পাঠ ৭ / ১৪অনুচ্ছেদ ৩.৫–৩.৬

২য় ও ৩য় পর্যায়ের অক্সাইডের অম্ল-ক্ষার ধর্ম (ব্যবহারিক)Acid–base nature of Period 2 & 3 oxides (practical)

এই পাঠের আগে পড়ো (read first): পাঠ ৬ — ইলেকট্রন আসক্তি, তড়িৎ ঋণাত্মকতা ও ধাতব ধর্ম

সোডিয়াম (sodium) থেকে ক্লোরিন (chlorine) পর্যন্ত ৩য় পর্যায়ের (Period 3) প্রতিটি মৌল অক্সিজেনের সঙ্গে যুক্ত হয়ে অক্সাইড (oxide) তৈরি করে। নিচের প্রতিটি বিকারে পানি আর সার্বজনীন নির্দেশক (universal indicator) আছে। একে একে আটটি অক্সাইড বিকারে ফেলো আর রং দেখো:

৩য় পর্যায়ের অক্সাইড (Period 3 oxides), বাম থেকে ডানে · বিকারে পানি + সার্বজনীন নির্দেশক

0/8 অক্সাইড

প্রতিটি বিকারে (beaker) পানি আর সার্বজনীন নির্দেশক (universal indicator) — রং সবুজ, মানে নিরপেক্ষ (neutral, pH 7)। উপরের বয়ামে (jar) চাপ দিয়ে ৩য় পর্যায়ের (Period 3) প্রতিটি অক্সাইড বিকারে ফেলো।

আটটিতেই অক্সিজেন আছে। তবু বামের অক্সাইড পানিকে ক্ষারীয় (basic) করে, ডানেরগুলো অম্লীয় (acidic), আর মাঝের দুটি কিছুই করে না। একই অক্সিজেন কেন এমন উল্টো কাজ করে? আর যে অক্সাইড পানিতে গলেই না, তার প্রকৃতি বুঝব কীভাবে?

এই পাঠে ধাপে ধাপে এগোব:

অক্সাইডের বন্ধন (bonding): আয়নিক (ionic) থেকে সমযোজী (covalent)
পানিতে অক্সাইড: ক্ষারকীয় অক্সাইড (basic oxide) আর অম্লীয় অক্সাইড (acidic oxide)
উভধর্মী অক্সাইড (amphoteric oxide): এসিড আর ক্ষার দুটোর সঙ্গেই বিক্রিয়া
অম্লীয় অক্সাইডের শক্তি (strength) আর নিরপেক্ষ অক্সাইড (neutral oxide)
পর্যায় সারণিতে প্রবণতা (trend)
ব্যবহারিক (practical): দ্রবণীয় অক্সাইডের অম্ল-ক্ষার প্রকৃতি নির্ণয়
এবার নিজে করে দেখো: ভার্চুয়াল ল্যাব (virtual lab)

ধাপ ১: অক্সাইডের বন্ধন — আয়নিক থেকে সমযোজী

অক্সিজেনের সঙ্গে অন্য কোনো মৌলের দ্বিমৌলিক যৌগকে (binary compound) অক্সাইড বলে, যেমন Na₂O, SO₃। অক্সাইডের আচরণ বোঝার চাবি হলো বন্ধনের ধরন। আর বন্ধনের ধরন ঠিক করে তড়িৎ ঋণাত্মকতার (electronegativity, EN) পার্থক্য, $\Delta EN$ :

বামে ধাতু (metal), যেমন Na (EN 0.93)। O (3.44)-এর সঙ্গে পার্থক্য 2.51, অনেক বড়। Na তার ইলেকট্রন O-কে দিয়ে দেয়, তৈরি হয় Na⁺ আর অক্সাইড আয়ন (oxide ion) O²⁻-এর আয়নিক জালি (ionic lattice)।
মাঝে Al (1.61) আর Si (1.90)। Al₂O₃ আয়নিক, কিন্তু ছোট ও উচ্চ আধানের Al³⁺ আয়ন O²⁻-কে বিকৃত (polarise) করে, তাই কিছুটা সমযোজী। SiO₂ একটি বৃহৎ সমযোজী জালি (giant covalent lattice)।
ডানে অধাতু (non-metal): P, S, Cl। $\Delta EN$ ছোট, ইলেকট্রন শেয়ার হয়, তৈরি হয় আলাদা আলাদা ছোট অণু (simple molecules): P₄O₁₀, SO₃, Cl₂O₇।

মৌলে চাপ দিয়ে প্রতিটি অক্সাইডের গঠন (structure), $\Delta EN$ আর গলনাঙ্ক (melting point) দেখো:

মৌল বেছে নাও — তার সর্বোচ্চ জারণ অবস্থার অক্সাইড (highest oxide) দেখাবে

অক্সাইড (oxide)Na₂O

Na-এর জারণ সংখ্যা (oxidation state)+1

ΔEN (O − Na)2.51

গলনাঙ্ক (melting point)1132 °C

প্রকৃতি (nature)ক্ষারকীয় (basic)

Na আর O-এর তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য (ΔEN) বড়, তাই Na ইলেকট্রন দিয়ে দেয়: Na আয়ন আর O²⁻ আয়নের দৃঢ় জালি — গলনাঙ্ক অনেক বেশি।

গলনাঙ্কের লেখচিত্রে (graph) SiO₂ (1713 °C) থেকে P₄O₁₀ (340 °C)-এ হঠাৎ পতন লক্ষ করো। আয়নিক বা বৃহৎ সমযোজী জালি গলাতে অসংখ্য শক্ত বন্ধন ভাঙতে হয়। আলাদা অণুগুলোকে আলাদা করতে শুধু দুর্বল আন্তঃআণবিক বল (intermolecular force) ভাঙলেই হয়।

নিজে যাচাই করো

৩য় পর্যায়ে বাম থেকে ডানে গেলে অক্সাইডের বন্ধনে কী পরিবর্তন হয়?

ধাপ ২: পানিতে অক্সাইড — ক্ষারকীয় আর অম্লীয়

আগে মনে করে নাও (দেখো আয়ন শনাক্তকরণ ও pH স্কেল): দ্রবণে OH⁻ আয়ন বেশি হলে দ্রবণ ক্ষারীয় (basic, pH > 7) আর লাল লিটমাস (red litmus) নীল হয়। H₃O⁺ (H⁺) বেশি হলে দ্রবণ অম্লীয় (acidic, pH < 7) আর নীল লিটমাস (blue litmus) লাল হয়।

ক্ষারকীয় অক্সাইড (basic oxide): যে অক্সাইড এসিডের সঙ্গে বিক্রিয়া করে লবণ (salt) আর পানি দেয়। এগুলো ধাতুর অক্সাইড। দ্রবণীয় হলে পানিতে ক্ষার (alkali) তৈরি করে:

\begin{gathered} \mathrm{Na_{2}O(s) + H_{2}O(l) \rightarrow 2NaOH(aq)} \\ \mathrm{Li_{2}O(s) + H_{2}O(l) \rightarrow 2LiOH(aq)} \end{gathered}

অম্লীয় অক্সাইড (acidic oxide): যে অক্সাইড ক্ষারের সঙ্গে বিক্রিয়া করে লবণ আর পানি দেয়। এগুলো সাধারণত অধাতুর অক্সাইড। দ্রবণীয় হলে পানিতে এসিড তৈরি করে। এজন্য এদের এসিড অ্যানহাইড্রাইড (acid anhydride, পানিহীন এসিড) বলে:

\begin{gathered} \mathrm{SO_{3} + H_{2}O \rightarrow H_{2}SO_{4}} \\ \mathrm{P_{4}O_{10} + 6H_{2}O \rightarrow 4H_{3}PO_{4}} \\ \mathrm{Cl_{2}O_{7} + H_{2}O \rightarrow 2HClO_{4}} \\ \mathrm{N_{2}O_{5} + H_{2}O \rightarrow 2HNO_{3}} \end{gathered}

একই পানি এক অক্সাইডের সঙ্গে OH⁻ দেয়, আরেকটির সঙ্গে H⁺। কেন? ধাপে ধাপে নিজে দেখো:

ধাপ 1/3

Na₂O আয়নিক: Na⁺ আর O²⁻ আয়ন। O²⁻ পানিতে টিকে থাকতে পারে না — এটি খুব তীব্র ক্ষারক (very strong base), H⁺ পেলেই নিয়ে নেয়।

পানির সঙ্গে বিক্রিয়ার পর দুই ক্ষেত্রেই একটি E–O–H গ্রুপ পাওয়া যায় (E = মৌল)। NaOH-ও Na–O–H, আবার HClO₄-ও (O₃Cl)–O–H। কোন বন্ধনটি ভাঙবে, সেটাই প্রকৃতি ঠিক করে:

দাগ = যে বন্ধন ভাঙে। Na কম তড়িৎ ঋণাত্মক, Na–O আয়নিক, তাই Na–O ভেঙে OH⁻ বের হয়: ক্ষার। Cl তীব্র তড়িৎ ঋণাত্মক আর উচ্চ জারণ সংখ্যার, O-এর ইলেকট্রন নিজের দিকে টানে, তাই O–H দুর্বল হয়ে ভেঙে H⁺ বের হয়: এসিড। মাঝের Al দরকারমতো দুই দিকেই পারে। এজন্য একই পর্যায়ে বামে NaOH (ক্ষার), মাঝে Al(OH)₃ (উভধর্মী), ডানে HClO₄ (এসিড)। চিত্রটি সরলীকৃত (simplified)।

MgO: পানিতে খুব কম দ্রবণীয়। তবু যতটুকু বিক্রিয়া করে ( $\mathrm{MgO + H_{2}O \rightarrow Mg(OH)_{2}}$ ), তাতেই মিশ্রণের pH প্রায় 9–10 হয়। তাই MgO মৃদু ক্ষারকীয় (weakly basic)। এসিডের সঙ্গে সহজেই বিক্রিয়া করে: $\mathrm{MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2}O}$ ।

নিজে যাচাই করো

P₄O₁₀ পানিতে দিলে দ্রবণে নীল লিটমাস কাগজের কী হবে?

ধাপ ৩: উভধর্মী অক্সাইড

Al₂O₃ পানিতে একেবারে অদ্রবণীয় (insoluble), তাই নির্দেশক দিয়ে কিছুই বোঝা যায় না। এর প্রকৃতি জানতে এক চিমটি এসিডে আর এক চিমটি ক্ষারে দিয়ে দেখতে হয়। যে অক্সাইড এসিড আর ক্ষার দুটোর সঙ্গেই বিক্রিয়া করে লবণ আর পানি দেয়, তাকে উভধর্মী অক্সাইড (amphoteric oxide) বলে। নিচে নিজে পরীক্ষা করো:

অক্সাইড বেছে নাও, তারপর টেস্টটিউবে (test tube) চাপ দিয়ে এক চিমটি দাও

অক্সাইড

লঘু HCl-এ

NaOH-এ

Al₂O₃

—

MgO

—

SiO₂

—

BeO

—

প্রতিটি অক্সাইড দুই টিউবেই দিয়ে দেখো। কোনটি এসিডের সঙ্গে বিক্রিয়া করে (ক্ষারকের মতো আচরণ), কোনটি ক্ষারের সঙ্গে (এসিডের মতো)?

Al₂O₃-এর দুই রকম আচরণ:

\begin{gathered} \text{base-like:} \\ \mathrm{Al_{2}O_{3} + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + 3H_{2}O} \\ \text{acid-like:} \\ \mathrm{Al_{2}O_{3} + 2NaOH + 3H_{2}O} \\ \mathrm{\rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]} \end{gathered}

দ্বিতীয় বিক্রিয়ায় সোডিয়াম টেট্রাহাইড্রক্সোঅ্যালুমিনেট (sodium tetrahydroxoaluminate) তৈরি হয়। NaOH-এর সঙ্গে গলিয়ে (fusion) করলে লেখা হয় $\mathrm{Al_{2}O_{3} + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_{2} + H_{2}O}$ (সোডিয়াম অ্যালুমিনেট, sodium aluminate)। বোর্ডে দুটি সমীকরণই গ্রহণযোগ্য। ২য় পর্যায়ের BeO-ও একইভাবে উভধর্মী: $\mathrm{BeO + 2HCl \rightarrow BeCl_{2} + H_{2}O}$ এবং $\mathrm{BeO + 2NaOH + H_{2}O \rightarrow Na_{2}[Be(OH)_{4}]}$ ।

উভধর্মী অক্সাইড শুধু এই কয়টি নয়। ZnO, SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Ga₂O₃, GeO₂, Cr₂O₃, As₂O₃ ইত্যাদিও উভধর্মী। এদের মৌলগুলো সাধারণত পর্যায় সারণিতে ধাতু আর অধাতুর সীমানার কাছে থাকে।

নিজে যাচাই করো

একটি অক্সাইড পানিতে অদ্রবণীয়, লঘু HCl-এ গলে না, কিন্তু গরম গাঢ় NaOH-এ গলে। অক্সাইডটি কোন ধরনের?

ধাপ ৪: অম্লীয় অক্সাইডের শক্তি আর নিরপেক্ষ অক্সাইড

একই মৌলের একাধিক অক্সাইড থাকলে উচ্চ জারণ সংখ্যার (higher oxidation state) অক্সাইড বেশি অম্লীয়। জারণ সংখ্যা বেশি হলে মৌলটি O–H-এর ইলেকট্রন বেশি জোরে টানে (ধাপ ২-এর E–O–H চিত্র), তাই H⁺ সহজে বের হয়:

অক্সাইড	জারণ সংখ্যা	তৈরি হওয়া এসিড	$\mathrm{p}K_{a1}$ (25 °C)	এসিডের শক্তি
SO₂	+4	H₂SO₃ সালফিউরাস (sulfurous)	1.86	মৃদু (weak)
SO₃	+6	H₂SO₄ সালফিউরিক (sulfuric)	≈ −3	তীব্র (strong)
N₂O₃	+3	HNO₂ নাইট্রাস (nitrous)	3.25	মৃদু
N₂O₅	+5	HNO₃ নাইট্রিক (nitric)	≈ −1.4	তীব্র
P₄O₆	+3	H₃PO₃ ফসফোনিক (phosphorous)	1.3	মৃদু
P₄O₁₀	+5	H₃PO₄ ফসফরিক (phosphoric)	2.16	মাঝারি-মৃদু
Cl₂O	+1	HOCl হাইপোক্লোরাস (hypochlorous)	7.53	খুব মৃদু
Cl₂O₇	+7	HClO₄ পারক্লোরিক (perchloric)	≈ −10	অতি তীব্র
B₂O₃	+3	H₃BO₃ বোরিক (boric)	9.24	খুব মৃদু
CO₂	+4	H₂CO₃ কার্বনিক (carbonic)	6.35	মৃদু

