গ্যাসগুলি বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়ায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে এবং গ্যাসের সাথে জড়িত প্রতিক্রিয়াগুলির ফলাফলের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য গ্যাস স্টোইচিওমেট্রি বোঝা অপরিহার্য। স্টোইচিওমেট্রি, এর মূল অংশে, রাসায়নিক বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক এবং পণ্যের গণনা নিয়ে কাজ করে। এই পাঠে, আমরা গ্যাসের স্টোইচিওমেট্রির উপর আলোকপাত করব, যা গ্যাসীয় পদার্থের সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় আয়তন, চাপ, তাপমাত্রা এবং মোলের সংখ্যার মধ্যে সম্পর্ক জড়িত।
গ্যাস স্টোইচিওমেট্রিতে মোলার আয়তনের ধারণাটি মৌলিক। এটি একটি গ্যাসের এক মোল দ্বারা দখলকৃত আয়তন হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। স্ট্যান্ডার্ড টেম্পারেচার অ্যান্ড প্রেসারে (STP), যা 0°C (273.15 K) এবং 1 atm চাপ, যেকোনো আদর্শ গ্যাসের এক মোল 22.4 লিটার দখল করে। এই অনুমানটি আদর্শ গ্যাস আইনের উপর ভিত্তি করে:
\( PV = nRT \)কোথায়:
যখন গ্যাস জড়িত রাসায়নিক বিক্রিয়ার কথা আসে, তখন স্টোইচিওমেট্রি কিছুটা বেশি জড়িত হয়। এখানে মূল বিষয় হল প্রদত্ত পরিমাণকে মোলে রূপান্তর করা, কারণ স্টোইচিওমেট্রি বিক্রিয়ক এবং পণ্যের মধ্যে মোল অনুপাত নিয়ে কাজ করে। কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলীয় বাষ্প উৎপন্ন করতে অক্সিজেনের উপস্থিতিতে মিথেন (CH 4 ), একটি সাধারণ গ্যাসের দহন বিবেচনা করুন:
\(\textrm{সিএইচ}_4 + 2\textrm{ও}_2 \rightarrow \textrm{CO}_2 + 2\textrm{এইচ}_2\textrm{ও} \)এই সমীকরণটি আমাদের বলে যে 1 মোল মিথেন 2 মোল অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে 1 মোল কার্বন ডাই অক্সাইড এবং 2 মোল জলীয় বাষ্প তৈরি করে। STP-তে মিথেনের আয়তন দেওয়া হলে, আমরা মিথেনের মোলগুলি খুঁজে পেতে মোলার আয়তন ব্যবহার করতে পারি এবং তারপরে জড়িত অন্যান্য গ্যাসের আয়তন খুঁজে পেতে মোল অনুপাত প্রয়োগ করতে পারি।
ধরা যাক আমাদের এসটিপিতে 22.4 লিটার মিথেন গ্যাস রয়েছে, যা 1 মোল মিথেনের সমতুল্য। প্রতিক্রিয়ার স্টোইচিওমেট্রি ব্যবহার করে, আমরা প্রয়োজনীয় অক্সিজেনের আয়তন এবং উত্পাদিত কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলীয় বাষ্পের পরিমাণ গণনা করতে পারি:
প্রায়শই গ্যাস জড়িত বিক্রিয়ায়, একটি বিক্রিয়াকারী অন্যের আগে গ্রাস করা হয়, প্রতিক্রিয়ার মাত্রা নির্ধারণ করে। এই বিক্রিয়কটি সীমিত বিক্রিয়াক হিসাবে পরিচিত। সীমিত বিক্রিয়াক শনাক্ত করা পণ্যের পরিমাণ সঠিকভাবে ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। প্রতিটি বিক্রিয়াকের মোলগুলি তাদের আয়তনের উপর ভিত্তি করে গণনা করে এবং বিক্রিয়ার স্টোইচিওমেট্রিক সম্পর্ক প্রয়োগ করে এটি করা যেতে পারে।
যদিও আদর্শ গ্যাস আইন \(PV = nRT\) বিভিন্ন পরিস্থিতিতে গ্যাসের আচরণ বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, এটি স্টোইচিওমেট্রিতেও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এটি একটি গ্যাসের ভলিউম, চাপ, তাপমাত্রা এবং মোলের মধ্যে রূপান্তর করার অনুমতি দেয়, এসটিপি অবস্থার বাইরে স্টোচিওমেট্রিক সমস্যাগুলি সমাধান করার আমাদের ক্ষমতাকে প্রসারিত করে।
