তড়িৎ বিশ্লেষ্য কোষে একাধিক চার্জ থাকলে কী হয়?

যখন দ্রবণে একাধিক পজিটিভ বা নেগেটিভ চার্জওয়ালা "প্রতিযোগী" থাকে, তখন একটা দৌড় প্রতিযোগিতা শুরু হয়ে যায়। চলো, এই প্রতিযোগিতাটা একদম সহজ করে বুঝি।

একাধিক চার্জ থাকলে কী হয়? - The Electrolysis Race

ভাবো, যে তড়িৎ বিশ্লেষ্য কোষটা একটা রেসের মাঠ।

• ক্যাথোড (-) হলো পজিটিভ আয়নদের (ক্যাটায়ন) ফিনিশিং লাইন।
• অ্যানোড (+) হলো নেগেটিভ আয়নদের (অ্যানায়ন) ফিনিশিং লাইন।

যখন দ্রবণে একাধিক ক্যাটায়ন বা অ্যানায়ন থাকে, তখন তাদের মধ্যে প্রতিযোগিতা শুরু হয় - "কে আগে ফিনিশিং লাইনে (তড়িৎদ্বারে) গিয়ে চার্জমুক্ত হবে!"

এই প্রতিযোগিতায় কে জিতবে, তার কিছু সহজ নিয়ম আছে।

১. ক্যাটায়নদের দৌড় (Race to the Cathode)

যখন দ্রবণে একাধিক ধরনের পজিটিভ আয়ন (ক্যাটায়ন) থাকে (যেমন, লবণ-পানিতে $N{a}^{+}$ আর $H^{+}$), তখন তারা দুজনেই ক্যাথোডের (-) দিকে দৌড় দেয়।

কে জিতবে?
যে ক্যাটায়নটা কম সক্রিয় (less reactive), সে-ই এই রেসে জিতবে। অর্থাৎ, সে-ই আগে ইলেকট্রন গ্রহণ করে চার্জমুক্ত হবে।

কেন?
সহজ ভাষায়, যে ধাতু যত বেশি সক্রিয়, সে তত বেশি আয়ন হিসেবে থাকতে ভালোবাসে। সে সহজে ইলেকট্রন নিয়ে আবার পরমাণু হতে চায় না। তাই কম সক্রিয় জনকে ইলেকট্রন দেওয়া সহজ।

সক্রিয়তার সিরিজ (একটু মনে রাখতে হবে):
$K>Na>Ca>Mg>Al>Zn>Fe>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Au$
(যে যত বামে, সে তত বেশি সক্রিয়)

উদাহরণ: সোডিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণ ($NaCl$ + $H_{2}O$)

• প্রতিযোগী: $N{a}^{+}$ এবং $H^{+}$ (পানি থেকে আসা)।
• রেজাল্ট: সক্রিয়তার সিরিজে হাইড্রোজেন ($H$) সোডিয়ামের ($Na$) চেয়ে অনেক নিচে, মানে কম সক্রিয়।
• বিজয়ী: তাই $H^{+}$ আয়ন রেসে জিতবে এবং ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন নিয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস ($H_2$) তৈরি করবে। $N{a}^{+}$ বেচারা দ্রবণে দর্শক হয়েই থেকে যাবে!
  • $2H^{+}+2e^{-}\to H_2$ (গ্যাস)

২. অ্যানায়নদের দৌড় (Race to the Anode)

একইভাবে, যখন একাধিক নেগেটিভ আয়ন (অ্যানায়ন) থাকে (যেমন, লবণ-পানিতে $C{l}^{-}$ আর $O{H}^{-}$), তারাও অ্যানোডের (+) দিকে দৌড় দেয়।

কে জিতবে?
এখানে নিয়মটা একটু ভিন্ন।

• নিয়ম ১: দ্রবণে যদি হ্যালাইড আয়ন ($C{l}^{-},B{r}^{-},I^{-}$) বেশি পরিমাণে (ঘন দ্রবণ) থাকে, তাহলে তারাই সাধারণত রেসে জেতে।
• নিয়ম ২: যদি হ্যালাইড আয়ন না থাকে, অথবা দ্রবণ খুব পাতলা হয়, তাহলে সাধারণত হাইড্রোক্সাইড ($O{H}^{-}$) আয়ন রেসে জেতে এবং অক্সিজেন গ্যাস তৈরি করে।
• কিছু দর্শক আয়ন: কিছু আয়ন যেমন সালফেট ($S{O}_4^{2-}$), নাইট্রেট ($N{O}_3^{-}$) খুবই স্থিতিশীল। এরা এতটাই অলস যে রেসে অংশগ্রহণই করে না, দর্শক হয়ে বসে থাকে।

উদাহরণ: সোডিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণ ($NaCl$ + $H_{2}O$)

• প্রতিযোগী: $C{l}^{-}$ এবং $O{H}^{-}$ (পানি থেকে আসা)।
• রেজাল্ট: যেহেতু দ্রবণে হ্যালাইড আয়ন ($C{l}^{-}$) আছে এবং দ্রবণটি ঘন, তাই সে $O{H}^{-}$-কে হারিয়ে দেবে।
• বিজয়ী: $C{l}^{-}$ আয়ন রেসে জিতবে এবং অ্যানোডে ইলেকট্রন ছেড়ে দিয়ে ক্লোরিন গ্যাস ($C{l}_2$) তৈরি করবে।
  • $2C{l}^{-}\to C{l}_2+2e^{-}$

টিপস (এক নজরে মনে রাখার জন্য):

• ক্যাথোড (-): জিতবে কম সক্রিয় ক্যাটায়ন।
• অ্যানোড (+): ঘন দ্রবণে জিতবে হ্যালাইড আয়ন,
  না থাকলে বা পাতলা দ্রবণে জিতবে OH⁻। সালফেট, নাইট্রেট রেস করে না।