অক্সিডেশন সংখ্যা, যা জারণ অবস্থা হিসাবেও পরিচিত, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া বোঝার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই সংখ্যাগুলি একটি অণু বা একটি আয়নের পরমাণুর মধ্যে ইলেকট্রনগুলি কীভাবে বিতরণ করা হয় তা নির্ধারণ করতে সহায়তা করে। একটি যৌগের মধ্যে প্রতিটি উপাদানের অক্সিডেশন অবস্থা জানা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার ফলাফলের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য অপরিহার্য, যা ব্যাটারি এবং ক্ষয় প্রতিরোধ সহ অনেক প্রযুক্তির কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে।
একটি অক্সিডেশন সংখ্যা হল একটি অণু বা আয়নের একটি পরমাণুর জন্য নির্ধারিত একটি তাত্ত্বিক সংখ্যা যা সেই পরমাণুর সাধারণ বৈদ্যুতিক চার্জ নির্দেশ করে। এটি নিয়মের একটি সেটের উপর ভিত্তি করে যা বন্ডে ইলেক্ট্রন বরাদ্দ বিবেচনা করে:
এই নিয়মগুলি আরও জটিল অণু এবং আয়নগুলিতে অক্সিডেশন সংখ্যা নির্ধারণের জন্য একটি ভিত্তি হিসাবে কাজ করে।
উদাহরণ 1: জল (H₂O)
নিয়ম অনুসারে, অক্সিজেনের জারণ সংখ্যা -2। যেহেতু দুটি হাইড্রোজেন আছে, এবং প্রতিটি হাইড্রোজেনের অক্সিডেশন সংখ্যা +1 আছে, তাই হাইড্রোজেনের সামগ্রিক চার্জ +2 এর সমান। এটি অক্সিজেনের -2 চার্জের সাথে ভারসাম্য বজায় রাখে, অণুকে নিরপেক্ষ করে তোলে।
উদাহরণ 2: সোডিয়াম ক্লোরাইড (NaCl)
সোডিয়াম, একটি ধাতু, একটি আয়ন গঠন করার সময় +1 এর একটি জারণ অবস্থা থাকে। ক্লোরিন, এই যৌগটিতে, সামগ্রিক চার্জের ভারসাম্য বজায় রাখতে যৌগটিকে নিরপেক্ষ করে তুলতে -1 এর একটি জারণ অবস্থা থাকবে।
বিক্রিয়ক এবং পণ্যের মধ্যে উপাদানগুলির অক্সিডেশন অবস্থা জানা ইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রিতে গুরুত্বপূর্ণ। এই জ্ঞানটি বুঝতে সাহায্য করে যে কোন প্রজাতিগুলি একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষে অক্সিডেশন বা হ্রাস পাবে।
একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেল দুটি ইলেক্ট্রোড নিয়ে গঠিত: একটি অ্যানোড (যেখানে অক্সিডেশন ঘটে) এবং একটি ক্যাথোড (যেখানে হ্রাস ঘটে)। বাহ্যিক সার্কিটের মাধ্যমে অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে ইলেকট্রনের প্রবাহ বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করে।
উদাহরণস্বরূপ, একটি সাধারণ জিঙ্ক-কপার ব্যাটারিতে, দস্তার মৌলিক আকারে 0 এর অক্সিডেশন সংখ্যা থাকে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ায়, এটি Zn \(^{2+}\) আয়ন গঠনের জন্য ইলেকট্রন (অক্সিডেশন) হারায়, এইভাবে এর অক্সিডেশন অবস্থা 0 থেকে +2 তে পরিবর্তিত হয়। বিপরীতভাবে, Cu \(^{2+}\) আয়ন ক্যাথোডে ইলেকট্রন লাভ করে (হ্রাস), তামার অক্সিডেশন অবস্থাকে +2 থেকে 0 এ পরিবর্তন করে কারণ এটি ধাতব তামা হিসাবে প্রলেপ দেয়।
অক্সিডেশন সংখ্যার পরিবর্তন দ্বারা চালিত ইলেকট্রনের এই স্থানান্তরই ব্যাটারিতে বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করে।
একটি অক্সিডেশন-হ্রাস প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করার জন্য একটি সাধারণ পরীক্ষায় একটি তামা (II) সালফেট দ্রবণ এবং একটি দস্তা পেরেক জড়িত। যখন দস্তার পেরেক তামা (II) সালফেট দ্রবণে নিমজ্জিত হয়, তখন দস্তা অক্সিডাইজ করে, ইলেকট্রন হারিয়ে Zn \(^{2+}\) আয়ন গঠন করে। এই ইলেকট্রনগুলি তখন Cu \(^{2+}\) আয়ন দ্বারা অর্জিত হয়, যা দস্তা পেরেকের পৃষ্ঠে ধাতব তামা তৈরি করে। এটি দ্রবণে রঙের পরিবর্তন এবং দস্তা পেরেকের উপর একটি তামার আবরণের গঠন হিসাবে লক্ষ্য করা যেতে পারে।
জটিল অণুতে, অক্সিডেশন সংখ্যা নির্ধারণের জন্য সতর্কতামূলক বিশ্লেষণের প্রয়োজন হতে পারে, বিশেষ করে এমন উপাদানগুলির মধ্যে যেগুলিতে একাধিক অক্সিডেশন অবস্থা থাকতে পারে।
উদাহরণ: পটাসিয়াম ডাইক্রোমেটে (K₂Cr₂O₇), পটাসিয়াম (K) এর একটি জারণ সংখ্যা +1, অক্সিজেন (O) এর অক্সিডেশন সংখ্যা -2 এবং ক্রোমিয়াম (Cr) গণনা করা দরকার। দুটি পটাসিয়াম আয়ন (+1 প্রতিটি), এবং সাতটি অক্সিজেন পরমাণু (-2 প্রতিটি), এবং যৌগটি নিরপেক্ষ, এই জ্ঞানের সাথে কেউ ক্রোমিয়ামের জারণ সংখ্যা গণনা করতে পারে।
2(+1) + 2(Cr) + 7(-2) = 0
2 - 14 + 2(Cr) = 0
2(Cr) = 12
Cr = +6
এই গণনাটি দেখায় যে পটাসিয়াম ডাইক্রোমেটে ক্রোমিয়ামের অক্সিডেশন সংখ্যা +6।
অক্সিডেশন সংখ্যা হল রসায়নের একটি মৌলিক ধারণা, বিশেষ করে ইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রিতে, যেখানে তারা জারণ-হ্রাস বিক্রিয়ায় ইলেকট্রন প্রবাহের দিক সম্পর্কে পূর্বাভাস দিতে সাহায্য করে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষ এবং প্রতিক্রিয়া বিশ্লেষণের জন্য এই সংখ্যাগুলি কীভাবে বরাদ্দ করা এবং গণনা করা যায় তা বোঝা অপরিহার্য, ব্যাটারিতে শক্তি সঞ্চয় থেকে জারা সুরক্ষা কৌশল পর্যন্ত সবকিছুকে প্রভাবিত করে।