পাঠ ৫ / ১০অনুচ্ছেদ ১.৪.৩, ১.৫

আয়তনিক কাচযন্ত্র: পিপেট, ব্যুরেট ও ফ্লাস্কVolumetric glassware & titration technique

ল্যাবে 25 mL পানি মাপতে বলা হলো। হাতের কাছে আছে একটি বিকার (beaker), একটি মাপন সিলিন্ডার (measuring cylinder), একটি পিপেট (pipette) আর একটি ব্যুরেট (burette) — চারটিতেই “25” দাগ। নিচে প্রতিটি দিয়ে মেপে ঢালো; একটি লুকানো নিক্তি (balance) ওজন করে বলে দেবে আসলে কত পানি এল:

25বিকার (beaker)0.00 gনিক্তি (balance)ঘরের তাপমাত্রা (room temperature) 27 °C

একটি যন্ত্র বেছে “25 mL মাপো ও ঢালো” চাপ দাও। লুকানো নিক্তি (hidden balance) ওজন করে বলবে আসলে কত পানি এল।

চারটি যন্ত্রের গায়েই একই সংখ্যা, অথচ আসল আয়তন আলাদা! কোন যন্ত্রকে কতটা বিশ্বাস করা যায়, কেন পিপেট আর ব্যুরেট এত নির্ভুল, আর সেগুলো ঠিকভাবে ব্যবহার না করলে কী ভুল হয় — এই পাঠে ধাপে ধাপে দেখব:

  1. রাসায়নিক বিশ্লেষণ (chemical analysis) — আঙ্গিক ও মাত্রিক, ভরভিত্তিক ও আয়তনিক
  2. আয়তনিক বিশ্লেষণের কাচযন্ত্র চেনা (volumetric glassware)
  3. যথার্থতা (accuracy), সূক্ষ্মতা (precision) ও সহনসীমা (tolerance)
  4. TC আর TD — ভেতরে রাখা বনাম ঢেলে দেওয়া
  5. মিনিস্কাস (meniscus) ও লম্বন ত্রুটি (parallax error)
  6. পিপেটের সঠিক ব্যবহার (pipetting technique)
  7. ব্যুরেটের সঠিক ব্যবহার ও টাইট্রেশন (titration)
  8. কোন কাজে কোন যন্ত্র
  9. এবার নিজে করে দেখো — টাইট্রেশন কৌশলের বেঞ্চ

ধাপ ১: রাসায়নিক বিশ্লেষণ — আঙ্গিক ও মাত্রিক

কোনো পদার্থ বা মিশ্রণে কী কী উপাদান আছে, আর কতটুকু করে আছে — তা জানার পদ্ধতিগুলোকে একসাথে বলে রাসায়নিক বিশ্লেষণ (chemical analysis)। দুই রকম প্রশ্ন, তাই দুই রকম বিশ্লেষণ:

রাসায়নিক বিশ্লেষণ(chemical analysis)
আঙ্গিক বিশ্লেষণ(qualitative analysis)প্রশ্ন: “কী আছে?”যেমন: শিখা পরীক্ষা, Cl⁻ শনাক্তকরণ (অধ্যায় ২)
মাত্রিক বিশ্লেষণ(quantitative analysis)প্রশ্ন: “কতটুকু আছে?”
ভরভিত্তিক(gravimetric)অধঃক্ষেপ (precipitate) ছেঁকে, শুকিয়ে, পুড়িয়ে ভর মাপা
আয়তনিক(volumetric)টাইট্রেশন (titration): বিক্রিয়ায় লাগা দ্রবণের আয়তন মাপা
এই পাঠের সব যন্ত্র — পিপেট, ব্যুরেট, আয়তনিক ফ্লাস্ক — আয়তনিক বিশ্লেষণের (volumetric analysis) হাতিয়ার।

আয়তনিক বিশ্লেষণে ফল যতটা নির্ভুল, আয়তন মাপা ততটাই নির্ভুল হতে হবে। তাই এই বিশ্লেষণের জন্য আলাদা, বিশেষভাবে দাগ কাটা কাচযন্ত্র লাগে।

নিজে যাচাই করো

একটি ভিনেগারের নমুনায় কত গ্রাম অ্যাসিটিক এসিড আছে, তা NaOH দ্রবণ দিয়ে টাইট্রেশন করে বের করা হলো। এটি কোন ধরনের বিশ্লেষণ?

ধাপ ২: আয়তনিক বিশ্লেষণের কাচযন্ত্র চেনো

আয়তনিক কাচযন্ত্র (volumetric glassware) সাধারণত বোরোসিলিকেট কাচের (borosilicate glass, যেমন Pyrex) তৈরি — রাসায়নিকে কম ক্ষয় হয়, আর তাপমাত্রায় কম প্রসারিত (expand) হয়। প্রতিটির কাজ আলাদা:

mL
মাপন সিলিন্ডার(measuring cylinder) · আনুমানিক আয়তন; গাঢ় এসিড মাপতে · TC
TC250 mL
আয়তনিক ফ্লাস্ক(volumetric flask) · একটি দাগ; প্রমাণ দ্রবণ (standard solution) তৈরি · TC
050
ব্যুরেট(burette) · স্টপকক (stopcock); 0.1 mL ঘর; টাইট্রেশনে পরিবর্তনশীল আয়তন · TD
25TD
পিপেট (বাল্ব)(volumetric / bulb pipette) · একটি দাগ; নির্দিষ্ট আয়তন স্থানান্তর · TD
010
দাগাঙ্কিত পিপেট(graduated pipette) · ছোট, পরিবর্তনশীল আয়তন; বাল্ব পিপেটের চেয়ে কম নির্ভুল
≈ ±5%
বিকার(beaker) · দাগ শুধু আনুমানিক; দ্রবণ রাখা, গরম করা, ঢালা
কনিকেল ফ্লাস্ক(conical / Erlenmeyer flask) · টাইট্রেশন ফ্লাস্ক; ঘোরালেও ছিটকে পড়ে না
ওয়াশ বোতল(wash bottle) · চাপ দিলে পাতিত পানি (distilled water) বের হয়; দেয়াল ও ফানেল ধোয়া
ফানেল(funnel) · ব্যুরেট ও ফ্লাস্কে দ্রবণ ঢালা — ব্যুরেট ভরার পর সরিয়ে নিতে হয়
TC = to contain (গায়ে “In”): দাগ পর্যন্ত ভরলে ভেতরে ঠিক ততটুকু থাকে। TD = to deliver (গায়ে “Ex”): ঢাললে ঠিক ততটুকু বের হয়।
যন্ত্রকী মাপেকখন ব্যবহার করো
মাপন সিলিন্ডার (measuring cylinder)যেকোনো আয়তন, আনুমানিকগাঢ় এসিড বা পানির মোটামুটি পরিমাণ মাপতে
আয়তনিক ফ্লাস্ক (volumetric flask)একটি নির্দিষ্ট মোট আয়তন (100, 250, 500, 1000 mL)প্রমাণ দ্রবণ (standard solution) তৈরি ও লঘুকরণে (dilution)
পিপেট (pipette, বাল্ব)একটি নির্দিষ্ট আয়তন স্থানান্তর (10, 20, 25 mL)প্রমাণ দ্রবণের নির্দিষ্ট অংশ (aliquot) এক পাত্র থেকে আরেক পাত্রে নিতে
ব্যুরেট (burette)যেকোনো আয়তন, 0.01 mL পর্যন্ত পড়া যায়টাইট্রেশনে ধীরে ধীরে, পরিবর্তনশীল আয়তন যোগ করতে
কনিকেল ফ্লাস্ক (conical flask)আয়তন মাপে নাটাইট্রেশনের বিক্রিয়া পাত্র — ঘোরালেও (swirl) ছিটকে পড়ে না
বিকার (beaker)দাগ শুধু আনুমানিক (≈ ±5%)দ্রবণ রাখা, ঢালা, গরম করা

কনিকেল ফ্লাস্কের আরেক নাম এরলেনমেয়ার ফ্লাস্ক (Erlenmeyer flask) — জার্মান রসায়নবিদ এমিল এরলেনমেয়ার (Emil Erlenmeyer, 1860) এটি চালু করেন। নিচের চওড়া তল আর সরু গলার জন্য টাইট্রেশনের সময় এক হাতে ঘোরালেও দ্রবণ ছিটকে বাইরে পড়ে না, আর গলা দিয়ে ব্যুরেটের টিপ সহজে ঢোকে। ওয়াশ বোতল (wash bottle) চাপ দিলে সরু নল দিয়ে পাতিত পানি (distilled water) বের করে — ফানেল (funnel) বা ফ্লাস্কের দেয়ালে লেগে থাকা দ্রবণ ধুয়ে ভেতরে নিতে।

নিজে যাচাই করো

টাইট্রেশনের সময় অজানা দ্রবণ (analyte) রাখা হয় কোন পাত্রে, আর কেন?

ধাপ ৩: যথার্থতা, সূক্ষ্মতা ও সহনসীমা

দুটি শব্দ প্রায়ই গুলিয়ে যায়:

যথার্থ ও সূক্ষ্ম(accurate & precise) · সব মাপ আসল মানের কাছে, একে অপরেরও কাছে — ভালো পিপেট, ঠিক কৌশল।
সূক্ষ্ম, যথার্থ নয়(precise, not accurate) · মাপগুলো একসাথে, কিন্তু সব একদিকে সরে গেছে — পদ্ধতিগত ভুল (systematic error), যেমন ফুঁ দেওয়া।
যথার্থ, সূক্ষ্ম নয়(accurate, not precise) · গড় আসল মানের কাছে, কিন্তু প্রতিটি মাপ ছড়ানো — এলোমেলো ভুল (random error), যেমন বিকারের দাগ।
কোনোটিই নয়(neither) · ছড়ানোও বেশি, সরেও গেছে — ভুল যন্ত্র আর ভুল কৌশল একসাথে।
কেন্দ্র = আসল মান (true value)। যথার্থতা (accuracy) = গড় আসল মানের কত কাছে; সূক্ষ্মতা (precision) = মাপগুলো একে অপরের কত কাছে।

