অক্সিজেনের গুরুত্বপূর্ণ যৌগসমূহ: একটি পুনর্বিবেচনা নির্দেশিকা

অক্সিজেনের প্রধান যৌগসমূহের পরিচিতি

অক্সিজেন, একটি অত্যন্ত সক্রিয় অধাতু, প্রায় সমস্ত অন্যান্য মৌলের সাথে অসংখ্য যৌগ গঠন করে। উচ্চ বিদ্যালয় স্তরে অধ্যয়ন করা সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ যৌগগুলির মধ্যে রয়েছে জল (H₂O), হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H₂O₂), এবং ওজোন (O₃)। অক্সিজেনের ভিন্ন ভিন্ন জারণ অবস্থা এবং বন্ধন পরিবেশের কারণে এই যৌগগুলি বিভিন্ন রাসায়নিক ও ভৌত ধর্ম প্রদর্শন করে।

জল (H₂O)

রাসায়নিক সংকেত

H₂O

সাধারণ নাম

জল

পরীক্ষাগারে প্রস্তুতি

হাইড্রোজেন গ্যাসকে অক্সিজেন গ্যাসে সরাসরি দহন করে পরীক্ষাগারে জল প্রস্তুত করা যায়।

ভারসাম্যপূর্ণ সমীকরণ

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)

হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H₂O₂)

রাসায়নিক সংকেত

H₂O₂

প্রস্তুতি প্রক্রিয়া

১. বেরিয়াম পারক্সাইড (BaO₂) দ্বারা

হাইড্রোজেন পারক্সাইড সাধারণত পরীক্ষাগারে হাইড্রেটেড বেরিয়াম পারক্সাইডের উপর লঘু সালফিউরিক অ্যাসিডের বিক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত করা হয়। BaO₂(s)⋅8H₂O(s) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + H₂O₂(aq) + 8H₂O(l) বেরিয়াম সালফেট (BaSO₄) অদ্রবণীয় এবং এটিকে ছেঁকে আলাদা করা যায়।

২. তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া দ্বারা (পারসালফেট পদ্ধতি)

শিল্পে, এটি ৫০% H₂SO₄ বা অ্যামোনিয়াম সালফেট এবং সালফিউরিক অ্যাসিডের সমমোলার দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে প্রস্তুত করা হয়, যা পারক্সোডাইসালফিউরিক অ্যাসিড (H₂S₂O₈) গঠন করে। এটি তখন আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়ে H₂O₂ উৎপন্ন করে।

তড়িৎ বিশ্লেষণ: 2H₂SO₄(aq) → H₂S₂O₈(aq) + H₂(g) (অ্যানোডে: 2HSO₄⁻ → H₂S₂O₈ + 2e⁻)

আর্দ্র বিশ্লেষণ: H₂S₂O₈(aq) + 2H₂O(l) → 2H₂SO₄(aq) + H₂O₂(aq)

ধর্মাবলি

ভৌত ধর্মাবলি

• বর্ণহীন তরল, জলের চেয়ে সামান্য বেশি সান্দ্র।
• উচ্চ ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক।
• জলের সাথে সব অনুপাতে মিশ্রণীয়।

রাসায়নিক ধর্মাবলি

১. বিয়োজন: আলোর অনুপস্থিতিতে ধীরে ধীরে বিয়োজিত হয়, কিন্তু আলো, ধাতু (যেমন, Pt, Ag, Cu), ধাতব অক্সাইড (যেমন, MnO₂), বা ধুলোর উপস্থিতিতে দ্রুত বিয়োজিত হয়। 2H₂O₂(aq) → 2H₂O(l) + O₂(g)

২. অম্লীয় প্রকৃতি: এটি একটি দুর্বল অ্যাসিড। H₂O₂(aq) ⇌ H⁺(aq) + HO₂⁻(aq) H₂O₂(aq) + 2NaOH(aq) → Na₂O₂(aq) + 2H₂O(l)

৩. জারক পদার্থ: অম্লীয় এবং ক্ষারীয় উভয় মাধ্যমে একটি শক্তিশালী জারক পদার্থ হিসাবে কাজ করে।

• অম্লীয় মাধ্যমে: H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ → 2H₂O(l) 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) PbS(s) + 4H₂O₂(aq) → PbSO₄(s) + 4H₂O(l) (পুরোনো তৈলচিত্র পুনরুদ্ধার)
• ক্ষারীয় মাধ্যমে: H₂O₂(aq) + 2e⁻ → 2OH⁻(aq) 2Cr³⁺(aq) + 3H₂O₂(aq) + 10OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 8H₂O(l) (ক্রোমেট গঠন)

৪. বিজারক পদার্থ: শক্তিশালী জারক পদার্থের উপস্থিতিতে এটি বিজারক পদার্থ হিসাবেও কাজ করতে পারে।

• অম্লীয় মাধ্যমে: H₂O₂(aq) → O₂(g) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ 5H₂O₂(aq) + 2MnO₄⁻(aq) + 6H⁺(aq) → 2Mn²⁺(aq) + 8H₂O(l) + 5O₂(g)
• ক্ষারীয় মাধ্যমে: H₂O₂(aq) + 2OH⁻(aq) → O₂(g) + 2H₂O(l) + 2e⁻ Cl₂(g) + H₂O₂(aq) + 2OH⁻(aq) → 2Cl⁻(aq) + 2H₂O(l) + O₂(g)

ওজোন (O₃)

রাসায়নিক সংকেত

O₃

সংক্ষিপ্ত নির্দেশিকা

ওজোন অক্সিজেনের একটি অ্যালোট্রোপ, যা তিনটি অক্সিজেন পরমাণু নিয়ে গঠিত। এটি তীব্র গন্ধযুক্ত একটি ফ্যাকাশে নীল গ্যাস। এটি ডাইঅক্সিজেন (O₂) এর চেয়ে অনেক কম স্থিতিশীল এবং সহজেই বিয়োজিত হয়ে ডাইঅক্সিজেন গঠন করে।

প্রস্তুতি

শুকনো অক্সিজেনের মধ্য দিয়ে একটি ওজোনাইজারে নীরব বৈদ্যুতিক স্রাব (silent electric discharge) প্রবাহিত করে ওজোন প্রস্তুত করা হয়। 3O₂(g) ⇌ 2O₃(g) (\Delta H = +142 kJ/mol) উৎপন্ন ওজোনের বিয়োজন রোধ করতে নীরব বৈদ্যুতিক স্রাব প্রয়োজন। প্রায় ১০% ওজোন গঠিত হয়; উচ্চ ঘনত্ব অস্থিরতার কারণ।

ধর্মাবলি

১. শক্তিশালী জারক পদার্থ: অক্সিজেন এবং জাইমান অক্সিজেনে এর সহজ বিয়োজনের কারণে এটি একটি শক্তিশালী জারক পদার্থ। O₃(g) → O₂(g) + [O](nascent oxygen)

• লেড সালফাইড এর জারণ: PbS(s) + 4O₃(g) → PbSO₄(s) + 4O₂(g)
• পটাশিয়াম আয়োডাইডের জারণ: 2KI(aq) + H₂O(l) + O₃(g) → 2KOH(aq) + I₂(s) + O₂(g)
• বিরঞ্জন ক্রিয়া: ওজোন জারণের মাধ্যমে রঙিন পদার্থকে বিরঞ্জিত করে।

২. তাপগতীয় অস্থিরতা: এটি অক্সিজেনের তুলনায় তাপগতীয়ভাবে অস্থির, কারণ অক্সিজেনে এর বিয়োজন তাপমোচী এবং এন্ট্রপি বৃদ্ধি করে।

অক্সিজেন যৌগসমূহের তুলনামূলক ধর্মাবলি

ধর্ম	জল (H₂O)	হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H₂O₂)	ওজোন (O₃)
সংকেত	H₂O	H₂O₂	O₃
অক্সিজেনের প্রকৃতি	-2 জারণ অবস্থা	-1 জারণ অবস্থা	0 জারণ অবস্থা (মৌলিক রূপে), অত্যন্ত সক্রিয়
স্থিতিশীলতা	অত্যন্ত স্থিতিশীল	কম স্থিতিশীল, সহজে বিয়োজিত হয়	খুব অস্থির, সহজে O₂ তে বিয়োজিত হয়
জারক/বিজারক	নিরপেক্ষ/উভধর্মী (অ্যাসিড বা ক্ষার হিসাবে কাজ করতে পারে)	জারক ও বিজারক উভয়ই	শক্তিশালী জারক পদার্থ
ভৌত অবস্থা (RT)	তরল	তরল	ফ্যাকাশে নীল গ্যাস
পরিবেশে ভূমিকা	সার্বজনীন দ্রাবক, জীবন ধারণের সহায়ক	বিরঞ্জক পদার্থ, জীবাণুনাশক, রকেট জ্বালানি জারক	পৃথিবীকে অতিবেগুনি রশ্মি থেকে রক্ষা করে (স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে)