দ্রাব্যতা ও তাপমাত্রা

দ্রাব্যতা ও তাপমাত্রার সম্পর্ক

উত্তরঃ

কিছু কিছু দ্রবণের ক্ষেত্রে তাপমাত্রা বাড়ালে দ্রাব্যতা বাড়ে। তাপমাত্রা কমালে দ্রাব্যতা কমে।

কিছু কিছু দ্রবণের ক্ষেত্রে তাপমাত্রা কমালে দ্রাব্যতা বাড়ে। তাপমাত্রা বাড়ালে দ্রাব্যতা কমে।

আবার কিছু কিছু দ্রবণে তাপমাত্রা বাড়ালে দ্রাব্যতা একবার কমে আবার বাড়ে।

লা শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী এ ব্যাপারটা ব্যাখ্যা করা যায়।

তাপহারী দ্রবণঃ (যখন দ্রবণ তৈরী করলে সেটা ঠান্ডা হয়)

লা শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী বিক্রিয়া তাপহারী হলে, তাপ দিলে সাম্যাবস্থা ডানদিকে অর্থাৎ সামনে অগ্রসর হয়।

ঠিক একই ব্যাপার তাপহারী দ্রবণের ক্ষেত্রেও হয়। তাপ দিলে দ্রবণের দ্রাব্যতা বেড়ে যায়।

[ভেবে দেখো, ঠান্ডা পানিতে চিনি গোলানো ইজি নাকি গরম পানিতে?]

তাপহারী দ্রবণের কিছু উদাহরণঃ

NaCl
NaNO₃
NH₄NO₃
KCl
KNO₃
K₂CO₃
K₂Cr₂O₇
K₂CrO₄

তাপউৎপাদী দ্রবণঃ (যখন দ্রবণ তৈরী করলে সেটা গরম হয়)

লা শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী বিক্রিয়া তাপউৎপাদী হলে, তাপ দিলে সাম্যাবস্থা বামদিকে অর্থাৎ পেছনে অগ্রসর হয়।

ঠিক একই ব্যাপার তাপউৎপাদী দ্রবণের ক্ষেত্রেও হয়। তাপ দিলে দ্রবণের দ্রাব্যতা কমে যায়।

[চুনের সাথে পানি মিশালে সেটা কিন্তু গরম হয়।]

তাপউৎপাদী দ্রবণের কিছু উদাহরণঃ

Ca(OH)₂
CaO
CaSO₄
Na₂SO₄
ZnSO₄
FeSO₄

:::info
👉🏽 Note: যেসব যৌগে কেলাস পানি হয় তাদের প্রত্যেকেরই কেলাস পানি বাদ দিয়ে বাকী যৌগটা যেটা থাকে সেটা তাপউৎপাদী হয়। যেমনঃ সাদা ভিট্রিয়ল বা ZnSO₄.7H₂O এর সাত অণু পানি বাদ দিয়ে বাকী যৌগটা অর্থাৎ ZnSO₄ এর দ্রবণ তাপউৎপাদী।
:::

তাহলে কখন দ্রাব্যতা তাপমাত্রার সাথে একবার বাড়ে আবার কমে?

এমনটা হয় কেলাস পানিযুক্ত দ্রবণগুলোর ক্ষেত্রে।

যেমনঃ

• $N{a}_{2}S{O}_4.10H_{2}O$ (গ্লুবার লবন)
• $FeS{O}_4.7H_{2}O$ (সবুজ ভিট্রিয়ল)
• $ZnS{O}_4.7H_{2}O$ (সাদা ভিট্রিয়ল)
• $CuS{O}_4.5H_{2}O$ (নীল ভিট্রিয়ল বা তুঁতে)

উপরে তো দেখলে যে কেলাস পানি যুক্ত যৌগে পানির অংশটা বাদ দিয়ে বাকী পার্টটুকু তাপউৎপাদী হয়। এখান থেকেই দ্রাব্যতা বাড়া-কমার ব্যাপারটা ব্যাখ্যা করা যায়।

ব্যাপারটা যা হয়ঃ “কেলাস পানি যুক্ত যৌগের কেলাস পানিটা তাপ দিতে দিতে নাই হয়ে যাওয়ার আগ পর্যন্ত এটা তাপহারী থাকে। তাই তাপমাত্রা বাড়ালে দ্রাব্যতা বাড়ে। কিন্তু যখনই কেলাস পানিটা নাই হয়ে যায়, তখন সেটা তাপউৎপাদী হয়ে যায়। তাই আরও তাপমাত্রা বাড়ালে দ্রাব্যতা কমতে শুরু করে।”

সবুজ ভিট্রিয়লের ব্যাপারে যদি উদাহরণ দেইঃ

এখানে গ্রাফ থেকে এটাই বোঝা যাচ্ছে যে শুরু থেকে যতক্ষন ফেরাস সালফেটের সাথে কেলাস পানি ছিল ততক্ষণ দ্রবণটা তাপহারী ছিলো। তাই তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে দ্রাব্যতা বেড়েছে। কিন্তু যখনই সেই কেলাস পানি নাই হয়ে গেছে তখন থেকে সেটা তাপোৎপাদী হয়ে গেছে। তাই তাপমাত্রার সাথে সাথে দ্রাব্যতা কমতে শুরু করেছে।

