রসায়ন • খনিজ সম্পদ: ধাতু-অধাতু (Mineral Resources: Metals and Non-metals)

রসায়ন প্রশ্ন

একটি কপার শোধনাগারে কার্বন বিজারণে পাওয়া 98%98\% বিশুদ্ধ মোটা কপারদণ্ড এবং একটি পাতলা বিশুদ্ধ কপারদণ্ড CuSO4CuSO_4-এর জলীয় দ্রবণে ডুবিয়ে ব্যাটারির সাথে যুক্ত করা হলো। কিছুক্ষণ বিদ্যুৎ প্রবাহের পর দেখা গেল, মোটা দণ্ডটি ক্রমশ সরু হচ্ছে এবং পাতলা দণ্ডটি মোটা হচ্ছে। শেষে পাতলা দণ্ডে 99.9%99.9\% বিশুদ্ধ কপার পাওয়া গেল।

  1. ক)

    বিগালক কী?

    (1)
  2. খ)

    খনিজমল ক্ষারীয় হলে কোন ধরনের বিগালক যোগ করা হয়, উদাহরণসহ ব্যাখ্যা করো।

    (2)
  3. গ)

    উদ্দীপকের প্রক্রিয়ায় অ্যানোড ও ক্যাথোডে কী কী বিক্রিয়া ঘটে? সমীকরণসহ লেখো।

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকের প্রক্রিয়াটি ধাতু বিশুদ্ধকরণে কেন প্রয়োজনীয় তা বিশ্লেষণ করো এবং একই পদ্ধতিতে সিলভার বিশোধন করতে হলে তড়িদ্দ্বার ও তড়িৎ বিশ্লেষ্য কী কী হবে তা লেখো।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর ধাতু নিষ্কাশনের সময় খনিজমলের সাথে যুক্ত হয়ে ধাতুমল তৈরি করার জন্য যে পদার্থ যোগ করা হয়, তাকে বিগালক বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর খনিজমল ক্ষারীয় হলে তার সাথে বিক্রিয়ার জন্য এসিডিক বিগালক যোগ করা হয়। এসিডিক বিগালকের উদাহরণ সিলিকন ডাই-অক্সাইড (SiO2SiO_2)। এটি ক্ষারীয় খনিজমলের সাথে যুক্ত হয়ে ধাতুমল তৈরি করে। এই ধাতুমল গলিত ধাতুতে দ্রবীভূত হয় না বলে উপরে ভেসে থাকে এবং সহজেই আলাদা করা যায়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর উদ্দীপকে মোটা অবিশুদ্ধ কপারদণ্ডটি ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্তের সাথে যুক্ত, তাই এটি অ্যানোড। পাতলা বিশুদ্ধ দণ্ডটি ঋণাত্মক প্রান্তের সাথে যুক্ত, তাই এটি ক্যাথোড।
    অ্যানোডে (জারণ): Cu(s)→Cu2++2e−Cu(s) \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-। অবিশুদ্ধ কপারের পরমাণু ইলেকট্রন ত্যাগ করে Cu2+Cu^{2+} আয়ন হিসেবে দ্রবণে চলে যায়, ফলে দণ্ড সরু হয়।
    ক্যাথোডে (বিজারণ): Cu2++2e−→Cu(s)Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu(s)। দ্রবণের Cu2+Cu^{2+} আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিশুদ্ধ কপার হিসেবে ক্যাথোডে জমা হয়, ফলে দণ্ড মোটা হয়।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর প্রয়োজনীয়তা: কার্বন বিজারণ বা বিগলন প্রক্রিয়ায় পাওয়া কপার সম্পূর্ণ বিশুদ্ধ হয় না; এতে উল্লেখযোগ্য অপদ্রব্য থেকে যায় (উদ্দীপকে 98%98\% বিশুদ্ধ)। তড়িৎ বিশোধনে অবিশুদ্ধ কপার অ্যানোড থেকে কপার আয়ন হয়ে দ্রবণে যায় এবং বিশুদ্ধ কপার ক্যাথোডে জমা হয়। ফলে 99.9%99.9\% বিশুদ্ধ কপার পাওয়া যায়, যা বৈদ্যুতিক কাজে ব্যবহারের জন্য প্রয়োজন।
    কপার দ্রবণে CuSO4CuSO_4 ব্যবহার করা হয় কারণ যে ধাতু বিশুদ্ধ করতে হবে তারই লবণ তড়িৎ বিশ্লেষ্য হিসেবে নিতে হয়, যাতে ধাতব আয়ন ক্যাথোডে জমা হয়।
    সিলভার বিশোধনের জন্য একই নিয়মে: অ্যানোড হবে অবিশুদ্ধ সিলভার দণ্ড (ধনাত্মক প্রান্তে), ক্যাথোড হবে বিশুদ্ধ সিলভারের পাত (ঋণাত্মক প্রান্তে), আর তড়িৎ বিশ্লেষ্য হবে সিলভারের লবণের দ্রবণ, যেমন সিলভার নাইট্রেট (AgNO3AgNO_3)। অ্যানোডে Ag→Ag++e−Ag \rightarrow Ag^+ + e^- এবং ক্যাথোডে Ag++e−→AgAg^+ + e^- \rightarrow Ag বিক্রিয়া ঘটবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও