কার্বন যৌগসমূহ - পুনর্বিবেচনা নির্দেশিকা

কার্বনের প্রধান যৌগগুলির পরিচিতি

কার্বন, একটি অধাতু, ক্যাটেনেশন ধর্ম এবং অন্যান্য মৌলের সাথে শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন তৈরির অনন্য ক্ষমতার কারণে বিস্তৃত সংখ্যক যৌগ গঠন করে। উচ্চ বিদ্যালয়ের রসায়নে, কার্বনের সর্বাধিক অধ্যয়ন করা অজৈব যৌগগুলির মধ্যে রয়েছে এর অক্সাইডসমূহ (কার্বন ডাই অক্সাইড, কার্বন মনোক্সাইড) এবং কার্বনেটসমূহ। এই যৌগগুলি অসংখ্য শিল্প প্রক্রিয়া, জৈব চক্র এবং দৈনন্দিন জীবনে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

১. কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂)

রাসায়নিক সূত্র এবং সাধারণ নাম

• রাসায়নিক সূত্র: CO₂
• সাধারণ নাম: কার্বন ডাই অক্সাইড; শুষ্ক বরফ (কঠিন রূপ)

ল্যাবরেটরিতে প্রস্তুতি

ক্যালসিয়াম কার্বনেট (যেমন, মার্বেল চিপস) এর উপর লঘু হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের বিক্রিয়ার মাধ্যমে সাধারণত ল্যাবরেটরিতে কার্বন ডাই অক্সাইড প্রস্তুত করা হয়।

• বিক্রিয়া:

  CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
  

• নীতি: অ্যাসিড কার্বনেটের সাথে বিক্রিয়া করে একটি লবণ, জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস তৈরি করে। গ্যাসটি বাতাসের চেয়ে ঘন হওয়ায় সাধারণত জলের নিম্নমুখী অপসারণ বা বায়ুর ঊর্ধ্বমুখী অপসারণ দ্বারা সংগ্রহ করা হয়।

ধর্মাবলী

• ভৌত: বর্ণহীন, গন্ধহীন গ্যাস; বাতাসের চেয়ে ঘন; জলে দ্রবণীয়; কঠিন CO₂ কক্ষ তাপমাত্রা ও চাপে সরাসরি গ্যাসে ঊর্ধ্বপাতিত হয়।
• রাসায়নিক:
  • অম্লীয় অক্সাইড: জলে দ্রবীভূত হয়ে কার্বনিক অ্যাসিড (H₂CO₃), একটি দুর্বল অ্যাসিড, তৈরি করে।

    CO₂(g) + H₂O(l) ⇌ H₂CO₃(aq)
    

  • অদাহ্য: এটি জ্বলে না এবং আগুন নিভিয়ে দেয়, তাই অগ্নি নির্বাপক যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়।
  • ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়া: ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়া করে কার্বনেট বা বাইকার্বনেট তৈরি করে।
    • চুন জল (ক্যালসিয়াম হাইড্রক্সাইড দ্রবণ) এর সাথে:

      Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l)
      

      (ক্যালসিয়াম কার্বনেটের সাদা অধঃক্ষেপ, CO₂ এর পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়)
      • যদি অতিরিক্ত CO₂ চালনা করা হয়:

      CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g) → Ca(HCO₃)₂(aq)
      

      (দ্রবণীয় ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেট, যা সাদা অধঃক্ষেপ অদৃশ্য করে তোলে)

২. কার্বন মনোক্সাইড (CO)

রাসায়নিক সূত্র এবং সাধারণ নাম

• রাসায়নিক সূত্র: CO
• সাধারণ নাম: কার্বন মনোক্সাইড

ল্যাবরেটরিতে প্রস্তুতি

ফর্মিক অ্যাসিড (মিথানোইক অ্যাসিড) এর ডিহাইড্রেশন দ্বারা ল্যাবরেটরিতে কার্বন মনোক্সাইড প্রস্তুত করা যেতে পারে, যেখানে গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড একটি ডিহাইড্রেটিং এজেন্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

• বিক্রিয়া:

  HCOOH(conc.) --(conc. H₂SO₄, 373K)--> CO(g) + H₂O(l)
  

• নীতি: গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড ফর্মিক অ্যাসিড থেকে জল অপসারণ করে কার্বন মনোক্সাইড ছেড়ে দেয়।

ধর্মাবলী এবং পরীক্ষামূলকভাবে প্রাসঙ্গিক বিক্রিয়া

• ভৌত: বর্ণহীন, গন্ধহীন, স্বাদহীন গ্যাস; বাতাসের চেয়ে সামান্য কম ঘন; জলে স্বল্প দ্রবণীয়।
• রাসায়নিক:
  • নিরপেক্ষ অক্সাইড: অ্যাসিড বা ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ তৈরি করে না।
  • অত্যন্ত বিষাক্ত: এটি রক্তের হিমোগ্লোবিনের সাথে অপরিবর্তনীয়ভাবে আবদ্ধ হয়ে কার্বক্সিহিমোগ্লোবিন তৈরি করে, যা অক্সিজেন পরিবহনকে বাধাগ্রস্ত করে।
  • শক্তিশালী বিজারক: বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রায়।
    • ধাতব অক্সাইডের বিজারণ (যেমন, লোহা নিষ্কাশনের জন্য ব্লাস্ট ফার্নেসে):

      Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g)
      

      ZnO(s) + CO(g) → Zn(s) + CO₂(g)
      

  • দাহ্য: এটি নীল শিখায় জ্বলে কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি করে।

    2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g)
    

  • ক্লোরিনের সাথে বিক্রিয়া: ফসজিন (কার্বনিল ক্লোরাইড), একটি অত্যন্ত বিষাক্ত গ্যাস তৈরি করে।

    CO(g) + Cl₂(g) → COCl₂(g)
    

৩. গুরুত্বপূর্ণ কার্বনেটসমূহ

A. ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO₃)

• রাসায়নিক সূত্র: CaCO₃
• সাধারণ নাম: চুনাপাথর, মার্বেল, চুনখড়ি

প্রস্তুতি

প্রচুর পরিমাণে প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া যায়। চুন জলের মধ্য দিয়ে কার্বন ডাই অক্সাইড চালনা করে ল্যাবরেটরিতে প্রস্তুত করা যেতে পারে।

• বিক্রিয়া:

  Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l)
  

ধর্মাবলী এবং পরীক্ষামূলকভাবে প্রাসঙ্গিক বিক্রিয়া

• ভৌত: সাদা কঠিন, কার্যত জলে অদ্রবণীয়।
• রাসায়নিক:
  • অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া: লঘু অ্যাসিডের সাথে বিয়োজিত হয়ে কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন করে।

    CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
    

    CaCO₃(s) + H₂SO₄(dilute) → CaSO₄(s) + H₂O(l) + CO₂(g)
    

  • তাপীয় বিয়োজন: প্রবল তাপে (ক্যালসিনেশন) বিয়োজিত হয়ে ক্যালসিয়াম অক্সাইড (কুইকলাইম) এবং কার্বন ডাই অক্সাইড উৎপন্ন করে।

    CaCO₃(s) --(Δ)--> CaO(s) + CO₂(g)
    

B. সোডিয়াম কার্বনেট (Na₂CO₃)

• রাসায়নিক সূত্র: Na₂CO₃
• সাধারণ নাম: ধোয়ার সোডা (Na₂CO₃·10H₂O), সোডা অ্যাশ (অনার্দ্র Na₂CO₃)

প্রস্তুতি (সলভে পদ্ধতি – মূল ধাপ)

সলভে পদ্ধতি সোডিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের একটি শিল্প পদ্ধতি। একটি মূল ধাপে সোডিয়াম বাইকার্বনেটের তাপীয় বিয়োজন জড়িত।

• বিক্রিয়া:

  2NaHCO₃(s) --(Δ)--> Na₂CO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)
  

ধর্মাবলী এবং পরীক্ষামূলকভাবে প্রাসঙ্গিক বিক্রিয়া

• ভৌত: সাদা স্ফটিকাকার কঠিন, জলে অত্যন্ত দ্রবণীয়, ক্ষারীয় দ্রবণ তৈরি করে।
  • উচ্ছ্বাস: ধোয়ার সোডা (ডেকাহাইড্রেট) বাতাসে উন্মুক্ত হলে স্ফটিকীকরণের জল হারায়।

    Na₂CO₃·10H₂O(s) → Na₂CO₃·H₂O(s) + 9H₂O(g)
    

• রাসায়নিক:
  • আর্দ্র বিশ্লেষণ: কার্বনেট আয়নের আর্দ্র বিশ্লেষণের কারণে জলে দ্রবীভূত হয়ে একটি ক্ষারীয় দ্রবণ তৈরি করে।

    Na₂CO₃(aq) + 2H₂O(l) ⇌ 2NaOH(aq) + H₂CO₃(aq)
    

    অথবা আরও সঠিকভাবে, কার্বনেট আয়নের জন্য:

    CO₃²⁻(aq) + H₂O(l) ⇌ HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)
    

  • অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া: অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে কার্বন ডাই অক্সাইড মুক্ত করে।

    Na₂CO₃(aq) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
    

কার্বন অক্সাইডের তুলনামূলক ধর্মাবলী

ধর্ম	কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂)	কার্বন মনোক্সাইড (CO)
অক্সাইডের প্রকৃতি	অম্লীয় অক্সাইড	নিরপেক্ষ অক্সাইড
জলে দ্রাব্যতা	দ্রবণীয়, কার্বনিক অ্যাসিড তৈরি করে	স্বল্প দ্রবণীয়
ঘনত্ব (বনাম বায়ু)	বাতাসের চেয়ে ঘন	বাতাসের চেয়ে সামান্য কম ঘন
দাহ্যতা	অদাহ্য, আগুন নিভিয়ে দেয়	দাহ্য, নীল শিখায় জ্বলে
বিজারক ধর্ম	খুব দুর্বল/নেই	শক্তিশালী বিজারক
শারীরবৃত্তীয় প্রভাব	উচ্চ ঘনত্বের শ্বাসরোধকারী	অত্যন্ত বিষাক্ত (কার্বক্সিহিমোগ্লোবিন তৈরি করে)
NaOH এর সাথে বিক্রিয়া	সোডিয়াম কার্বনেট/বাইকার্বনেট তৈরি করতে বিক্রিয়া করে	বিক্রিয়া করে না
সাধারণ ব্যবহার	অগ্নি নির্বাপক যন্ত্র, কার্বনেটেড পানীয়, সালোকসংশ্লেষণ	জ্বালানি গ্যাস, ধাতুবিদ্যায় বিজারক, সংশ্লেষণ গ্যাস