দ্রব বা দ্রবণের পরিমাণ নির্ণয়ের সূত্র

:::warning
⚠️ যেহেতু এখানে যে তাপমাত্রায় দ্রবণের পরিমাণ দেওয়া থাকবে সেই তাপমাত্রায় দ্রাব্যতা নিতে হবে এজন্য নিচের ${\displaystyle S_1}$ বা $S_2$ নির্দিষ্ট না, প্রশ্নের উপর বেইস করে নিতে হবে।
:::

:::warning
⚠️ এখানে শুধুমাত্র $g/100g$ এককের ক্ষেত্রে 100 যোগ করা লাগবে। অন্যগুলাতে লাগবে না।
:::

:::info
💡

দ্রবণ তাপহারী হলে, বড় তাপমাত্রায় দ্রাব্যতাও বড়। (vice-versa)
দ্রবণ তাপোৎপাদি হলে, বড় তাপমাত্রায় দ্রাব্যতা ছোট। (vice-versa)
:::

Demo Questions

১। গ্লুবার লবণের দ্রাব্যতা 15°C থেকে 45°C তাপমাত্রার মধ্যে -

a) ক্রমাগত কমে
b) ক্রমাগত বাড়ে
c) প্রথমে বাড়ে, তারপর কমে
d) প্রথমে কমে, তারপর বাড়ে

২। 30°C ও 50°C তাপমাত্রায় কোনো দ্রব্যের দ্রাব্যতা যথাক্রমে 60 ও 80। 50°C তাপমাত্রায় 50g সম্পৃক্ত দ্রবণকে 30°C তাপমাত্রায় শীতল করলে কী পরিমাণ দ্রব দ্রবণ হতে বেরিয়ে আসবে? (অর্থাৎ অবশিষ্ট বা তলানী বা অধঃক্ষেপ পড়বে?)

সমাধানঃ

নিয়ম ১: (বেসিক)

আগে বেশী দ্রাব্যতার ব্যাপারটা চিন্তা করি,

50°C তাপমাত্রায় দ্রাব্যতা 80

তারমানে এখানে,

দ্রাবক = 100g

দ্রব = 80g

সম্পৃক্ত দ্রবণ = (100+80)g = 180g

এবার 50°C থেকে যদি 30°C তে তাপমাত্রা নামিয়ে আনা হয়, তাহলে দ্রবণ আর সম্পৃক্ত থাকছে না। তাই অবশিষ্ট হিসেবে (80-60)g = 20g দ্রব পাওয়া যাবে। এবার তাহলে এভাবে হিসাব করি,

50°C তাপমাত্রায় 180g সম্পৃক্ত দ্রবণকে 30°C এ আনলে দ্রব পাওয়া যায় 20g

∴ 50°C তাপমাত্রায় 50g সম্পৃক্ত দ্রবণকে 30°C এ আনলে দ্রব পাওয়া যায় = (20 × 50) ÷ 180g = 5.556g

নিয়ম ২: (সূত্র)

তাহলে এখানে দ্রবের পরিমান হবে,

৩। 30°C এবং 55°C তাপমাত্রায় কোনো একটি দ্রব্যের দ্রাব্যতা যথাক্রমে 50 এবং 90। 30°C তাপমাত্রায় 50g দ্রবণকে 55°C তাপমাত্রায় উন্নীত করা হলো। এ অবস্থায় দ্রবণকে সম্পৃক্ত করতে আর কত গ্রাম অতিরিক্ত দ্রব্যের প্রয়োজন হবে? [Hint: ২ এর মতই]

৪। গ্লুকোজ একটি তাপহারী দ্রব। 100∘C তাপমাত্রায় পানিতে এর দ্রাব্যতা 45.5। এই তাপমাত্রায় গ্লুকোজ দ্রবণের আপেক্ষিক গুরুত্ব 0.95। এই অবস্থায় গ্লুকোজের 250mL সম্পৃক্ত দ্রবণকে 10∘ C তাপমাত্রায় শীতল করা হলে 11.5g গ্লুকোজ অধঃক্ষিপ্ত হয়। 10∘C তাপমাত্রায় গ্লুকোজের দ্রাব্যতা কত? [Hint: S1 বের করা লাগবে]

৫। 30°C ও 50°C তাপমাত্রায় কোনো দ্রব্যের দ্রাব্যতা যথাক্রমে 200g/L ও 250g/L। 50°C তাপমাত্রায় 300ml সম্পৃক্ত দ্রবণকে 30°C তাপমাত্রায় শীতল করলে কী পরিমাণ দ্রব দ্রবণ হতে বেরিয়ে আসবে? [Hint: এখানে যেহেতু g/L এককে, তাই 100 যোগ করার কোন প্রয়োজন নেই। সম্পৃক্ত দ্রবনকে প্রয়োজনমত কনভার্ট করে নিলেই হবে]

Answers:

১। C ৩। 13.33 ৪। 38.45g ৫। 15g