উদাহরণস্বরূপ, যদি STP থেকে ভিন্ন কোনো তাপমাত্রা বা চাপে কোনো প্রতিক্রিয়া ঘটে, তাহলে STP-তে গ্যাসের মোল খুঁজে বের করে এবং তারপর প্রদত্ত শর্তে নতুন আয়তন খুঁজে বের করার জন্য আদর্শ গ্যাস আইন প্রয়োগ করে জড়িত গ্যাসের আয়তন গণনা করা যেতে পারে। . এই পদক্ষেপটি বাস্তব-জীবনের পরিস্থিতিগুলির সাথে মোকাবিলা করার সময় অপরিহার্য যেখানে প্রতিক্রিয়াগুলি সর্বদা মানক পরিস্থিতিতে ঘটতে পারে না।
একটি বাস্তব-জীবনের অ্যাপ্লিকেশনে গ্যাস স্টোইচিওমেট্রির একটি উদাহরণ যানবাহনে এয়ারব্যাগ স্থাপনের পদ্ধতিতে দেখা যায়। একটি এয়ারব্যাগের দ্রুত স্ফীতি একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার ফলে যা খুব অল্প সময়ের মধ্যে বিপুল পরিমাণ গ্যাস উৎপন্ন করে। সোডিয়াম অ্যাজাইড (NaN 3 ) সাধারণত ব্যবহৃত হয়, যা পচন ধরে নাইট্রোজেন গ্যাস (N 2 ) উৎপন্ন করে:
\(2\textrm{NaN}_3 \rightarrow 2\textrm{না} + 3\textrm{এন}_2\)এই প্রতিক্রিয়াটি দ্রুত নাইট্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে, এয়ারব্যাগকে স্ফীত করে এবং গাড়ির যাত্রীদের জন্য প্রভাবকে কুশন করে। এখানে, মিলিসেকেন্ডে পছন্দসই আয়তনে এয়ারব্যাগ পূরণ করার জন্য পর্যাপ্ত নাইট্রোজেন গ্যাস তৈরি করার জন্য প্রয়োজনীয় সোডিয়াম অ্যাজাইডের সুনির্দিষ্ট পরিমাণ গণনা করতে স্টোইচিওমেট্রি ব্যবহার করা হয়।
যদিও আমরা নিরাপত্তা উদ্বেগের কারণে এয়ারব্যাগ স্ফীতিতে ব্যবহৃত রাসায়নিক বিক্রিয়া অনুকরণ করতে সক্ষম নাও হতে পারি, আমরা সহজ বিক্রিয়ায় গ্যাসের আয়তনের পরিবর্তন লক্ষ্য করতে পারি। উদাহরণস্বরূপ, ভিনেগার (এসিটিক অ্যাসিড) এবং বেকিং সোডা (সোডিয়াম বাইকার্বনেট) এর মধ্যে বিক্রিয়া কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস তৈরি করে:
\(\textrm{সিএইচ}_3\textrm{COOH} + \textrm{NaHCO}_3 \rightarrow \textrm{সিএইচ}_3\textrm{কোনা} + \textrm{এইচ}_2\textrm{ও} + \textrm{CO}_2\)একটি বেলুন সংযুক্ত একটি বদ্ধ সিস্টেমে এই প্রতিক্রিয়া পরিচালনা করে, আমরা দৃশ্যত বেলুন স্ফীত গ্যাস উত্পাদিত পর্যবেক্ষণ করতে পারেন. উত্পাদিত গ্যাসের আয়তন তখন প্রতিক্রিয়ার স্টোইচিওমেট্রির সাথে সম্পর্কিত হতে পারে, কর্মক্ষেত্রে গ্যাস স্টোইচিওমেট্রির একটি বাস্তব উদাহরণ প্রদান করে।
যদিও গ্যাস স্টোইচিওমেট্রির নীতিগুলি সরল, বাস্তব-জীবনের প্রয়োগগুলি জটিলতা উপস্থাপন করতে পারে। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে অ-আদর্শ গ্যাস আচরণ, বিক্রিয়কগুলির বিশুদ্ধতা এবং প্রতিক্রিয়ার হারের মতো কারণগুলি ফলাফলকে প্রভাবিত করতে পারে। এই দিকগুলি বিবেচনা করা প্রয়োজন, বিশেষত শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যেখানে নির্ভুলতা গুরুত্বপূর্ণ।
গ্যাস স্টোইচিওমেট্রি গ্যাস জড়িত রাসায়নিক বিক্রিয়ার ফলাফল বোঝা এবং ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য একটি শক্তিশালী হাতিয়ার প্রদান করে। আদর্শ গ্যাস আইন, মোলার আয়তন এবং বিক্রিয়ক সীমিত করার মত ধারণাগুলি প্রয়োগ করে, আমরা বিভিন্ন অবস্থার অধীনে বিক্রিয়ায় জড়িত গ্যাসের আয়তন গণনা করতে পারি। শিক্ষাগত সেটিংস, শিল্প অ্যাপ্লিকেশন, বা এমনকি এয়ারব্যাগের মতো দৈনন্দিন পণ্যগুলিতেই হোক না কেন, গ্যাস স্টোইচিওমেট্রির নীতিগুলির ব্যাপক প্রভাব এবং প্রয়োগ রয়েছে৷
