পাঠ ৯ / ১১অনুচ্ছেদ ২.১৩, ২.১৩.১
আয়ন শনাক্তকরণ ল্যাবDetecting cations and anions — the qualitative analysis practical
ল্যাবের তাকে তিনটি লেবেলহীন বয়াম, প্রতিটিতে সাদা গুঁড়া। একটিতে খাবার লবণ (table salt), একটিতে কাপড় কাচা সোডা (washing soda), একটিতে নিশাদল (sal ammoniac)। চেখে দেখবে? কখনোই না — ল্যাবের কোনো রাসায়নিক (chemical) মুখে দেওয়া যায় না। তাহলে উপায়? নিচে নিজে গোয়েন্দাগিরি করে দেখো:
তিনটি বয়ামে তিনটি সাদা গুঁড়া — খাবার লবণ (table salt), কাপড় কাচা সোডা (washing soda) আর নিশাদল (sal ammoniac)। দেখতে হুবহু এক। প্রতিটি থেকে একটু নিয়ে পানিতে গুলে (dissolve) টেস্টটিউবে (test tube) পরীক্ষা করো:
বয়াম A
বয়াম B
বয়াম C
- প্রতিটি বয়ামে অন্তত একটি পরীক্ষা (test) করো।
- কোন বয়ামের দ্রবণে (solution) অ্যাসিড (acid) দিলে বুদবুদ (effervescence) ওঠে? গ্যাসটি চুনের পানিকে (lime water) কী করে?
- তিনটি বয়ামের নাম ঠিকভাবে বসাও।
কয়েকটি বিকারক (reagent) দিয়েই তুমি তিনটি গুঁড়া চিনে ফেললে। কিন্তু যেকোনো অজানা লবণের (unknown salt) বেলায় কোন বিকারক আগে দেবে, কী দেখলে কী বুঝবে? এই পাঠে সেই পুরো পদ্ধতিটি — গুণগত বিশ্লেষণ (qualitative analysis) — শিখব:
- লবণ (salt) ও তার আয়ন (ion) — ক্যাটায়ন (cation) আর অ্যানায়ন (anion)
- প্রথম কাজ: পানিতে দ্রাব্যতা (solubility) পরীক্ষা ও পরীক্ষণীয় দ্রবণ (test solution) তৈরি
- বিকারক যোগের কৌশল — কয়েক ফোঁটা (few drops) বনাম আধিক্য (excess)
- ক্যাটায়নের সিক্ত পরীক্ষা (wet tests): Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Zn²⁺, Ca²⁺, Na⁺, NH₄⁺
- অ্যানায়নের পরীক্ষা: Cl⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻
- শনাক্তকরণের ছক (flow chart), বিকারক আর ব্যবহারিক খাতা (practical notebook) লেখার নিয়ম
- এবার নিজে করে দেখো — ভার্চুয়াল ল্যাব (virtual lab)
ধাপ ১: লবণ ও তার আয়ন
অ্যাসিডের (acid) প্রতিস্থাপনীয় হাইড্রোজেন (replaceable hydrogen) ধাতু (metal) বা দিয়ে প্রতিস্থাপিত হলে লবণ (salt) তৈরি হয়। সব H প্রতিস্থাপিত হলে পূর্ণ লবণ (normal salt) — যেমন NaCl, ZnSO₄, Na₂CO₃; আংশিক হলে অম্লীয় লবণ (acid salt) — যেমন NaHSO₄, NaHCO₃।
পানিতে লবণ আয়নে ভেঙে যায়: । ধনাত্মক আয়ন (positive ion) বিদ্যুৎ চালনার সময় ক্যাথোডের (cathode) দিকে যায়, তাই এর নাম ক্যাটায়ন (cation); ঋণাত্মক আয়ন (negative ion) অ্যানোডের (anode) দিকে যায় — অ্যানায়ন (anion)। লবণ চেনা মানে তার ক্যাটায়ন আর অ্যানায়ন চেনা।
প্রতিটি আয়ন কিছু নির্দিষ্ট বিকারকের (reagent) সঙ্গে নিজস্ব বৈশিষ্ট্যপূর্ণ ফল দেয়: নির্দিষ্ট রঙের অধঃক্ষেপ (precipitate), রঙিন জটিল আয়ন (complex ion), বা কোনো গ্যাস। অধঃক্ষেপ কখন পড়ে, তা আগের পাঠেই শিখেছ — যখন আয়নিক গুণফল (ionic product) দ্রাব্যতা গুণফল (solubility product) -এর চেয়ে বড় হয় (দ্রাব্যতা ও Ksp পাঠ)।
NaHCO₃ (খাবার সোডা, baking soda) কোন ধরনের লবণ?
ধাপ ২: পানিতে দ্রাব্যতা পরীক্ষা ও পরীক্ষণীয় দ্রবণ
একটি টেস্টটিউবে (test tube) অল্প নমুনা (sample; চামচের আগায় যতটুকু ওঠে) আর 4–5 mL পানি নিয়ে ঝাঁকাও। না গললে আলতো গরম করো। তবুও না গললে লঘু (dilute) HCl-এ গলানোর চেষ্টা করো। যে দ্রবণে পরীক্ষাগুলো করা হবে, তাকে বলে পরীক্ষণীয় দ্রবণ (test solution); প্রতিটি পরীক্ষায় 1–2 mL নেওয়া হয়।
পাঠ্যসূচির আয়নগুলোর লবণ পানিতে কেমন গলে (✓ দ্রবণীয় (soluble), ~ সামান্য দ্রবণীয় (sparingly soluble), ✗ পানিতে অদ্রবণীয় (insoluble) কিন্তু লঘু HCl-এ বুদবুদসহ (effervescence) গলে, — যৌগটি (compound) স্থায়ীভাবে তৈরিই হয় না):
| অ্যানায়ন ↓ / ক্যাটায়ন → | Cu²⁺ | Fe²⁺ | Fe³⁺ | Al³⁺ | Zn²⁺ | Ca²⁺ | Na⁺ | NH₄⁺ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cl⁻ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| SO₄²⁻ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ~ | ✓ | ✓ |
| CO₃²⁻ | ✗ (ক্ষারকীয় কার্বনেট, basic carbonate) | ✗ | — | — | ✗ | ✗ | ✓ | ✓ |
মনে রাখার নিয়ম: Na⁺, K⁺, NH₄⁺-এর সব লবণ আর সব নাইট্রেট (nitrate) পানিতে দ্রবণীয়; কার্বনেটের মধ্যে শুধু এদেরগুলোই দ্রবণীয়। CaSO₄ সামান্য দ্রবণীয় (100 g পানিতে মাত্র ~0.2 g)।
দুটি জিনিস প্রথমেই লক্ষ করো:
- দ্রবণের রং — প্রথম সূত্র: নীল হলে Cu²⁺, হালকা সবুজ হলে Fe²⁺, হলুদাভ বাদামি হলে Fe³⁺। বাকি পাঁচটির দ্রবণ বর্ণহীন।
- লঘু HCl-এ গলালে সাবধান! অদ্রবণীয় কার্বনেট HCl-এ বুদবুদসহ গলে — সেই বুদবুদই CO₃²⁻-এর প্রমাণ। কিন্তু তখন দ্রবণে HCl-এর এসে যায়, আর চলে যায় CO₂ হয়ে। এই দ্রবণে Cl⁻-এর পরীক্ষা মূল লবণ সম্পর্কে কিছুই বলে না।
শিখা পরীক্ষা (flame test, আগের অনুচ্ছেদ): গাঢ় (concentrated) HCl-এ ভেজানো প্লাটিনাম তারে (platinum wire) নমুনা নিয়ে বুনসেন শিখায় (Bunsen flame) ধরলে Na⁺ সোনালি হলুদ, Ca²⁺ ইটের মতো লাল, Cu²⁺ নীলাভ সবুজ শিখা দেয়।
একটি সাদা লবণ পানিতে গলে না, কিন্তু লঘু HCl-এ বুদবুদসহ গলে। সেই দ্রবণে AgNO₃ দিলে সাদা অধঃক্ষেপ পড়ল। লবণটির অ্যানায়ন কোনটি?
ধাপ ৩: কয়েক ফোঁটা বনাম আধিক্য
NaOH আর NH₄OH-এর মতো বিকারক প্রথমে কয়েক ফোঁটা দিতে হয়, তারপর আধিক্যে (in excess)। কারণ কিছু হাইড্রক্সাইড (hydroxide) অধঃক্ষেপ আধিক্য বিকারকে আবার গলে যায়:
- অ্যাম্ফোটেরিক হাইড্রক্সাইড (amphoteric hydroxide) — Al(OH)₃ ও Zn(OH)₂ অ্যাসিড ও ক্ষার (alkali) দুটির সঙ্গেই বিক্রিয়া (reaction) করে। অতিরিক্ত NaOH-এ এরা আর হয়ে গলে যায়।
- অ্যামিন জটিল আয়ন (ammine complex) — অতিরিক্ত NH₃ (NH₄OH) Cu²⁺ ও Zn²⁺-এর সঙ্গে (গাঢ় নীল) আর (বর্ণহীন) তৈরি করে, তাই এদের অধঃক্ষেপও গলে যায়। Al³⁺ ও Fe³⁺ এমন জটিল আয়ন বানায় না।
ফোঁটা ফোঁটা করে নিজে দেখো — আয়ন আর বিকারক বদলে বদলে:
এখনো কিছু যোগ হয়নি
Zn²⁺ আয়নের (ion) দ্রবণ (solution) — রং (colour): বর্ণহীন (colourless)। এক ফোঁটা করে NaOH দাও আর লক্ষ করো।
একটি বর্ণহীন দ্রবণে NH₄OH দিলে সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে, আর NH₄OH আধিক্যে তা দ্রবীভূত হয়। দ্রবণে কোন ক্যাটায়ন?