(তীব্র এসিডের ঋণাত্মক $\mathrm{p}K_a$ মানগুলো আনুমানিক। উৎস: CRC Handbook।) এ কারণেই Cl₂O₇ সবচেয়ে অম্লীয় অক্সাইড: ৩য় পর্যায়ের সবচেয়ে ডানের মৌল, আর তার সর্বোচ্চ জারণ অবস্থা +7।

নিরপেক্ষ অক্সাইড (neutral oxide): কিছু অধাতব অক্সাইড, যেখানে মৌলের জারণ সংখ্যা কম, পানি, এসিড বা ক্ষার কারও সঙ্গেই বিক্রিয়া করে লবণ দেয় না। যেমন CO (+2), NO (+2), N₂O (+1)। এরা লিটমাসের রং বদলায় না।

নিজে যাচাই করো

নিচের কোন অক্সাইডের জলীয় দ্রবণ সবচেয়ে বেশি অম্লীয়?

ধাপ ৫: পর্যায় সারণিতে প্রবণতা

বাম পাশে পর্যায় (২য়, ৩য়)। বড় হরফে সর্বোচ্চ জারণ অবস্থার অক্সাইড, ছোট ঘরে একই মৌলের অন্য অক্সাইড (N₂O-ও নিরপেক্ষ)। পর্যায়ে বাম থেকে ডানে অক্সাইড ক্ষারকীয় → উভধর্মী → অম্লীয়; একই মৌলের উচ্চ জারণ অবস্থার অক্সাইড বেশি অম্লীয় (SO₃ > SO₂)। গ্রুপে নিচে নামলে ক্ষারধর্ম বাড়ে: BeO উভধর্মী, MgO মৃদু ক্ষারকীয়, CaO, SrO, BaO তীব্র ক্ষারকীয়। Si ধাতু নয়, ধাতুকল্প (metalloid)।

দুটি নিয়ম মনে রাখো:

পর্যায়ে বাম থেকে ডানে: ধাতব ধর্ম কমে, অধাতব ধর্ম বাড়ে। তাই অক্সাইড ক্ষারকীয় → উভধর্মী → অম্লীয় হয়। ৩য় পর্যায়ে: Na₂O (তীব্র ক্ষারকীয়), MgO (মৃদু ক্ষারকীয়), Al₂O₃ (উভধর্মী), SiO₂ (মৃদু অম্লীয়), P₄O₁₀, SO₃, Cl₂O₇ (ক্রমশ তীব্র অম্লীয়)।
গ্রুপে উপর থেকে নিচে: ধাতব ধর্ম বাড়ে, তাই অক্সাইডের ক্ষারধর্ম বাড়ে। গ্রুপ-২-এ BeO উভধর্মী, MgO মৃদু ক্ষারকীয়, আর CaO, SrO, BaO পানিতে তীব্র ক্ষার দেয়।

এবার নিজে সাজাও। প্রতিটি অক্সাইড ঠিক ঝুড়িতে রাখলে তার প্রমাণ (সমীকরণ) দেখাবে:

১) একটি অক্সাইডে চাপো → ২) সঠিক ঝুড়িতে (bin) চাপো

নিজে যাচাই করো

গ্রুপ-২-এর কোন অক্সাইডটি সবচেয়ে বেশি ক্ষারকীয়?

ধাপ ৬: ব্যবহারিক — দ্রবণীয় অক্সাইডের অম্ল-ক্ষার প্রকৃতি নির্ণয়

এটি বোর্ডের পরীক্ষা নং ১১ (সময় ২ পিরিয়ড)।

মূলনীতি (principle): দ্রবণীয় ধাতব অক্সাইড পানির সঙ্গে বিক্রিয়ায় হাইড্রক্সাইড দেয়, যা আয়নিত হয়ে OH⁻ ছাড়ে। OH⁻ লাল লিটমাসকে নীল করে, সার্বজনীন নির্দেশককে নীল বা বেগুনি করে। দ্রবণীয় অধাতব অক্সাইড পানিতে এসিড দেয়, যা আয়নিত হয়ে H⁺ (H₃O⁺) ছাড়ে। H⁺ নীল লিটমাসকে লাল করে, সার্বজনীন নির্দেশককে হলুদ, কমলা বা লাল করে।

\begin{gathered} \mathrm{CaO(s) + H_{2}O(l) \rightarrow Ca(OH)_{2}} \\ \mathrm{Ca(OH)_{2} \rightarrow Ca^{2+}(aq) + 2OH^{-}(aq)} \\ \mathrm{SO_{2}(g) + H_{2}O(l) \rightleftharpoons H_{2}SO_{3}(aq)} \\ \mathrm{H_{2}SO_{3} + H_{2}O \rightleftharpoons H_{3}O^{+} + HSO_{3}^{-}} \end{gathered}

প্রয়োজনীয় রাসায়নিক (chemicals): চুন বা ক্যালসিয়াম অক্সাইড (CaO), বেরিয়াম অক্সাইড (BaO), সোডিয়াম সালফাইট (Na₂SO₃), চুনাপাথর (limestone, CaCO₃), লঘু HCl, পাতিত পানি (distilled water), লাল ও নীল লিটমাস কাগজ, সার্বজনীন নির্দেশক।

যন্ত্রপাতি (apparatus): টেস্টটিউব, কর্কযুক্ত বাঁকা গ্যাস ডেলিভারি নল (delivery tube), টেস্টটিউব স্ট্যান্ড।

কাজের ধারা (procedure):

CaO: অল্প চুনের গুঁড়া টেস্টটিউবে নিয়ে 10 mL পাতিত পানি দিয়ে ঝাঁকাও। দ্রবণে প্রথমে লাল, পরে নীল লিটমাস দাও।
BaO: একইভাবে BaO-এর দ্রবণ তৈরি করে দুই লিটমাস দিয়ে পরীক্ষা করো।
SO₂: একটি টেস্টটিউবে Na₂SO₃ নিয়ে লঘু HCl দাও, মুখে কর্কসহ ডেলিভারি নল লাগাও। তৈরি হওয়া SO₂ আরেকটি টেস্টটিউবের পানিতে চালনা করো, তারপর দুই লিটমাস দাও: $\mathrm{Na_{2}SO_{3} + 2HCl \rightarrow 2NaCl + SO_{2} \uparrow + H_{2}O}$
CO₂: একইভাবে চুনাপাথর আর লঘু HCl থেকে CO₂ তৈরি করে পানিতে চালনা করো: $\mathrm{CaCO_{3} + 2HCl \rightarrow CaCl_{2} + CO_{2} \uparrow + H_{2}O}$

ফলাফল (সারণি-৩.৬):

অক্সাইডের দ্রবণ	লাল লিটমাস	নীল লিটমাস	pH (typical)	সিদ্ধান্ত
১. CaO	নীল হয়	নীল থাকে	≈ 12.4	ক্ষারীয়
২. BaO	নীল হয়	নীল থাকে	≈ 13	ক্ষারীয়
৩. SO₂	লাল থাকে	লাল হয়	≈ 2–3	অম্লীয়
৪. CO₂	লাল থাকে	লাল হয় (ধীরে)	≈ 4	অম্লীয়

নিরাপত্তা (safety): SO₂ বিষাক্ত ও শ্বাসনালিতে জ্বালা ধরায়, তাই খুব অল্প পরিমাণে আর ধোঁয়া-নিষ্কাশন আলমারিতে (fume cupboard) কাজ করো, সরাসরি শুঁকবে না। পানিতে দিলে CaO অনেক তাপ ছাড়ে আর ক্ষয়কারী (corrosive), তাই চোখে চশমা (safety goggles) পরো। দ্রবণীয় বেরিয়াম যৌগ বিষাক্ত: হাত ধুয়ে নাও, বর্জ্য আলাদা পাত্রে রাখো।

লক্ষ করো, CaO আর BaO ২য় বা ৩য় পর্যায়ের নয় (Ca ৪র্থ, Ba ৬ষ্ঠ পর্যায়ে)। তবু বোর্ড এ দুটিই ব্যবহার করে, কারণ এরা সহজে পাওয়া যায় আর পানিতে যথেষ্ট দ্রবণীয়। নিচের ল্যাবের “সম্প্রসারিত বেঞ্চে” ২য় ও ৩য় পর্যায়ের সব অক্সাইড পাবে।

ধাপ ৭: এবার নিজে করে দেখো

বোর্ডের ব্যবহারিক ট্যাবে চারটি নমুনা আছে। প্রতিটির জন্য আগে দ্রবণ তৈরি করো (CaO, BaO পানিতে ঝাঁকাও, SO₂ আর CO₂ গ্যাস তৈরি করে পানিতে চালনা করো)। তারপর লাল আর নীল লিটমাস দাও, চাইলে সার্বজনীন নির্দেশক আর pH মিটারও।
সিদ্ধান্ত বেছে নাও। সিদ্ধান্ত ঠিক হলে সারিটি পর্যবেক্ষণ খাতায় যোগ হবে, যেন বোর্ডের সারণি-৩.৬ পূরণ হচ্ছে।
সম্প্রসারিত বেঞ্চে ২য় ও ৩য় পর্যায়ের সব অক্সাইড আর তিনটি অজানা সাদা গুঁড়া (X, Y, Z) আছে। পানিতে রং না বদলালে নতুন নমুনা নিয়ে লঘু HCl আর NaOH দিয়ে পরীক্ষা করো।
pH মিটার যে মান দেখায় তা সাধারণ (typical) মান। আসল মান নির্ভর করে কতটা অক্সাইড গলেছে তার ওপর।

অক্সাইডের অম্ল-ক্ষার ধর্ম: ভার্চুয়াল ল্যাব

Acid–base nature of oxides — virtual practical

↗

CaO — ক্যালসিয়াম অক্সাইড (চুন) (calcium oxide (quicklime)). ধাপ ১: অল্প চুন (CaO) টেস্টটিউবে নিয়ে 10 mL বিশুদ্ধ পানি (distilled water) দাও, ভালো করে ঝাঁকাও।

নতুন নমুনা (fresh sample) +

সিদ্ধান্ত (conclusion): CaO হলো —

চ্যালেঞ্জ (challenges)

0/6

বোর্ডের সারণি-৩.৬ পূরণ করো: CaO, BaO, SO₂, CO₂ — প্রতিটিতে লাল ও নীল লিটমাস দিয়ে সিদ্ধান্ত লেখো। (0/4)
সম্প্রসারিত বেঞ্চে ৩য় পর্যায়ের একমাত্র অক্সাইডটি খুঁজে বের করো যেটি এসিড আর ক্ষার দুটোতেই গলে।
SiO₂-এর pH মাপো, তারপর NaOH দিয়ে পরীক্ষা করো। pH 7 হয়েও এটি অম্লীয় কেন?
pH মিটার দিয়ে SO₂ আর SO₃-এর দ্রবণ মাপো — কোনটি বেশি অম্লীয়? (0/2)
MgO-এর মিশ্রণে লাল লিটমাস দাও — বই বলে “কোনো ক্ষার দ্রবণ উৎপন্ন হয় না”। সত্যিই কি?
অজানা সাদা গুঁড়া X, Y, Z — পরীক্ষা করে প্রতিটির প্রকৃতি বের করো। (0/3)

পর্যবেক্ষণ খাতা — সারণি-৩.৬ (observation notebook)

সিদ্ধান্ত ঠিক হলে সারি এখানে যোগ হবে: অক্সাইড, লাল ও নীল লিটমাস, pH, এসিড/ক্ষার পরীক্ষা, সিদ্ধান্ত।

বই পড়ার সময় সাবধান: পাঠ্যবইয়ের এই অংশে কিছু ভুল আছে।

MgO (পৃ. 312): বই বলে BeO ও MgO “পানির সাথে কোনো বিক্রিয়া করে না… কোনো ক্ষার দ্রবণ উৎপন্ন হয় না”। এটি শুধু BeO-র জন্য সত্য। MgO অল্প বিক্রিয়া করে Mg(OH)₂ দেয়, আর মিশ্রণের pH ≈ 9–10। লাল লিটমাস নীল হয়।
সারণি-৩.৫ (পৃ. 311): P₄O₆, SO₂ ও Cl₂O-কে “সবল অম্লধর্মী” বলা হয়েছে। আসলে এরা মৃদু এসিড দেয়: H₃PO₃, H₂SO₃, HOCl। একই সারণিতে Si-কে “অধাতু” লেখা, কিন্তু Si আসলে ধাতুকল্প (metalloid)।
পৃ. 311, (১): “Li, Be, Na, Mg, Al আয়নিক ক্ষারকীয় অক্সাইড গঠন করে”। আসলে BeO অনেকটা সমযোজী আর উভধর্মী, Al₂O₃-ও উভধর্মী (বই পরে নিজেই তা বলেছে)।
B₂O₃ (পৃ. 312, (৩)): বই বলে B₂O₃ আর CO₂ “অস্থায়ী এসিড” দেয়। H₂CO₃ অস্থায়ী ঠিকই, কিন্তু H₃BO₃ একটি স্থায়ী কেলাসিত কঠিন পদার্থ (stable crystalline solid)।
SiO₂ (পৃ. 312, (৬)): “SiO₂ পানি বা অম্লের সাথে বিক্রিয়া করে না”। HF-এর সঙ্গে করে: $\mathrm{SiO_{2} + 4HF \rightarrow SiF_{4} + 2H_{2}O}$ । এজন্যই HF কাচ ক্ষয় করে (etch)। আর NaOH-এর সঙ্গে বিক্রিয়ার জন্য গরম গাঢ় বা গলিত NaOH লাগে, সাধারণ লঘু দ্রবণে প্রায় কিছুই হয় না।
“মাত্র পাঁচটি” উভধর্মী অক্সাইড (পৃ. 314): BeO, Al₂O₃, Ga₂O₃, SnO₂, PbO₂ ছাড়াও ZnO, SnO, PbO, GeO₂, As₂O₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃ ইত্যাদি উভধর্মী।
N₂O₃ (পৃ. 312): “(g)” লেখা হয়েছে। আসলে N₂O₃ নীল তরল বা কঠিন, প্রায় 3 °C-এর ওপরে NO আর NO₂-তে ভেঙে যায়।
CO₂ (পৃ. 316): $\mathrm{H_{2}CO_{3}}$ -এর পাশে “(l)” লেখা, হবে (aq)। আর দ্রবীভূত CO₂-এর বেশিরভাগ CO₂(aq) হিসেবেই থাকে, মাত্র প্রায় 0.2 % H₂CO₃ হয়। অল্প CO₂ চালনা করলে নীল লিটমাস ধীরে ও হালকাভাবে লাল হয় (pH ≈ 4–5)।
প্রশ্নব্যাংক MCQ 152: X = Al হলে “X-এর হ্যালাইডের জলীয় দ্রবণ ক্ষারধর্মী” কথাটি ভুল, কারণ আর্দ্রবিশ্লেষণে AlCl₃(aq) অম্লীয়। সঠিক উত্তর (ক), (ঘ) নয়।
প্রশ্নব্যাংক MCQ 217: নিরুদক (dehydrating agent) হলো P₄O₁₀ (P₂O₅), P₂O₃ নয়।

