Chemistry chapter 6: Concept of Mole and Chemical Counting

ষষ্ঠ অধ্যায়

মোলের ধারণা ও রাসায়নিক গণনা

(Concept of Mole and Chemical Counting)

রসায়নে মূলত দুই ধরনের বিশ্লেষণ পদ্ধতি নিয়ে আলোচনা করা হয়, যা গুণগত বিশ্লেষণ এবং পরিমাণগত বিশ্লেষণ। কোনো পদার্থকে এবং তার বিভিন্ন ধর্মকে শনাক্ত করার পদ্ধতির নাম গুণগত বিশ্লেষণ এবং কোনো পদার্থের পরিমাণ নির্ণয়ের পদ্ধতির নাম পরিমাণগত বিশ্লেষণ। পরিমাণগত বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে বিভিন্ন হিসাব-নিকাশ প্রয়োজন হয়। এসব হিসাব-নিকাশকে একত্রে রাসায়নিক গণনা বলা হয়। রাসায়নিক গণনায় কোনো পদার্থের পরিমাণ অনেক সময়েই মোল এককে প্রকাশ করা হয়। এই অধ্যায়ে তোমরা মোল কী, মোল দিয়ে হিসাব-নিকাশ কীভাবে করা হয়, মোলের হিসাব-নিকাশ থেকে কীভাবে ঘনমাত্রার হিসাব করা হয়। এই বিষয়গুলো জানতে পারবে।

Printed page 110

এ অধ্যায় পাঠ শেষে আমরা

• মোলের ধারণা ব্যবহার করে সরল গাণিতিক হিসাব করতে পারব।
• নির্দিষ্ট ঘনমাত্রার দ্রবণ প্রস্তুত করতে পারব।
• প্রদত্ত তথ্য ও উপাত্ত ব্যবহার করে যৌগে উপস্থিত মৌলের শতকরা সংযুতি নির্ণয় করতে পারব।
• শতকরা সংযুতি ব্যবহার করে স্থূল সংকেত ও আণবিক সংকেত নির্ণয় করতে পারব।
• মৌল ও যৌগমূলকের প্রতীক, সংকেত ও যোজনী ব্যবহার করে রাসায়নিক সমীকরণ লিখতে এবং সমতা বিধান করতে পারব।
• রাসায়নিক সমীকরণের মাত্রিক তাৎপর্য থেকে বিক্রিয়ক ও উৎপাদের ভরভিত্তিক গাণিতিক সমস্যা সমাধান করতে পারব।
• তুঁতের কেলাস পানির শতকরা পরিমাণ নির্ণয় করতে পারব।
• নিক্তি ব্যবহার করে রাসায়নিক দ্রব্য পরিমাপ করতে সক্ষম হব।

Printed page 111

৬.১ মোল (Mole)

মোল হলো রাসায়নিক পদার্থ পরিমাপের একক। মনে করো,

$12$টি $\text{O}_2 = 1$ ডজন $\text{O}_2$

$100$টি $\text{O}_2 = 1$ শতক $\text{O}_2$

$1000$টি $\text{O}_2 = 1$ হাজার $\text{O}_2$

তেমনি $6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{O}_2 = 1$ মোল $\text{O}_2$

$1$ মোল পরমাণুতে $6.023 \times 10^{23}$ টি পরমাণু থাকে।

$1$ মোল অণুতে $6.023 \times 10^{23}$ টি অণু থাকে।

$1$ মোল আয়নে $6.023 \times 10^{23}$ টি আয়ন থাকে।

অতএব, $6.023 \times 10^{23}$ সংখ্যাটি পরমাণু, অণু, আয়ন ইত্যাদি সকল ক্ষেত্রেই ব্যবহার করা হয়। এই সংখ্যাটিকে অ্যাভোগেড্রোর সংখ্যা বলা হয়।

কোনো পদার্থের যে পরিমাণের মধ্যে $6.023 \times 10^{23}$ টি পরমাণু, অণু বা আয়ন থাকে সেই পরিমাণকে ঐ পদার্থের মোল বলা হয়। যেমন: $12$ গ্রাম $\text{C}$ এর মধ্যে $6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{C}$ পরমাণু থাকে।

রাসায়নিক পদার্থের (পরমাণুর ক্ষেত্রে) পারমাণবিক ভর অথবা (অণুর ক্ষেত্রে) আণবিক ভরকে গ্রাম একককে প্রকাশ করলে যে পরিমাণ পাওয়া যায় তাকে ঐ পদার্থের এক মোল বলা হয়।

অতএব $12$ গ্রাম $\text{C} = 1$ মোল $\text{C}$ পরমাণু।

আবার, $18$ গ্রাম $\text{H}_2\text{O}$ এর মধ্যে $6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{H}_2\text{O}$ অণু থাকে।

অতএব $18$ গ্রাম $\text{H}_2\text{O} = 1$ মোল $\text{H}_2\text{O}$

অণুর আণবিক ভর বের করার পদ্ধতি

কোনো অণুতে বিদ্যমান সকল পরমাণুর পারমাণবিক ভর যোগ করলে ঐ অণুর আণবিক ভর পাওয়া যায়।

যেমন: $\text{Cl}_2$ অণুতে $\text{Cl}$ পরমাণু আছে $2$টি।

অতএব, $\text{Cl}_2$ এর আণবিক ভর $= 2 \times \text{Cl}$ এর পারমাণবিক ভর $= 2 \times 35.5 = 71$

এক মোল $\text{Cl}_2 = 71\text{g}\ \text{Cl}_2$

$\text{NaCl}$ অণুতে $\text{Na}$ পরমাণু আছে $1$টি এবং $\text{Cl}$ পরমাণু আছে $1$টি

Printed page 112

অতএব, $\text{NaCl}$ এর আণবিক ভর = $\text{Na}$ এর পারমাণবিক ভর + $\text{Cl}$ এর পারমাণবিক ভর

$= 23 + 35.5 = 58.5$

এক মোল $\text{NaCl} = 58.5$g $\text{NaCl}$

$\text{CuSO}_4\cdot5\text{H}_2\text{O}$ তে $\text{Cu}$ আছে $1$টি, $\text{S}$ আছে $1$টি, $\text{O}$ আছে $9$টি এবং $\text{H}$ আছে $10$টি

অতএব, $\text{CuSO}_4\cdot5\text{H}_2\text{O}$ এর আণবিক ভর = $1 \times \text{Cu}$ এর পারমাণবিক ভর + $1 \times \text{S}$ এর পারমাণবিক ভর + $9\times \text{O}$ এর পারমাণবিক ভর + $10 \times \text{H}$ এর পারমাণবিক ভর

$= 1 \times 63.5 + 1 \times 32 + 9 \times 16 + 10 \times 1$

$= 249.5$

এক মোল $\text{CuSO}_4\cdot5\text{H}_2\text{O} = 249.5$ g $\text{CuSO}_4\cdot5\text{H}_2\text{O}$

উদাহরণ

১. সমস্যা: $1$টি $\text{H}_2\text{O}$ অণুর ভর কত?

সমাধান: আমরা জানি, $1$ মোল $\text{H}_2\text{O} = 18$g $\text{H}_2\text{O} = 6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{H}_2\text{O}$ অণু

এখানে $6.02 \times 10^{23}$ টি $\text{H}_2\text{O}$ অণুর ভর = $18$g

অতএব, $1$টি $\text{H}_2\text{O}$ অণুর ভর = $\dfrac{18}{6.023\times10^{23}}$ g $= 2.99 \times 10^{-23}$g

২. সমস্যা: $1$g $\text{H}_2\text{SO}_4$ এ কতগুলো $\text{H}_2\text{SO}_4$ অণু আছে?

সমাধান: আমরা জানি, $1$ মোল $\text{H}_2\text{SO}_4 = 98$g $\text{H}_2\text{SO}_4 = 6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{H}_2\text{SO}_4$ অণু

এখানে, $98$g $\text{H}_2\text{SO}_4 = 6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{H}_2\text{SO}_4$ অণু

$1$g $\text{H}_2\text{SO}_4 = \dfrac{6.023\times10^{23}}{98}$ টি $\text{H}_2\text{SO}_4$ অণু $= 6.14 \times 10^{21}$ টি $\text{H}_2\text{SO}_4$ অণু

৩. সমস্যা: $5$ g $\text{H}_2\text{O}$ এ কত মোল $\text{H}_2\text{O}$ বিদ্যমান?

সমাধান: আমরা জানি, $1$ মোল $\text{H}_2\text{O} = 18$ g $\text{H}_2\text{O}$

এখানে, $18$ g $\text{H}_2\text{O} = 1$ মোল $\text{H}_2\text{O}$

$1$ g $\text{H}_2\text{O} = \dfrac{1}{18}$ মোল $\text{H}_2\text{O}$

$5$ g $\text{H}_2\text{O} = \dfrac{1\times5}{18}$ মোল $\text{H}_2\text{O} = 0.277$ মোল $\text{H}_2\text{O}$

নিজে করো: $1$ g $\text{H}_2\text{SO}_4$ এ কতগুলো H, S এবং O পরমাণু আছে?

Printed page 113

৬.১.১ গ্যাসের মোলার আয়তন

$1$ মোল গ্যাসীয় পদার্থ যে আয়তন দখল করে তাকে ঐ গ্যাসের মোলার আয়তন বলে। $0^\circ$ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রা এবং $1$ বায়ুমন্ডল চাপকে একত্রে প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপ বা আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপ বা সংক্ষেপে আদর্শ বা প্রমাণ অবস্থা বলা হয়। প্রমাণ অবস্থায় $1$ মোল গ্যাসের আয়তন হয় $22.4$ লিটার।

যদি $n =$ মোল সংখ্যা,

$w =$ গ্রাম একেকে ভর,

$V =$ লিটার একেকে আয়তন,

$N =$ অণুর সংখ্যা এবং

$M =$ আণবিক ভর হয় তাহলে আমরা লিখতে পারি:

$n = \dfrac{w}{M}$

কিংবা

$n = \dfrac{V}{22.4}$

কিংবা

$n = \dfrac{N}{6.023 \times 10^{23}}$

উদাহরণ

১. সমস্যা: আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে $1$ লিটার $\text{CO}_2$ গ্যাসে কতটি অণু থাকে?

