ্টেন করতে পারে, যার এই বিষক্রিয়া নেই।

নিজে যাচাই করো

নিষ্কাশনের জন্য হেক্সেনের চেয়ে হেপ্টেন ভালো বিকল্প কেন?

ধাপ ৫: বর্জ্য ব্যবস্থাপনা — আলাদা করো, প্রশমন করো

পরীক্ষা শেষে বেঞ্চ পরিষ্কার করা, বাড়তি রাসায়নিক ঠিক জায়গায় রাখা, আর বর্জ্যকে ঠিক পাত্রে পাঠানো — এগুলোও পরীক্ষার অংশ। মূল নীতি: বর্জ্য তার ধরন অনুযায়ী আলাদা (segregate) করো, কারণ মিশ্র বর্জ্য বিপজ্জনক আর শোধনও কঠিন।

বর্জ্যকোথায় যাবে
শুধু এসিড বা শুধু ক্ষার (ভারী ধাতু ছাড়া)প্রশমন করে pH 6–9, তারপর প্রচুর পানিসহ ড্রেনে
ভারী ধাতুর লবণ — Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Cr(VI), Ag⁺ভারী ধাতুর ড্রামে — কখনো ড্রেনে নয়
হ্যালোজেনযুক্ত দ্রাবক — CHCl₃, CH₂Cl₂, CCl₄হ্যালোজেনযুক্ত দ্রাবকের ড্রামে
অন্য জৈব দ্রাবক — অ্যাসিটোন, ইথানল, হেক্সেনহ্যালোজেনমুক্ত দ্রাবকের ড্রামে
ভাঙা কাচআলাদা মোটা বাক্সে
Na, K, LiAlH₄, P₄O₁₀-এর মতো পানি-সক্রিয় পদার্থকখনো পানিতে নয় — নিচের নিয়মে

এসিড-বর্জ্যের প্রশমন। সোডিয়াম কার্বনেট (Na₂CO₃) বা চুন (lime) দিয়ে এসিড প্রশমন করা হয়:

2 HCl+NaX2COX3→2 NaCl+HX2O+COX2HX2SOX4+NaX2COX3→NaX2SOX4+HX2O+COX2\ce{2HCl + Na2CO3 -> 2NaCl + H2O + CO2} \qquad \ce{H2SO4 + Na2CO3 -> Na2SO4 + H2O + CO2}

যেমন 500 mL 1 M HCl-এ আছে 0.5 mol HCl। লাগবে 0.5÷2=0.250.5 \div 2 = 0.25 mol Na₂CO₃ =0.25×106=26.5= 0.25 \times 106 = 26.5 g। বুদবুদ হয়ে বের হয় প্রায় 0.25 mol CO₂ — 25 °C-এ প্রায় 6 L গ্যাস! তাই Na₂CO₃ অল্প অল্প করে দিতে হয়, বড় পাত্রে, নেড়ে নেড়ে, আর pH কাগজ দিয়ে মেপে। ক্ষার-বর্জ্য প্রশমন করা হয় লঘু এসিড বা সোডিয়াম বাইসালফেট (NaHSO₄) দিয়ে।

pH 6–9 কেন? বাংলাদেশের পরিবেশ সংরক্ষণ বিধিমালা (Environment Conservation Rules) অনুযায়ী কোনো বর্জ্য-পানি নদী-খালে ফেলার আগে তার pH 6 থেকে 9-এর মধ্যে হতে হবে। ধাপ ৬-এ দেখবে কেন।

সক্রিয় ধাতু। বেঁচে যাওয়া Na-এর টুকরো সিঙ্কে ফেললে বিস্ফোরণ ঘটে। হয় কেরোসিনের পাত্রে ফেরত রাখো, নয়তো ছোট ছোট টুকরো করে ফিউম হুডে শুষ্ক ইথানল (বা আইসোপ্রোপানল, isopropanol) দিয়ে ধীরে ধীরে নিঃশেষ করো:

2 CX2HX5OH+2 Na→2 CX2HX5ONa+HX2\ce{2C2H5OH + 2Na -> 2C2H5ONa + H2}

সব Na মিলিয়ে গেলে তবেই পানি মিশিয়ে প্রশমন করা যায়। বই মিথানলের কথা লিখেছে — মিথানলও কাজ করে, কিন্তু বিক্রিয়া বেশি দ্রুত আর মিথানল নিজে বিষাক্ত। বাড়তি LiAlH₄ নষ্ট করার কাজ শুধু প্রশিক্ষিত কর্মী করেন — নিষ্ক্রিয় দ্রাবকে, ঠান্ডা করে, খুব ধীরে।

নিজে যাচাই করো

0.2 mol H₂SO₄-যুক্ত বর্জ্য সম্পূর্ণ প্রশমন করতে কত গ্রাম Na₂CO₃ লাগবে? (Na₂CO₃ = 106 g/mol)

ধাপ ৬: পরিবেশের ওপর প্রভাব

ল্যাবের ড্রেন শেষ পর্যন্ত পৌঁছায় পুকুর, খাল আর নদীতে। তিন রকম ক্ষতি সবচেয়ে বড়:

১. pH বদলে যাওয়া। মাছ ও জলজ প্রাণী সুস্থ থাকে মোটামুটি pH 6.5 থেকে 9-এ (US EPA)। pH 5-এর নিচে মাছের ডিম ও পোনা মরতে শুরু করে, 4-এর নিচে বেশিরভাগ মাছ মারা যায়। ক্ষারীয় দিকে pH 10 পেরোলেও একই বিপদ। বেশিরভাগ ফসল ভালো জন্মায় মাটির pH 6.0–7.5-এ।

প্রাকৃতিক পানিতে দ্রবীভূত বাইকার্বনেট (HCO₃⁻) একটি বাফার (buffer) — অল্প এসিড এলে নিজে খরচ হয়ে pH ধরে রাখে: HCOX3X−+HX+→HX2COX3\ce{HCO3- + H+ -> H2CO3}। কিন্তু বাফার একসময় ফুরিয়ে যায়। নিচের পুকুরে নিজে বর্জ্য ঢেলে দেখো:

কত লিটার:
পুকুর (pond): 100 m³ = 1,00,000 L1 L02468101214মাছের নিরাপদ সীমা 6.5–9pH মিটার8.20
মাছ স্বাভাবিক (safe range 6.5–9)
শুরুতে পুকুরের pH 8.2 — পানিতে দ্রবীভূত বাইকার্বনেট (HCO₃⁻, 1 mmol/L) একটি বাফার (buffer)।

মডেল: 100 m³ পুকুর, ক্ষারকত্ব (alkalinity) 1 mmol/L HCO₃⁻, বাতাসের CO₂-এর সাথে সাম্যাবস্থায় শুরু; বর্জ্য মেশার ঠিক পরের pH (বাতাসের সাথে CO₂ বিনিময় ধরা হয়নি)। মাছের সীমা: US EPA (6.5–9) ও EIFAC (1969); প্রজাতিভেদে আলাদা।

  1. 1 L 1 M HCl ঢালো — pH কতটা বদলাল?
  2. কত লিটার এসিড বা ক্ষার ঢাললে মাছ আর নিরাপদ থাকে না, খুঁজে বের করো।
  3. এবার একই পরিমাণ (50 L বা বেশি) প্রশমিত বর্জ্য ঢালো।

২. ভারী ধাতু (heavy metals): Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Cr(VI)। এরা ভাঙে না, প্রশমনেও যায় না। জীবের দেহে ঢুকে প্রোটিন ও এনজাইমের (enzyme) –SH গ্রুপের সাথে বেঁধে যায় আর বের হতে চায় না — একে বলে জৈব-সঞ্চয়ন (bioaccumulation)। ছোট প্রাণীকে বড় প্রাণী খায়, তাই খাদ্যশৃঙ্খলের (food chain) প্রতিটি ধাপে ঘনমাত্রা বাড়তে থাকে — একে বলে জৈব-বিবর্ধন (biomagnification)। পুকুরের তলায় ব্যাকটেরিয়া Hg²⁺-কে মিথাইলমারকারিতে (methylmercury, CH₃Hg⁺) পরিণত করে, যা সবচেয়ে বেশি জমে:

পানিতে মিথাইলমারকারি (methylmercury):
পানি (water)1.0×10⁻⁷ mg/Lপ্লাঙ্কটন ও পোকা (zooplankton) ×120,0000.012 mg/kgছোট মাছ (small fish) ×5.70.068 mg/kgবড় শিকারি মাছ (big predatory fish) ×40.270 mg/kgখাওয়ার সীমা 0.3 mg/kg (EPA)লগ স্কেল (log scale): বারের প্রতি ভাগে 10 গুণ
একজন 50 kg মানুষ রোজ 60 g খান:
দৈনিক গ্রহণ (daily dose) = 0.270 mg/kg × 60 g ÷ 50 kg = 0.32 µg/kg/দিন — নিরাপদ সীমার (reference dose 0.1) 3.2 গুণ! পারদ মস্তিষ্ক ও স্নায়ুর ক্ষতি করে, গর্ভের শিশুর সবচেয়ে বেশি।

জৈব-সঞ্চয়ন গুণক (bioaccumulation factor): US EPA (2001) মিথাইলমারকারি মানদণ্ড — প্লাঙ্কটন 1.2 লক্ষ, ছোট মাছ 6.8 লক্ষ, বড় মাছ 27 লক্ষ গুণ পানির তুলনায়। পানির মানগুলো উদাহরণ (illustrative)।

  1. বড় মাছের বদলে ছোট মাছ বেছে দেখো — দৈনিক গ্রহণ কত কমে?
  2. পানিতে পারদের মাত্রা বদলাও — পানিতে খুবই অল্প হলেও বড় মাছে কত হয়?

১৯৫০-এর দশকে জাপানের মিনামাতা (Minamata) উপসাগরে একটি কারখানার পারদ-বর্জ্য থেকে মাছ, তারপর মানুষ বিষাক্ত হয়েছিল — হাজারো মানুষের স্নায়ু নষ্ট হয়, শিশুরা জন্মগত ত্রুটি নিয়ে জন্মায়। আমাদের দেশেও হাজারীবাগের ট্যানারির ক্রোমিয়ামযুক্ত বর্জ্য বহু বছর বুড়িগঙ্গা দূষিত করেছে।

৩. বায়ুদূষণ। উদ্বায়ী (volatile) জৈব দ্রাবকের বাষ্প, আর বিক্রিয়ায় তৈরি HCl, NO₂, SO₂-এর মতো এসিডীয় গ্যাস বাতাসে মিশে শ্বাসকষ্ট, ধোঁয়াশা (smog) আর এসিড বৃষ্টি (acid rain) ঘটায়। এজন্য এমন কাজ ফিউম হুডে, অল্প পরিমাণে।

নিজে যাচাই করো

নিচের কোন বর্জ্যটি প্রশমন করে pH 7 করার পরও ড্রেনে ফেলা যাবে না?

ধাপ ৭: সবচেয়ে ভালো বর্জ্য — যে বর্জ্য তৈরিই হয়নি

বর্জ্য সামলানোর পথগুলোকে ভালো থেকে খারাপ ক্রমে সাজালে পাওয়া যায় বর্জ্যের ক্রম (waste hierarchy):

  1. 1. কমাও (reduce / prevent)সেমিমাইক্রো স্কেল: প্রায় 10 গুণ কম বিকারক
  2. 2. আবার ব্যবহার (reuse)ধোয়ার অ্যাসিটোন আগে ময়লা পাত্রে
  3. 3. পুনঃচক্রায়ন (recycle)দ্রাবক পাতন, AgCl থেকে রুপা
  4. 4. শোধন (treat)এসিড প্রশমন, pH 6–9
  5. 5. নিষ্পত্তি (dispose)লাইসেন্সধারী বর্জ্য কোম্পানি
ওপরের ধাপ সবচেয়ে ভালো, নিচের ধাপ শেষ উপায়। যে বর্জ্য তৈরিই হয়নি তাকে শোধন বা ফেলার কোনো খরচ নেই, কোনো ঝুঁকিও নেই — এজন্যই “বর্জ্য শোধনের চেয়ে বর্জ্য কমানো উত্তম” (চ. বো. ২০১৫)।

তাই ল্যাবে রাসায়নিকের ন্যূনতম ব্যবহার (minimum use) সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ (১.১১):

নিজে যাচাই করো

‘বর্জ্য শোধনের চেয়ে বর্জ্য কমানো উত্তম’ — এর সবচেয়ে ভালো কারণ কোনটি?

ধাপ ৮: এবার নিজে করে দেখো — স্টোররুম ও বর্জ্য স্টেশন

এবার তুমি ল্যাবের দায়িত্বে:

স্টোররুম ও বর্জ্য স্টেশন

Storeroom & waste station — virtual lab
↗
শুরু করো:
ট্রলিতে রাখা বোতল (bottles on the trolley) — 12টি

একটি বোতলে চাপ দাও (বা টেনে নাও), তারপর ক্যাবিনেটে চাপ দাও। প্রতিটি তাকে পাশাপাশি বোতলগুলো মিলিয়ে দেখা হবে।

এসিড ক্যাবিনেট (acid cabinet)
নিচের তাক, এসিডরোধী ট্রে (tray)
খালি
ক্ষার ক্যাবিনেট (base cabinet)
নিচের তাক, এসিড থেকে দূরে
খালি
দাহ্য ক্যাবিনেট (flammables cabinet)
ধাতব, আগুনরোধী; শিখা থেকে দূরে
খালি
জারক তাক (oxidiser shelf)
দাহ্য ও বিজারক থেকে আলাদা
খালি
শুষ্ক বাক্স (dry box: water-reactives)
Na কেরোসিনে, LiAlH₄ N₂-এর নিচে
খালি
বিষ আলমারি (poison cupboard)
তালাবদ্ধ (locked), খাতায় হিসাব
খালি
সাধারণ তাক (general shelf)
কম বিপজ্জনক লবণ ও ধাতু
  • ⚠ NaOH ভুল জায়গায় (সাধারণ তাক): ক্ষয়কারী ক্ষার: নিচের তাকে ক্ষার ক্যাবিনেটে, পলিথিনের বোতলে; এসিড ও Al/Zn থেকে দূরে।
  • ⚠ KMnO₄ ভুল জায়গায় (সাধারণ তাক): জারক (oxidiser): আগুনকে অক্সিজেন জোগায়। দাহ্য, জৈব আর বিজারক থেকে আলাদা জারক তাকে।
  • ⚠ LiAlH₄ ভুল জায়গায় (সাধারণ তাক): বাতাসের জলীয় বাষ্পেও H₂ ছাড়ে: শুকনো বাক্সে N₂/আর্গনের নিচে, পানি-এসিড-জারক থেকে দূরে।
  • ⚠ C₂H₅OH ভুল জায়গায় (সাধারণ তাক): অতি দাহ্য (ফ্ল্যাশ পয়েন্ট 13 °C): দাহ্য ক্যাবিনেটে; 1 L-এর বেশি খোলা তাকে নয়।
✓ ঠিক জায়গায়⚠ ভুল ক্যাবিনেট✗ পাশের বোতলের সাথে বিপদ

চ্যালেঞ্জ (challenges)