ঘরে বসে পরীক্ষা: লাল বাঁধাকপির নির্দেশক

লাল বাঁধাকপির (red cabbage) রঙিন রস নিজেই একটি নির্দেশক (indicator): অম্লে লাল-গোলাপি, নিরপেক্ষে বেগুনি, ক্ষারে সবুজ থেকে হলুদ।

কয়েকটি লাল বাঁধাকপির পাতা কুচি করে এক কাপ পানিতে 10 মিনিট ফোটাও। ঠান্ডা করে ছেঁকে নাও। বেগুনি রসটিই তোমার নির্দেশক।
চুন (ক্ষারকীয় অক্সাইড থেকে): পানের চুন আসলে ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড, অর্থাৎ CaO + পানি। মটরদানার মতো অল্প চুন আধা গ্লাস পানিতে গুলে কয়েক চামচ নির্দেশক দাও। রং সবুজ-হলুদ হবে: ক্ষারীয়।
CO₂ (অম্লীয় অক্সাইড): আরেকটি গ্লাসে নির্দেশক নিয়ে সোডা ওয়াটার বা রংহীন কোমল পানীয় মেশাও। অথবা স্ট্র দিয়ে কয়েক মিনিট ফুঁ দাও (নিঃশ্বাসে CO₂ আছে)। রং গোলাপি-বেগুনির দিকে যাবে: অম্লীয়।
দুটি রং পাশাপাশি রেখে খাতায় লেখো, আর CaO ও CO₂-এর সমীকরণ দিয়ে ব্যাখ্যা করো।

নিরাপত্তা: চুন ক্ষয়কারী (caustic)। খুব অল্প নাও, চোখে বা মুখে যেন না যায়, কাজ শেষে হাত ধুয়ে নাও। নির্দেশক বা মিশ্রণ খাবে না। স্ট্র দিয়ে শুধু ফুঁ দেবে, টেনে নেবে না।

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. ৩য় পর্যায়ের মৌলগুলোর অক্সাইডের অম্ল-ক্ষার ধর্ম সমীকরণসহ আলোচনা করো। (ঢা. বো. ২০১৫)

বাম থেকে ডানে ধাতব ধর্ম কমে, তাই অক্সাইড ক্ষারকীয় থেকে উভধর্মী হয়ে অম্লীয় হয়:

Na₂O তীব্র ক্ষারকীয়: $\mathrm{Na_{2}O + H_{2}O \rightarrow 2NaOH}$
MgO মৃদু ক্ষারকীয়: $\mathrm{MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_{2} + H_{2}O}$ (পানিতে সামান্য Mg(OH)₂, pH ≈ 10)
Al₂O₃ উভধর্মী: $\mathrm{Al_{2}O_{3} + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + 3H_{2}O}$ , $\mathrm{Al_{2}O_{3} + 2NaOH + 3H_{2}O \rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]}$
SiO₂ মৃদু অম্লীয় (পানিতে অদ্রবণীয়): $\mathrm{SiO_{2} + 2NaOH \rightarrow Na_{2}SiO_{3} + H_{2}O}$
P₄O₁₀ অম্লীয়: $\mathrm{P_{4}O_{10} + 6H_{2}O \rightarrow 4H_{3}PO_{4}}$
SO₃ তীব্র অম্লীয়: $\mathrm{SO_{3} + H_{2}O \rightarrow H_{2}SO_{4}}$
Cl₂O₇ সবচেয়ে অম্লীয়: $\mathrm{Cl_{2}O_{7} + H_{2}O \rightarrow 2HClO_{4}}$

কারণ: মৌলের তড়িৎ ঋণাত্মকতা বাড়লে বন্ধন আয়নিক থেকে সমযোজী হয়। ফলে E–O–H-এ E–O-এর বদলে O–H বন্ধন ভাঙে, তাই OH⁻-এর বদলে H⁺ বের হয়।

২. 1.00 g চুনাপাথর (CaCO₃) অতিরিক্ত লঘু HCl-এর সঙ্গে বিক্রিয়া করলে STP-তে কত আয়তন CO₂ পাওয়া যাবে? কমপক্ষে কত mL 1.0 M HCl লাগবে?

$\mathrm{CaCO_{3} + 2HCl \rightarrow CaCl_{2} + CO_{2} + H_{2}O}$

$n(\mathrm{CaCO_{3}}) = \dfrac{1.00}{100.09} = 9.99\times10^{-3}$ mol, তাই $n(\mathrm{CO_{2}})$ -ও $9.99\times10^{-3}$ mol।

STP-তে আয়তন $= 9.99\times10^{-3} \times 22.4 = 0.224$ L $= 224$ mL। (25 °C ও 1 bar-এ 24.79 L/mol ধরলে 248 mL।)

HCl লাগে দ্বিগুণ মোল, $0.0200$ mol। 1.0 M দ্রবণে তা $\dfrac{0.0200}{1.0}$ L $= 20$ mL।

৩. 0.31 g Na₂O পানিতে দ্রবীভূত করে 100 mL দ্রবণ তৈরি করা হলো। দ্রবণের pH কত?