প্রতিটি আয়তনিক যন্ত্রের দাগ কারখানায় কাটা হয় একটি সর্বোচ্চ অনুমোদিত ভুলের মধ্যে — একে বলে সহনসীমা (tolerance)। আন্তর্জাতিক মান সংস্থার (ISO) নিয়মে নিখুঁত যন্ত্র Class A, আর সাধারণ যন্ত্র Class B (সহনসীমা Class A-এর দ্বিগুণ):

যন্ত্র (Class A)আয়তনসহনসীমাশতাংশে
পিপেট (ISO 648)25 mL±0.03 mL±0.12%
ব্যুরেট (ISO 385)50 mL±0.05 mL±0.1%
আয়তনিক ফ্লাস্ক (ISO 1042)250 mL±0.15 mL±0.06%
মাপন সিলিন্ডার (ISO 4788)25 mL±0.25 mL±1%
বিকার25 mL দাগ≈ ±1.25 mL≈ ±5%

সিলিন্ডার চওড়া, তাই দাগের কাছে 1 mm উচ্চতার ভুলেও অনেক আয়তন; পিপেটের দাগ থাকে সরু নলে (stem), সেখানে 1 mm মানে মাত্র ≈ 0.01 mL। এজন্যই সরু গলার যন্ত্র বেশি নির্ভুল। নিচে প্রতিটি যন্ত্রে দশবার 25 mL মেপে দেখো ফলগুলো কোথায় পড়ে:

শ্রেণি (class):
25.00 mL (আসল)23.524.024.525.025.526.026.5mL — সবুজ ফিতা: ±0.03 mL সহনসীমা (tolerance)

একটি যন্ত্র বেছে “10 বার ঢালো” চাপ দাও। প্রতিটি হলুদ বিন্দু একটি মাপ; লাল ড্যাশ রেখা তাদের গড় (mean)।

ধরে নেওয়া হয়েছে প্রতিবার ড্রয়ার থেকে একটি আলাদা যন্ত্র নেওয়া হলো, যার দাগ ISO সহনসীমার মধ্যে (Class B = Class A-এর দ্বিগুণ)। দেখা হয়েছে: 0 রকম।

ভুল (error) দুই রকম: এলোমেলো ভুল (random error) মাপগুলোকে ছড়িয়ে দেয় — বেশি বার মেপে গড় নিলে কমে; পদ্ধতিগত ভুল (systematic error) প্রতিবার একই দিকে সরায় — যতবারই মাপো, গড় ঠিক হয় না। পদ্ধতিগত ভুল দূর করার একমাত্র উপায় সঠিক কৌশল।

নিজে যাচাই করো

একজন শিক্ষার্থী পিপেট দিয়ে পাঁচবার পানি দিল: 25.05, 25.04, 25.05, 25.06, 25.05 mL (আসল হওয়ার কথা 25.00)। তার মাপ কেমন?

ধাপ ৪: TC আর TD — ভেতরে রাখা বনাম ঢেলে দেওয়া

আয়তনিক যন্ত্রের গায়ে দুটি সংকেতের একটি থাকে:

পার্থক্যটা আসে ভেজা কাচ থেকে: ঢালার পর ভেতরের দেয়ালে পানির একটি পাতলা আস্তর (film) থেকেই যায়। TD যন্ত্রের দাগ কাটার সময় এই আস্তর আর টিপের শেষ ফোঁটা বাদ রেখেই মাপা হয়েছে। নিজে ঢেলে দেখো:

TC · In250 mL 20 °Cআয়তনিক ফ্লাস্ক (volumetric flask)TD · Ex25 mL 20 °Cপিপেট (pipette)

দাগ পর্যন্ত ঠিক 250.00 mL পানি আছে। ঢেলে বের করলেও কি 250.00 mL পাবে?

পিপেটের দাগে মিনিস্কাস। ঢাললে কত বের হবে?

গায়ে আরেকটি সংখ্যা থাকে — 20 °C। এটি মান তাপমাত্রা (reference temperature, ISO 384): ওই তাপমাত্রায় দাগটি নির্ভুল। গরম দেশে 27 °C-এর যন্ত্রও অনুমোদিত। তাপমাত্রা বাড়লে দ্রবণ প্রসারিত হয় (20 থেকে 30 °C-এ পানির আয়তন ≈ 0.26% বাড়ে), তাই গরম দ্রবণ কখনো আয়তনিক যন্ত্রে মাপবে না, আর আয়তনিক যন্ত্র কখনো গরম করবে না — গরম করে ঠান্ডা হলে কাচ পুরোপুরি আগের আকারে ফেরে না, দাগের মান নষ্ট হতে পারে।

নিজে যাচাই করো

একটি পিপেটের গায়ে লেখা ‘TD 20 °C 25 mL’। এর অর্থ কী?

ধাপ ৫: মিনিস্কাস ও লম্বন ত্রুটি

সরু কাচের নলে পানির তল সমান থাকে না — দেয়ালের কাছে একটু উঠে গিয়ে মাঝখানে নিচু, অবতল (concave) একটি বাঁকা তল তৈরি করে। একে বলে মিনিস্কাস (meniscus)। কারণ পানির অণু আর কাচের মধ্যে আকর্ষণ (adhesion) পানির অণুগুলোর নিজেদের মধ্যে আকর্ষণের (cohesion) চেয়ে বেশি, তাই পানি দেয়াল বেয়ে একটু ওঠে।

পাঠ নেওয়ার নিয়ম:

δ≈stan⁡θ\delta \approx s \tan\theta

10° কোণে এই ভুল প্রায় 1 mm — 50 mL ব্যুরেটে প্রায় 0.1 mL, অর্থাৎ পুরো এক ঘর! দাগ যদি নল ঘিরে পুরো রিং (ring mark) হয়, তবে চোখ ঠিক বরাবর থাকলে রিংয়ের সামনের ও পেছনের অংশ একটি সরলরেখা হয়ে যায় — এটাই সবচেয়ে ভালো পরীক্ষা। আর ব্যুরেট রিডার কার্ড (burette reader card, anti-parallax card): সাদা কার্ডে একটি কালো ফিতা, মিনিস্কাসের ঠিক নিচে ধরলে মিনিস্কাসের নিচের তল কালো, স্পষ্ট রেখার মতো দেখায়।

চোখ টেনে ওপর-নিচ করে দেখো (উদাহরণটি বইয়ের ছবির পাঠ — 11.40 mL):

দ্রবণ (solution):

পাশ থেকে (side view) — চোখ টেনে ওপর-নিচ করো

10111213চোখ (eye)মিনিস্কাস (meniscus) →

মাপ মতো নয়: চোখ আসলে প্রায় 25 cm দূরে, কিন্তু কোণটি (angle) সঠিক।

চোখে যা দেখা যায় (what the eye sees)

10111213
চোখের উচ্চতা (eye height)
+30 mm
কোণ (angle) θ
6.8°
যে পাঠ মনে হচ্ছে (apparent)
11.33 mL
ভুল (error) = s·tanθ
-0.07 mL

চোখ ওপরে: দৃষ্টিরেখা (line of sight) স্কেলে মিনিস্কাসের চেয়ে উঁচু দাগে পড়ছে। ব্যুরেটে সংখ্যা নিচের দিকে বাড়ে, তাই পাঠ কম আসছে (11.33 mL)।

মডেল (model): ভুল ≈ s·tanθ, যেখানে s ≈ 6 mm (দাগ থেকে মিনিস্কাসের মাঝখান পর্যন্ত দূরত্ব) আর 11 mm চওড়া নলে 1 mL ≈ 10.5 mm। 10° কোণে ভুল ≈ 0.10 mL — প্রায় এক ঘর (0.1 mL)। মাপগুলো আনুমানিক (approximate)।

  1. চোখ ওপরে ও নিচে সরিয়ে দেখো পাঠ কোন দিকে বদলায়।
  2. চোখ ঠিক মিনিস্কাস বরাবর আনো — রিং দাগ যখন একটি সরলরেখা হয়ে যায়।
  3. ব্যুরেট রিডার কার্ড (burette reader card) লাগিয়ে দেখো মিনিস্কাস কতটা স্পষ্ট হয়।
নিজে যাচাই করো

টাইট্রেশনের শেষ পাঠ নেওয়ার সময় শিক্ষার্থীর চোখ মিনিস্কাসের ওপরে ছিল (প্রাথমিক পাঠ ঠিক ছিল)। টাইটারের (titre) কী হবে?

ধাপ ৬: পিপেটের সঠিক ব্যবহার

  1. পিপেট পরিষ্কার করে, যে দ্রবণ নেবে সেই দ্রবণ দিয়ে 2–3 বার রিন্স (rinse) করো — না হলে ভেতরের পানি দ্রবণকে লঘু করবে।
  2. শুধু পিপেট ফিলার (pipette filler) বা রাবার বাল্ব দিয়ে টানো — কখনো মুখ দিয়ে নয়।
  3. দ্রবণ দাগের একটু ওপরে টানো, টিপের বাইরের ফোঁটা মুছে নাও।
  4. চোখ দাগ বরাবর রেখে ধীরে দ্রবণ নামাও, যতক্ষণ না মিনিস্কাসের নিচের তল দাগ ছোঁয়।
  5. টিপ কনিকেল ফ্লাস্কের ভেতরের দেয়ালে ছুঁইয়ে দ্রবণ নিজে থেকে নামতে দাও (free delivery)।
  6. সব নেমে গেলে টিপ দেয়ালে রেখে প্রায় 5 সেকেন্ড অপেক্ষা করো, তারপর ছুঁইয়ে সরিয়ে নাও।
  7. টিপে যে ফোঁটা থেকে গেল, সেটি থাকুক — ফুঁ দিয়ে বের করবে না (TD দাগে এটি ধরা আছে; ফুঁ দিলে বাড়তি ≈ 0.02 mL চলে যায়)। শুধু “blow-out” লেখা পিপেটে ফুঁ দিতে হয়।

নিজে করো — “▲ টানো” আর “▼ ধীরে ছাড়ো” বোতাম চেপে ধরে রাখতে হয়, ঠিক ফিলারের বোতামের মতো:

পানি (water)দাগ (mark)25 mLTDফিলার (filler)

দাগের কাছে জুম (zoom at the mark)

দাগ—

শুরুর আগে: পিপেট পানিতে ধোয়া, ভেতরটা ভেজা। প্রথমে যে দ্রবণ নেবে, তা অল্প নিয়ে পিপেট রিন্স (rinse) করে নাও — না হলে ভেতরের পানি দ্রবণকে লঘু করবে।

  1. দ্রবণ দিয়ে পিপেট রিন্স করো (rinse)
  2. ফিলার দিয়ে দাগের ওপরে টানো — কখনো মুখে নয়
  3. মিনিস্কাসের নিচের তল দাগে আনো (চোখ দাগ বরাবর)
  4. টিপ ফ্লাস্কের দেয়ালে ছুঁইয়ে নিজে থেকে নামতে দাও
  5. 5 s অপেক্ষা করে টিপ ছুঁইয়ে সরাও
  6. শেষ ফোঁটা ফুঁ দিয়ে বের করবে না (TD)
নিজে যাচাই করো

পিপেট দিয়ে দ্রবণ নেওয়ার পর শেষ ফোঁটাটি ফুঁ দিয়ে কনিকেল ফ্লাস্কে ফেলা হলো। ফলাফলে কী প্রভাব পড়বে?

ধাপ ৭: ব্যুরেটের সঠিক ব্যবহার ও টাইট্রেশন

50 mL ব্যুরেটের গায়ে 0 থেকে 50 পর্যন্ত দাগ — 0 ওপরে, 50 নিচে। প্রতি 1 mL দশ ভাগে ভাগ করা, তাই ক্ষুদ্রতম ঘর 0.1 mL। কিন্তু দুই দাগের মাঝে চোখে অনুমান করে পাঠ লেখা হয় দুই দশমিক পর্যন্ত (যেমন 11.40 mL, 24.65 mL)। নিচে টাইট্রেশনের পুরো ধারা:

PTFE
1ধোও, স্টপকক দেখোলিক (leak) হয় কি না দেখো; কাচের স্টপককে খুব পাতলা গ্রিজ (grease), PTFE স্টপককে গ্রিজ নয়।
×2–3
2টাইট্রেন্ট দিয়ে রিন্স(rinse with titrant) অল্প দ্রবণ নিয়ে কাত করে ঘুরিয়ে ভেতরটা ভেজাও, টিপ দিয়ে ফেলে দাও — 2–3 বার।
3ফানেল দিয়ে ভরো(fill) স্টপকক বন্ধ রেখে চোখের নিচে নামিয়ে ছোট ফানেল দিয়ে শূন্য দাগের একটু ওপর পর্যন্ত।
4ফানেল সরাও!(remove the funnel) রেখে দিলে ফোঁটা ফোঁটা দ্রবণ ঢুকে পাঠ বদলে দেয়।
5বুদবুদ বের করো(expel air) স্টপকক পুরো খুলে দ্রুত কিছু দ্রবণ ফেলে দাও, যাতে টিপে বাতাস না থাকে।
6প্রাথমিক পাঠ(initial reading) চোখ মিনিস্কাস বরাবর; পেছনে রিডার কার্ড; দুই দশমিকে লেখো, যেমন 0.40 mL।
7টাইট্রেশন(titrate) ফ্লাস্ক ঘোরাও (swirl); শেষ দিকে ফোঁটা ফোঁটা; ওয়াশ বোতলে দেয়াল ধুয়ে দাও।
24.65− 0.4024.25 mL±0.10 ×3
8শেষ পাঠ ও টাইটার(titre) = শেষ পাঠ − প্রাথমিক পাঠ। তিনটি টাইটার 0.10 mL-এর মধ্যে মিললে (concordant) থামো।

কয়েকটি জরুরি কথা:

টাইট্রেশনের হিসাব। এই পাঠের ল্যাবে কনিকেল ফ্লাস্কে প্রমাণ Na₂CO₃ দ্রবণ (মিথাইল অরেঞ্জ, methyl orange নির্দেশকসহ) আর ব্যুরেটে অজানা HCl:

NaX2COX3+2 HCl→2 NaCl+HX2O+COX2\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2}

প্রতি মোল Na₂CO₃-এর জন্য 2 মোল HCl লাগে, তাই

cHCl=2 cNa2CO3 VNa2CO3VHClc_{\text{HCl}} = \frac{2\, c_{\text{Na}_2\text{CO}_3}\, V_{\text{Na}_2\text{CO}_3}}{V_{\text{HCl}}}

মিথাইল অরেঞ্জ ক্ষারীয় দ্রবণে হলুদ, আর pH প্রায় 4-এর নিচে নামলে কমলা থেকে লাল হয়ে যায় (পরিবর্তনের পরিসর pH 3.1–4.4)। প্রথম স্থায়ী কমলা আভাই প্রশমন বিন্দু (end point)। অম্ল-ক্ষারের তত্ত্ব পরে অধ্যায় ৪-এ বিস্তারিত পড়বে; এখানে আমাদের লক্ষ্য কৌশল।

নিজে যাচাই করো

25.00 mL 0.0500 M Na₂CO₃ দ্রবণ টাইট্রেট করতে 24.80 mL HCl লাগল। HCl-এর ঘনমাত্রা কত?

ধাপ ৮: কোন কাজে কোন যন্ত্র

কাজযন্ত্রকেন
গাঢ় H₂SO₄ বা HCl মাপা (লঘু করার জন্য)মাপন সিলিন্ডারগাঢ় এসিড পিপেটে টানা বিপজ্জনক, আর এর মান পরে প্রমাণ দ্রবণ দিয়ে নির্ণয় করা হয়
নির্দিষ্ট আয়তন (যেমন 20.00 mL) এক পাত্র থেকে আরেক পাত্রে নেওয়াপিপেটএকটি নির্দিষ্ট আয়তনের সবচেয়ে নির্ভুল TD যন্ত্র
টাইট্রেশনে পরিবর্তনশীল আয়তন (যেমন 10.5 mL KMnO₄) যোগ করাব্যুরেটযেকোনো আয়তন, 0.01 mL পর্যন্ত পড়া যায়
প্রমাণ দ্রবণের নিখুঁত মোট আয়তন (250.0 mL)আয়তনিক ফ্লাস্কএকটি দাগ, TC
প্রমাণ দ্রবণ লঘু করা (0.1 M → 0.01 M)পিপেট + আয়তনিক ফ্লাস্কদুটি আয়তনই নিখুঁত হতে হবে
মোটামুটি পানি নেওয়া, দ্রবণ রাখাবিকারদাগ শুধু আনুমানিক
নিজে যাচাই করো

0.10 mol/L দ্রবণ থেকে নির্দিষ্ট আয়তনের 0.010 M দ্রবণ তৈরিতে কোন সেটটি সবচেয়ে উপযুক্ত? (ঢা. বি. 2017)

ধাপ ৯: এবার নিজে করে দেখো

এবার পুরো একটি টাইট্রেশন নিজে করবে। ল্যাবে আছে প্রমাণ Na₂CO₃ দ্রবণ (0.0500 M — যেভাবে বানাতে হয় তা প্রমাণ দ্রবণের পাঠে দেখো) আর একটি অজানা ঘনমাত্রার HCl:

টাইট্রেশন কৌশলের বেঞ্চ

Titration technique bench — Na₂CO₃ vs HCl
↗
34

বর্ণহীন দ্রবণ, পেছনে রিডার কার্ড (reader card), চোখ মিনিস্কাস বরাবর। মিনিস্কাসের নিচের তল কোন পাঠে?

সঠিক ধরা হবে ±0.02 mL পর্যন্ত। সমাধান হয়েছে: 0/5

চ্যালেঞ্জ (challenges)

0/5
  1. পাঁচটি ব্যুরেট-ছবি ±0.02 mL পর্যন্ত ঠিক পড়ো (একটি KMnO₄ — ওপরের কিনারা) (0/5)
  2. পিপেট দিয়ে ঠিক 25.00 mL দাও — রিন্স করে, ফিলার দিয়ে, ফুঁ না দিয়ে
  3. তিনটি মিলে যাওয়া (concordant, ≤ 0.10 mL) টাইটার পাও, তারপর [HCl] হিসাব করো (0/3)
  4. বন্ধুর খাতায় একটি টাইটার বেশি — লুকানো ভুলটি খুঁজে বের করো
  5. চারটি কাজের জন্য ঠিক কাচযন্ত্র বাছো (0/4)

পর্যবেক্ষণ খাতা (observation notebook)

এখনো কোনো টাইট্রেশন লেখা হয়নি। টাইট্রেশন ট্যাবে প্রাথমিক ও শেষ পাঠ নিয়ে “খাতায় লেখো” চাপো।

মডেল: আসল সমীকরণ ও ধ্রুবক (pKa 6.35, 10.33; মিথাইল অরেঞ্জ pKa 3.46) দিয়ে ফ্লাস্কের pH ও রং হিসাব করা হয়। বুদবুদ, ফানেল থেকে চুইয়ে পড়া, পানির আস্তর আর ফোঁটার আয়তন আনুমানিক (illustrative)।

বই পড়ার সময় সাবধান — পাঠ্যবইয়ের এই অংশে কয়েকটি ভুল ও পুরোনো তথ্য আছে:

  • মুখ দিয়ে পিপেটে টানা (চিত্র ১.১১, পৃষ্ঠা ২৫–২৬): মুখে টানা সম্পূর্ণ নিষিদ্ধ — সবসময় পিপেট ফিলার বা রাবার বাল্ব। বইয়েরই ১.৮.২ অংশের নিয়মে এটি নিষেধ করা আছে (WHO Laboratory Biosafety Manual)।
  • “25 °C” দাগ (কনিকেল ফ্লাস্কের চিত্র ১.১৪ ও অন্যান্য ছবি): আয়তনিক যন্ত্রের মান তাপমাত্রা 20 °C (ISO 384); গরম দেশের জন্য 27 °C-ও অনুমোদিত। তা ছাড়া কনিকেল ফ্লাস্কের দাগ শুধু আনুমানিক (≈ ±5%) — এটি আয়তন মাপার যন্ত্র নয়।
  • ব্যুরেটের দাগ (চিত্র ১.১৭ খ): ছবিতে 1 mL-কে 5 ভাগে (0.2 mL) দেখানো, অথচ বইয়ের লেখাতেই ঠিক বলা আছে — আদর্শ 50 mL ব্যুরেটের ক্ষুদ্রতম ঘর 0.1 mL। পাঠ লিখবে দুই দশমিকে: “11.4 mL” নয়, 11.40 mL।
  • “আয়তনিক যন্ত্র তাপরোধী, গরম করা যায়” (পৃষ্ঠা ৬ ও ২৪): পিপেট, ব্যুরেট, আয়তনিক ফ্লাস্ক, মাপন সিলিন্ডার কখনো আগুনে গরম করবে না, গরম দ্রবণও মাপবে না — দাগের মান নষ্ট হয় (ISO 4787)।
  • 0.1 M থেকে 0.01 M তৈরির যন্ত্র (MCQ-1.11, ঢা. বি. 2017 প্রশ্ন ৬২): বইয়ের উত্তরমালায় “মাপন সিলিন্ডার ও আয়তনিক ফ্লাস্ক” — সঠিক উত্তর (খ) পিপেট ও আয়তনিক ফ্লাস্ক।
  • MCQ 30 (“ব্যুরেট ও পিপেট কোন কাচে তৈরি”): Pyrex আর বোরোসিলিকেট একই কাচ (Pyrex একটি ব্র্যান্ড নাম), তাই (খ) ও (গ) দুটিই ঠিক — প্রশ্নটি অস্পষ্ট।
  • ব্যুরেট পরিষ্কারে ক্রোমিক এসিড “সর্বোত্তম” (পৃষ্ঠা ২৮): ক্রোমিক এসিডের Cr(VI) ক্যানসার সৃষ্টিকারী (IARC Group 1); এখন ল্যাবে ক্ষারীয় ল্যাব ডিটারজেন্ট ব্যবহার হয় (কাচসামগ্রী পরিষ্কারের পাঠ দেখো)। বোর্ডের MCQ-তে উত্তর এখনো “ক্রোমিক এসিড, শক্তিশালী জারক” — পরীক্ষায় সেটি লেখো, কিন্তু ল্যাবে বানাবে না।

ঘরে বসে পরীক্ষা: ড্রপার ক্যালিব্রেশন আর লম্বন

ওষুধের ড্রপার (dropper) আর ওষুধ বা ORS খাওয়ানোর 5 mL সিরিঞ্জ (syringe, সুঁই ছাড়া) দিয়েই আয়তন মাপার মূল কথাগুলো দেখা যায়।

  1. সিরিঞ্জের পিস্টন (plunger) খুলে নাও, নিচের সরু মুখ আঙুল দিয়ে চেপে বন্ধ রাখো, আর সিরিঞ্জটি খাড়া ধরো। ওপর দিয়ে ড্রপার থেকে গুনে গুনে পানির ফোঁটা ফেলো যতক্ষণ না পানির তল 5 mL দাগে পৌঁছায়।
  2. ফোঁটার সংখ্যা ÷ 5 = প্রতি mL-এ কত ফোঁটা। সাধারণ ড্রপারে প্রায় 20 ফোঁটা/mL, অর্থাৎ এক ফোঁটা ≈ 0.05 mL — ব্যুরেটের এক ফোঁটার মতোই। তিনবার করে গড় নাও; ফলগুলো কতটা মেলে (সূক্ষ্মতা)?
  3. এবার সিরিঞ্জে পানি নিয়ে দাগ পড়ো তিনভাবে — চোখ পানির তলের ওপরে, বরাবর, আর নিচে রেখে। পাঠ কোন দিকে বদলায়? সিরিঞ্জে সংখ্যা ওপরের দিকে বাড়ে — ব্যুরেটের উল্টো। ফলটা কি ধাপ ৫-এর সাথে মিলল?
  4. একটু সাবান মেশানো পানিতে আবার ফোঁটা গোনো — ফোঁটা ছোট হয় (পৃষ্ঠটান, surface tension কমে), তাই প্রতি mL-এ ফোঁটা বাড়ে। এজন্যই ড্রপারের ফোঁটা দিয়ে নিখুঁত আয়তন মাপা হয় না।

নিরাপত্তা: শুধু পরিষ্কার পানি আর সাবান-পানি ব্যবহার করো। ওষুধের ড্রপার বা সিরিঞ্জ পরে ওষুধে ব্যবহারের আগে ভালো করে ধুয়ে নিও, সুঁই কখনো লাগাবে না।

পরীক্ষার প্রস্তুতি

১. ব্যুরেটের ক্ষুদ্রতম ঘরের আয়তন কত? তাহলে পাঠ কত দশমিক পর্যন্ত লেখা উচিত, আর কেন?

50 mL ব্যুরেটে প্রতি 1 mL দশ ভাগে ভাগ করা, তাই ক্ষুদ্রতম ঘর 0.1 mL (MCQ-এর উত্তর এটিই)। কিন্তু দুই দাগের মাঝে মিনিস্কাস কোথায় আছে তা চোখে অনুমান করা যায়, তাই পাঠ লেখা হয় দুই দশমিকে, যেমন 11.40 mL — শেষ অঙ্কটি অনুমিত (estimated)। Class A 50 mL ব্যুরেটের সহনসীমা ±0.05 mL।

২. আয়তনিক ফ্লাস্কের গায়ে TC আর পিপেটের গায়ে TD লেখা থাকে কেন? পিপেটের শেষ ফোঁটা ফুঁ দিয়ে বের করা উচিত নয় কেন?

TC (to contain) মানে দাগ পর্যন্ত ভরলে ভেতরে ঠিক ততটুকু থাকে — ফ্লাস্কে দ্রবণ বানানো হয়, ঢেলে মাপা হয় না। TD (to deliver) মানে নিয়ম মেনে ঢাললে ঠিক ততটুকু বের হয়। TD পিপেটের দাগ কাটার সময়ই দেয়ালের আস্তর আর টিপের শেষ ফোঁটা পিপেটে থেকে যাবে ধরে নেওয়া হয়েছে। তাই ফুঁ দিলে বাড়তি ≈ 0.02 mL চলে যায় — পদ্ধতিগত ভুল।

৩. 25.00 mL 0.0500 M Na₂CO₃ দ্রবণ মিথাইল অরেঞ্জ দিয়ে HCl-এর বিপরীতে টাইট্রেট করা হলো। চারটি টাইটার: 24.95, 24.60, 24.65, 24.62 mL। HCl-এর ঘনমাত্রা নির্ণয় করো।

প্রথমটি (24.95, সম্ভবত মোটামুটি রান) বাকিগুলোর সাথে মেলে না। মিলে যাওয়া তিনটি: 24.60, 24.65, 24.62 (পার্থক্য 0.05 mL ≤ 0.10 mL)।

গড় টাইটার = (24.60 + 24.65 + 24.62) ÷ 3 = 24.62 mL

cHCl=2×0.0500×25.0024.62=0.1015c_{\text{HCl}} = \dfrac{2 \times 0.0500 \times 25.00}{24.62} = 0.1015 M

৪. 0.10 M প্রমাণ দ্রবণ থেকে 250 mL 0.010 M দ্রবণ তৈরি করতে হবে। কোন কোন যন্ত্র লাগবে, আর মূল দ্রবণ কত mL নেবে?

c1V1=c2V2c_1V_1 = c_2V_2 থেকে V1=0.010×2500.10=25.0V_1 = \dfrac{0.010 \times 250}{0.10} = 25.0 mL।

25 mL পিপেট দিয়ে মূল দ্রবণ নিয়ে 250 mL আয়তনিক ফ্লাস্কে দাও, পাতিত পানি দিয়ে দাগ পর্যন্ত পূর্ণ করো (শেষ অংশ ড্রপার দিয়ে, মিনিস্কাসের নিচের তল দাগে, চোখ বরাবর), ছিপি লাগিয়ে কয়েকবার উল্টে মেশাও। মাপন সিলিন্ডার নয় — 25 mL সিলিন্ডারে ভুল ±0.25 mL (1%), পিপেটে ±0.03 mL (0.12%)।

৫. গাঢ় HCl বা গাঢ় H₂SO₄ মাপতে সাধারণত পিপেট নয়, মাপন সিলিন্ডার ব্যবহার করা হয় কেন?

(ক) গাঢ় এসিড পিপেটে টানা বিপজ্জনক — ফিলারে ঢুকে যেতে পারে, ধোঁয়া (HCl) বের হয়। (খ) গাঢ় H₂SO₄ সান্দ্র (viscous), তাই পিপেট থেকে ঠিকমতো নামে না; আর এটি বাতাস থেকে পানি টানে, গাঢ় HCl থেকে HCl গ্যাস উড়ে যায় — তাই এদের ঘনমাত্রাই আগে থেকে নিখুঁত নয় (এরা সেকেন্ডারি স্ট্যান্ডার্ড)। লঘু দ্রবণ বানানোর পর তার আসল মান প্রমাণ দ্রবণ (যেমন Na₂CO₃) দিয়ে টাইট্রেশনে নির্ণয় (standardise) করা হয়। তাই শুরুর মাপ আনুমানিক হলেই চলে।

৬. একটি 25 mL পিপেট থেকে বের হওয়া পানির ভর 27 °C-এ 24.902 g পাওয়া গেল। ওই তাপমাত্রায় বাতাসে ওজন করা 1.000 g পানির আয়তন 1.0046 mL। পিপেটটি কি Class A (±0.03 mL)?

আয়তন = 24.902 × 1.0046 = 25.017 mL ≈ 25.02 mL। ভুল = +0.02 mL, যা ±0.03 mL-এর মধ্যে — তাই পিপেটটি Class A সহনসীমায় আছে। (ল্যাবে আয়তনিক যন্ত্র এভাবেই পানি ওজন করে ক্যালিব্রেট (calibrate) করা হয় — ISO 4787।)