0/6
  1. কু. বো. ২০১৯-এর তাক ঠিক করো: NaOH, KMnO₄, LiAlH₄ আর C₂H₅OH — প্রত্যেককে তার নিজের জায়গায়, কোনো বিপজ্জনক প্রতিবেশী ছাড়া।
  2. অভিন্ন ২০১৮-এর সেট রাখো: গাঢ় H₂SO₄, লিকার NH₃, Na ধাতু আর K₄[Fe(CN)₆] — কোনো সংঘাত (clash) ছাড়া।
  3. 500 mL 1 M HCl বর্জ্যকে সবচেয়ে কম Na₂CO₃ দিয়ে pH 6–9 এ এনে ড্রেনে ফেলো (তত্ত্বে 26.5 g)।
  4. বেঁচে যাওয়া Na-এর টুকরো নিরাপদে নিঃশেষ করো (দ্রাবক, টুকরোর আকার আর জায়গা ঠিকমতো বেছে)।
  5. পুকুর-পরীক্ষা: কোন বর্জ্য প্রশমনের পর ড্রেনে যায় আর কোনগুলো কখনো নয়? HCl ও NaOH প্রশমন করে ফেলো, আর CrO₄²⁻, Hg²⁺, CHCl₃ ঠিক ড্রামে পাঠাও।
  6. বোনাস: ১৬টি বোতলই ঠিক ক্যাবিনেটে, কোথাও কোনো সংঘাত ছাড়া।

পর্যবেক্ষণ খাতা: HCl বর্জ্যের প্রশমন (observation notebook)

বর্জ্য স্টেশনে HCl বর্জ্য প্রশমন শুরু করলে প্রতিবার Na₂CO₃ যোগের পর pH এখানে লেখা হবে।

বই পড়ার সময় সাবধান — এই অংশে বইয়ের কিছু তথ্য ভুল বা পুরোনো:

  • কাঠ পোড়ার সমীকরণ (পৃ. ৪০, ৫৩): (C6H10O5)n+n H2SO4→6n C+n H2SO4⋅5nH2O(\mathrm{C_6H_{10}O_5})_n + n\,\mathrm{H_2SO_4} \to 6n\,\mathrm{C} + n\,\mathrm{H_2SO_4{\cdot}5nH_2O} লেখাটি ভারসাম্যহীন। ঠিক রূপ: (C6H10O5)n→6n C+5n H2O(\mathrm{C_6H_{10}O_5})_n \to 6n\,\mathrm{C} + 5n\,\mathrm{H_2O} (গাঢ় H₂SO₄ পানিটুকু শুষে নেয়)।
  • হেক্সেন “নিরাপদ বিকল্প” (পৃ. ৪৫): n-হেক্সেন নিজেই স্নায়ুর ক্ষতি করে (H373) আর অতি দাহ্য। এখনকার পছন্দ হেপ্টেন বা ইথাইল অ্যাসিটেট।
  • লিকার অ্যামোনিয়া “35–40%” (পৃ. ৪৭, ৫২): ঘরের তাপমাত্রায় পানিতে NH₃ সর্বোচ্চ প্রায় 32–35% দ্রবীভূত হয়, 40% সম্ভব নয়। বাজারের সবচেয়ে গাঢ় দ্রবণ ≈ 35% (ঘনত্ব 0.88), ল্যাবে সাধারণত 25–30%।
  • মাটির pH 7–8, মাছ মরে pH 3-এর নিচে (পৃ. ৪৭): বেশিরভাগ ফসলের জন্য মাটির ভালো pH 6.0–7.5। মাছের নিরাপদ সীমা pH 6.5–9; pH 5-এর নিচেই মাছ মরতে শুরু করে — 3 পর্যন্ত অপেক্ষা করতে হয় না।
  • KMnO₄ ও K₂Cr₂O₇ “পানির দ্রবীভূত অক্সিজেন (DO) কমায়” (পৃ. ৪৯, ৫৪): এরা জারক — DO কমায় না (KMnO₄ দিয়ে তো পানি শোধনও করা হয়)। আসল ক্ষতি জলজ প্রাণীর ওপর বিষক্রিয়া (GHS09), আর K₂Cr₂O₇-এর Cr(VI) ক্যান্সার সৃষ্টি করে।
  • KI “ত্বকের মারাত্মক ক্ষতি করে” (পৃ. ৪৯): KI ত্বকের জন্য ক্ষয়কারী নয় — ওষুধ হিসেবেও খাওয়া হয়।
  • “সব তীব্র এসিড-ক্ষার, P₂O₅, সিলিকা-অ্যালুমিনার গুঁড়া প্রচুর পানিতে ফেলে দাও” (পৃ. ৫০ টিপস): তীব্র এসিড-ক্ষার আগে প্রশমন করে pH 6–9 (বই নিজেই পৃ. ৪৬-এ তা বলেছে); P₄O₁₀ পানির সাথে তীব্র বিক্রিয়া করে; অদ্রবণীয় গুঁড়া ড্রেন আটকায়; হাইপোক্লোরাইট এসিড-বর্জ্যে পড়লে Cl₂।
  • “NH₄Cl + শক্তিশালী ক্ষার → বিস্ফোরণমুখী NH₃, আগুন ধরে” (পৃ. ৪২): NH₃ বাতাসে কেবল 15–28% থাকলে জ্বলে, আর জ্বালানোও কঠিন। আসল বিপদ এর বিষক্রিয়া ও ক্ষয়কারী ধর্ম।
  • বাড়তি NaOH দ্রবণ “মেজারিং ফ্লাস্কে” রাখা (পৃ. ৪৫): আয়তনিক ফ্লাস্কের কাচের ছিপি NaOH-এ আটকে যায়, আর ফ্লাস্কের আয়তনও নষ্ট হয়। NaOH দ্রবণ রাখো পলিথিনের বোতলে।
  • Na মিথানল দিয়ে নষ্ট করা, LiAlH₄ জলীয় দ্রবণ দিয়ে (পৃ. ৪৫–৪৬): শুষ্ক ইথানল বা আইসোপ্রোপানল ধীরে ও নিয়ন্ত্রিতভাবে বিক্রিয়া করে — সেটাই পছন্দের। LiAlH₄ শুধু প্রশিক্ষিত কর্মী নষ্ট করবেন।
  • প্রতীক: বই Na ও LiAlH₄-এর প্রতীক F + T, আর গাঢ় এসিডের C + N লিখেছে। এখনকার GHS-এ Na ও LiAlH₄ = শিখা (GHS02) + ক্ষয় (GHS05), “বিষাক্ত” নয়; গাঢ় HCl ও H₂SO₄-এ পরিবেশ-প্রতীক (GHS09) নেই। পরীক্ষায় বইয়ের উত্তর (F, T, C, N) লেখো, কিন্তু আসল লেবেলে এখন GHS প্রতীকই দেখবে।

ঘরে বসে পরীক্ষা: বাঁধাকপির রস দিয়ে “বর্জ্য” প্রশমন

ল্যাবে এসিড-বর্জ্য যেভাবে প্রশমন করা হয়, রান্নাঘরে ঠিক সেভাবে করো:

  1. দুটি লাল বাঁধাকপির (red cabbage) পাতা কুচি করে এক কাপ পানিতে 10 মিনিট ফোটাও। ঠান্ডা করে ছেঁকে নাও — বেগুনি রঙের এই রস একটি নির্দেশক (indicator)।
  2. একটি স্বচ্ছ গ্লাসে আধা কাপ রস নাও, এক চামচ ভিনেগার (vinegar, অ্যাসিটিক এসিড — আমাদের “এসিড-বর্জ্য”) মেশাও। রং গোলাপি-লাল হবে।
  3. এবার এক চিমটি করে খাবার সোডা (baking soda, NaHCO₃) দাও, প্রতিবার নেড়ে। বুদবুদ ওঠে — এটা CO₂। রং আবার বেগুনি হলে থামো: দ্রবণ এখন প্রায় নিরপেক্ষ (neutral)।
  4. আরও সোডা দিলে রং নীল-সবুজ হবে — বেশি দিয়ে ফেলেছ, এখন ক্ষারীয়। গুনে রাখো কত চিমটি লাগল, আর ল্যাবের 26.5 g Na₂CO₃-এর হিসাবের সাথে মিলিয়ে ভাবো।