$n(\mathrm{Na_{2}O}) = \dfrac{0.31}{61.98} = 5.0\times10^{-3}$ mol। $\mathrm{Na_{2}O + H_{2}O \rightarrow 2NaOH}$ , তাই $n(\mathrm{NaOH}) = 1.0\times10^{-2}$ mol।

$[\mathrm{OH^{-}}] = \dfrac{1.0\times10^{-2}}{0.100} = 0.10$ M, pOH = 1.00, pH = 14.00 − 1.00 = 13.00।

৪. X, Y, Z ৩য় পর্যায়ের তিনটি মৌল। এদের যোজ্যতা স্তরের বিন্যাস যথাক্রমে 3s², 3s²3p¹ ও 3s²3p⁴। (গ) X ও Z-এর সর্বোচ্চ অক্সাইডের জলীয় দ্রবণে লিটমাসের কী পরিবর্তন হবে? (ঘ) Y-এর অক্সাইডের প্রকৃতি সমীকরণসহ বিশ্লেষণ করো।

X = Mg, Y = Al, Z = S।

(গ) X-এর অক্সাইড MgO। পানিতে সামান্য বিক্রিয়ায় Mg(OH)₂ দেয়, pH ≈ 9–10, তাই লাল লিটমাস নীল হয়। Z-এর সর্বোচ্চ অক্সাইড SO₃। $\mathrm{SO_{3} + H_{2}O \rightarrow H_{2}SO_{4}}$ , তীব্র এসিড, তাই নীল লিটমাস লাল হয়।

(ঘ) Y₂O₃ = Al₂O₃। এটি পানিতে অদ্রবণীয়, তাই লিটমাসে কিছু হয় না। কিন্তু এসিড ও ক্ষার দুটোর সঙ্গেই লবণ দেয়: $\mathrm{Al_{2}O_{3} + 6HCl \rightarrow 2AlCl_{3} + 3H_{2}O}$ (ক্ষারকের মতো আচরণ) এবং $\mathrm{Al_{2}O_{3} + 2NaOH + 3H_{2}O \rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]}$ (এসিডের মতো আচরণ)। তাই Al₂O₃ উভধর্মী। কারণ: Al ধাতু-অধাতুর সীমানার কাছে। ছোট ও উচ্চ আধানের Al³⁺ বন্ধনকে আংশিক সমযোজী করে, তাই Al–O–H-এ দুই দিকের বন্ধনই ভাঙতে পারে।

৫. SO₂-এর চেয়ে SO₃ বেশি অম্লীয় কেন? CO নিরপেক্ষ অক্সাইড, কিন্তু CO₂ অম্লীয় কেন?

SO₃-এ S-এর জারণ সংখ্যা +6, SO₂-এ +4। উচ্চ জারণ অবস্থার S বেশি ইলেকট্রন-আকর্ষী, তাই H₂SO₄-এর O–H বন্ধন বেশি দুর্বল আর H⁺ সহজে বের হয়। H₂SO₄ তীব্র এসিড ( $\mathrm{p}K_{a1}$ ≈ −3), H₂SO₃ মৃদু ( $\mathrm{p}K_{a1}$ = 1.86)।

CO-তে C-এর জারণ সংখ্যা মাত্র +2। এটি পানির সঙ্গে কোনো এসিড তৈরি করে না, ক্ষারের সঙ্গেও লবণ দেয় না, তাই নিরপেক্ষ। CO₂ (+4) পানিতে H₂CO₃ দেয় আর NaOH-এর সঙ্গে Na₂CO₃ লবণ দেয়, তাই অম্লীয়।

৬. একটি সাদা অক্সাইড পানিতে অদ্রবণীয়, পানির মিশ্রণে লিটমাসের রং বদলায় না। কীভাবে নিশ্চিত হবে এটি ক্ষারকীয়, উভধর্মী, অম্লীয় নাকি নিরপেক্ষ?

দুটি নতুন নমুনা নাও। একটি লঘু HCl-এ, অন্যটি NaOH দ্রবণে (দরকারে গরম করে) দাও:

HCl-এ	NaOH-এ	সিদ্ধান্ত	উদাহরণ
গলে	গলে না	ক্ষারকীয়	MgO
গলে	গলে	উভধর্মী	Al₂O₃, ZnO
গলে না	গলে	অম্লীয়	SiO₂
গলে না	গলে না	নিরপেক্ষ	CO, NO (গ্যাস)

শুধু পানির pH দেখে অদ্রবণীয় অক্সাইডের প্রকৃতি বলা যায় না, কারণ pH 7 মানে এখানে “নিরপেক্ষ” নয়, শুধু “অদ্রবণীয়”।

৭. (MCQ) কোনটি উভধর্মী অক্সাইড? (ক) MgO (খ) ZnO (গ) SiO₂ (ঘ) CO

(খ) ZnO। $\mathrm{ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2}O}$ এবং $\mathrm{ZnO + 2NaOH + H_{2}O \rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]}$ । MgO ক্ষারকীয়, SiO₂ অম্লীয়, CO নিরপেক্ষ।