সমাধান: আমরা জানি, $1$ মোল $\text{CO}_2 = 44\text{g}$ $\text{CO}_2$ $= 6.023 \times 10^{23}$ টি $\text{CO}_2$ অণু $=$ আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে $22.4$ লিটার আয়তনের $\text{CO}_2$ গ্যাস আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে, $22.4$ লিটার $\text{CO}_2$ গ্যাসে থাকে $= 6.023 \times 10^{23}$ টি অণু অতএব, $1$ লিটার $\text{CO}_2$ গ্যাসে থাকে $= \dfrac{6.023 \times 10^{23}}{22.4}$ টি অণু $= 2.69 \times 10^{22}$ টি অণু

নিজে করো: প্রমাণ অবস্থায় $5$ লিটার $\text{CH}_4$ গ্যাসে কয়টি H পরমাণু আছে?

২. সমস্যা: $5$ মোল $\text{CO}_2$ গ্যাসের প্রমাণ অবস্থায় আয়তন কত?

সমাধান: এখানে দেওয়া আছে, মোল $n = 5$

Printed page 114

বের করতে হবে প্রমাণ অবস্থায় আয়তন $V = ?$ আমরা জানি $n = \dfrac{V}{22.4}$ বা, $5 = \dfrac{V}{22.4}$ কাজেই $V = 5 \times 22.4$ লিটার $= 112$ লিটার

নিজে করো: প্রমাণ অবস্থায় $5$টি $\text{CO}_2$ অণুর আয়তন কত?

৩. সমস্যা: প্রমাণ অবস্থায় $10$ গ্রাম হাইড্রোজেন গ্যাসের আয়তন কত?

সমাধান: এখানে দেওয়া আছে, ভর $w = 10$ গ্রাম, $\text{H}_2$ এর আণবিক ভর $M = 2$ আয়তন, $V = ?$ আমরা জানি,

$n = \dfrac{w}{M} = \dfrac{V}{22.4}$

$\dfrac{10}{2} = \dfrac{V}{22.4}$

বা, $V = 22.4 \times 5$ লিটার $= 112$ লিটার

৬.১.২ মোল এবং আণবিক সংকেত

মোল এবং আণবিক সংকেতের মধ্যে একটি সম্পর্ক রয়েছে। কোনো পদার্থের আণবিক সংকেত থেকে প্রাপ্ত আণবিক ভরকে গ্রামে প্রকাশিত করলে যে পরিমাণ পাওয়া যায় সেই পরিমাণকে ঐ পদার্থের $1$ মোল বলা হয়। যেমন-পানির আণবিক সংকেত $\text{H}_2\text{O}$। পানির আণবিক ভর $18$। অতএব, $18$ গ্রামকে $1$ গ্রাম আণবিক ভর পানি বা $1$ মোল পানি বলা হয়। এখানে দেখা যাচ্ছে, মোলকে গ্রাম আণবিক ভরও বলা হয়।

আণবিক সংকেত থেকে আরও অনেক তথ্য পাওয়া যায়।

$\text{H}_2\text{O}$ আণবিক সংকেত থেকে যে যে তথ্য পাওয়া যায় তা নিচে উল্লেখ করা হলো।

1. $\text{H}_2\text{O}$ এর নাম পানি
2. $1$ অণু পানির সংকেত $\text{H}_2\text{O}$
3. $1$ মোল পানি এর সংকেত $\text{H}_2\text{O}$
4. $1$ অণু $\text{H}_2\text{O}$ এ $2$টি হাইড্রোজেন পরমাণু এবং $1$টি অক্সিজেন পরমাণু আছে।
5. $1$ মোল $\text{H}_2\text{O}$ অণুতে $2$ মোল $\text{H}$ পরমাণু আছে ও $1$ মোল $\text{O}$ পরমাণু আছে।

Printed page 115

6. $1$ মোল $\text{H}_2\text{O}$ অণুতে $\text{H}$ পরমাণুর ভর $1 \times 2 = 2\text{g}$ এবং $\text{O}$ পরমাণুর ভর $16 \times 1 = 16\text{g}$। অতএব, $1$ মোল $\text{H}_2\text{O}$ অণুর ভর $(2 + 16)\text{g} = 18\text{g}$

7. $1$ মোল $\text{H}_2\text{O}$ অণুতে $\text{H}$ পরমাণুর সংখ্যা $6.023 \times 10^{23} \times 2$ টি $= 1.20 \times 10^{24}$ টি, $\text{O}$ পরমাণুর সংখ্যা $6.023 \times 10^{23} \times 1$ টি $= 6.023 \times 10^{23}$ টি, এবং $\text{H}_2\text{O}$ অণুর সংখ্যা $= 6.023 \times 10^{23}$ টি।