নিরাপত্তা: পানি ফোটানোর কাজটি বড় কেউ করবেন। ভিনেগার চোখে লাগলে জ্বালা করে — চোখে লাগলে প্রচুর পরিষ্কার পানি দিয়ে ধুয়ে ফেলো। শেষে সব তরল সিঙ্কে পানিসহ ফেলে দেওয়া যায় — এটা সত্যিই নিরাপদ বর্জ্য।

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. উদ্দীপক: A — NaOH, B — KMnO₄, C — LiAlH₄, D — C₂H₅OH একই তাকে রাখা হলো। এভাবে সংরক্ষণ কি সঠিক? বিশ্লেষণ করো। (কু. বো. ২০১৯)

সঠিক নয়। রাসায়নিক সাজাতে হয় বিপদের শ্রেণি (hazard class) অনুযায়ী, SDS-এর অংশ ৭ ও ১০ মেনে। চারটি চার শ্রেণির:

  • A (NaOH): ক্ষয়কারী ক্ষার (GHS05) — নিচের তাকে ক্ষার ক্যাবিনেটে, পলিথিনের বোতলে।
  • B (KMnO₄): জারক (GHS03) — আলাদা জারক তাকে, দাহ্য ও বিজারক থেকে দূরে।
  • C (LiAlH₄): পানি-সক্রিয় বিজারক (GHS02 + GHS05) — শুষ্ক বাক্সে N₂-এর নিচে। জলীয় বাষ্পেই LiAlHX4+4 HX2O→LiOH+Al(OH)X3+4 HX2\ce{LiAlH4 + 4H2O -> LiOH + Al(OH)3 + 4H2} + তাপ।
  • D (C₂H₅OH): অতি দাহ্য (GHS02) — দাহ্য ক্যাবিনেটে।

একসাথে থাকলে বিপদ: C-এর H₂ ও তাপ D-কে জ্বালায় (C-এর সাথে অ্যালকোহলও সরাসরি H₂ দেয়), B জারক হিসেবে সেই আগুনকে অক্সিজেন জোগায় আর C ও D দুটোকেই জারিত করে আগুন ধরাতে পারে। তাই চারটিকে আলাদা জায়গায় রাখতে হবে।

২. গাঢ় H₂SO₄ ও Na ধাতুর সাথে সরাসরি পানি যোগ করা যায় না কেন? (অভিন্ন প্রশ্ন ২০১৮)

গাঢ় H₂SO₄: পানির সাথে মিশে প্রচুর তাপ ছাড়ে (n = 10 পর্যন্ত লঘু করতে প্রায় 67 kJ/mol)। এসিডে অল্প পানি দিলে সেই অল্প পানিই সব তাপ পায়, 100 °C ছাড়িয়ে ফুটে ওঠে, আর বাষ্পের সাথে গাঢ় এসিড ছিটকে আসে। তাই সবসময় পানিতে ধীরে ধীরে এসিড, নেড়ে নেড়ে।

Na: 2 Na+2 HX2O→2 NaOH+HX2\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2}, ΔH≈−368\Delta H \approx -368 kJ (2 mol Na-এ)। তাপে Na গলে যায় আর H₂ জ্বলে ওঠে (2 HX2+OX2→2 HX2O\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}), সাথে ক্ষয়কারী NaOH ছিটকে আসে। তাই Na কেরোসিনে রাখা হয় আর বেঁচে যাওয়া টুকরো শুষ্ক ইথানলে নিঃশেষ করা হয়।

৩. 500 mL 1.0 M HCl বর্জ্য প্রশমন করতে কত গ্রাম অনার্দ্র Na₂CO₃ লাগবে? কত লিটার CO₂ বের হবে (STP-তে)?

n(HCl)=0.500×1.0=0.50n(\mathrm{HCl}) = 0.500 \times 1.0 = 0.50 mol। 2 HCl+NaX2COX3→2 NaCl+HX2O+COX2\ce{2HCl + Na2CO3 -> 2NaCl + H2O + CO2} থেকে n(Na2CO3)=0.25n(\mathrm{Na_2CO_3}) = 0.25 mol।

ভর =0.25×106=26.5= 0.25 \times 106 = 26.5 g। CO₂ =0.25= 0.25 mol =0.25×22.4=5.6= 0.25 \times 22.4 = 5.6 L (STP-তে; 25 °C-এ প্রায় 6.1 L)।

বাস্তবে এর চেয়ে সামান্য বেশি লাগে, কারণ কিছু CO₂ দ্রবণে কার্বনিক এসিড হয়ে থেকে যায় আর pH ≈ 4-এ আটকে রাখে — সিমুলেশনে নিজে দেখো।

৪. 250 mL 0.4 M H₂SO₄ বর্জ্য কলিচুন [Ca(OH)₂] দিয়ে প্রশমন করতে কত গ্রাম কলিচুন লাগবে? (Ca(OH)₂ = 74 g/mol)

n(H2SO4)=0.250×0.4=0.10n(\mathrm{H_2SO_4}) = 0.250 \times 0.4 = 0.10 mol। HX2SOX4+Ca(OH)X2→CaSOX4+2 HX2O\ce{H2SO4 + Ca(OH)2 -> CaSO4 + 2H2O} — অনুপাত 1 : 1।

ভর =0.10×74=7.4= 0.10 \times 74 = 7.4 g। (CaSO₄ কম দ্রবণীয়, তাই কিছুটা তলানি পড়ে — সেটা আলাদা করে কঠিন বর্জ্য হিসেবে ফেলা হয়।)

৫. গাঢ় HCl, লিকার NH₃ ও NaOH-এর অতিরিক্ত ব্যবহার স্বাস্থ্য ও পরিবেশের ওপর কী প্রভাব ফেলে? (রা. বো. ২০১৭)

স্বাস্থ্য: তিনটিই ক্ষয়কারী (GHS05)। HCl আর NH₃-এর বাষ্প চোখ, নাক ও শ্বাসনালি পোড়ায় (H335) — তাই বোতল খোলা ফিউম হুডে। NaOH ত্বকে পিচ্ছিল ক্ষত করে, চোখে লাগলে অন্ধত্ব পর্যন্ত হতে পারে।

পরিবেশ: ড্রেন দিয়ে জলাশয়ে গেলে HCl pH কমায়, NaOH আর NH₃ বাড়ায় — বাফার ফুরিয়ে গেলে pH 6.5–9-এর বাইরে চলে যায়, মাছ ও ডিম মারা যায়। NH₃ নিজেও মাছের জন্য খুব বিষাক্ত (তাই এর লেবেলে GHS09)। HCl ও NH₃-এর বাষ্প বাতাস দূষিত করে। তাই ন্যূনতম ব্যবহার আর প্রশমন করে pH 6–9 এ এনে ফেলা।

৬. “রাসায়নিক বর্জ্য শোধনের চেয়ে বর্জ্য হ্রাস উত্তম” — ব্যাখ্যা করো। (চ. বো. ২০১৫)

শোধন (treatment) মানে বর্জ্য তৈরি হওয়ার পর তাকে কম ক্ষতিকর করা — এতে নতুন রাসায়নিক লাগে (যেমন প্রশমনে Na₂CO₃), শক্তি ও টাকা লাগে, CO₂-এর মতো নতুন বর্জ্যও তৈরি হয়। আর ভারী ধাতু বা হ্যালোজেনযুক্ত দ্রাবকের মতো অনেক বর্জ্য সম্পূর্ণ শোধন করা যায় না — শেষে কোথাও না কোথাও থেকে যায়।

হ্রাস (reduction) মানে বর্জ্য তৈরিই না হতে দেওয়া — সঠিক পরিমাণ হিসাব করে নেওয়া, সেমিমাইক্রো পদ্ধতি, কম বিষাক্ত বিকল্প। যে বর্জ্য তৈরি হয়নি তার কোনো ঝুঁকি নেই, খরচও নেই। এজন্যই বর্জ্যের ক্রমে (waste hierarchy) “কমাও” সবার ওপরে, “নিষ্পত্তি” সবার নিচে।