ধাপ ৪: ক্যাটায়নের সিক্ত পরীক্ষা
প্রতিটি আয়নের জন্য প্রথমে একটি সাধারণ পরীক্ষা, তারপর নিশ্চিতকরণ পরীক্ষা (confirmatory test)। নিচের সব সমীকরণ আয়নিক (ionic equation)।
Cu²⁺ (কপার(II) আয়ন, copper(II) ion) — দ্রবণ নীল
- NH₄OH: কয়েক ফোঁটায় হালকা নীল অধঃক্ষেপ; আধিক্যে গলে গিয়ে গাঢ় নীল দ্রবণ। , তারপর
- K₄[Fe(CN)₆] (নিশ্চিতকরণ): চকলেট / লালচে-বাদামি অধঃক্ষেপ।
- NaOH দিলে হালকা নীল Cu(OH)₂, যা আধিক্যে গলে না, গরম করলে কালো CuO হয়।
Fe²⁺ (ফেরাস আয়ন, ferrous ion) — দ্রবণ হালকা সবুজ
- NaOH বা NH₄OH: ময়লা সবুজ Fe(OH)₂ অধঃক্ষেপ; বাতাসে ওপরের অংশ ধীরে ধীরে বাদামি হয় (জারিত হয়ে, oxidised to Fe(OH)₃)।
- K₃[Fe(CN)₆] (নিশ্চিতকরণ): গাঢ় নীল অধঃক্ষেপ — টার্নবুলস ব্লু (Turnbull’s blue)।
Fe³⁺ (ফেরিক আয়ন, ferric ion) — দ্রবণ হলুদাভ বাদামি
- NaOH বা NH₄OH: লালচে বাদামি জেলির মতো (gelatinous) Fe(OH)₃; আধিক্যে গলে না।
- K₄[Fe(CN)₆]: গাঢ় নীল অধঃক্ষেপ — প্রুশিয়ান ব্লু (Prussian blue)।
- NH₄SCN (নিশ্চিতকরণ): দ্রবণ রক্ত-লাল।
Fe²⁺ আর Fe³⁺ আলাদা করার সারসংক্ষেপ:
| বিকারক | Fe²⁺ | Fe³⁺ |
|---|---|---|
| NaOH / NH₄OH | ময়লা সবুজ অধঃক্ষেপ | লালচে বাদামি অধঃক্ষেপ |
| K₃[Fe(CN)₆] | গাঢ় নীল অধঃক্ষেপ | বাদামি দ্রবণ, অধঃক্ষেপ নেই |
| K₄[Fe(CN)₆] | সাদা, বাতাসে দ্রুত হালকা নীল | গাঢ় নীল (প্রুশিয়ান ব্লু) |
| NH₄SCN | লাল রং হয় না | রক্ত-লাল |
Al³⁺ (অ্যালুমিনিয়াম আয়ন, aluminium ion) — বর্ণহীন
- NaOH: সাদা জেলির মতো (gelatinous) Al(OH)₃; আধিক্যে গলে যায়। ,
- NH₄OH (পার্থক্যকারী): একই সাদা অধঃক্ষেপ, কিন্তু আধিক্যে গলে না।
Zn²⁺ (জিংক আয়ন, zinc ion) — বর্ণহীন
- NaOH: সাদা Zn(OH)₂, আধিক্যে গলে:
- NH₄OH: সাদা অধঃক্ষেপ, আধিক্যে এটিও গলে:
- K₄[Fe(CN)₆] (নিশ্চিতকরণ): সাদা অধঃক্ষেপ।
Ca²⁺ (ক্যালসিয়াম আয়ন, calcium ion) — বর্ণহীন
- অ্যামোনিয়াম অক্সালেট (ammonium oxalate) (নিশ্চিতকরণ): সাদা মিহি অধঃক্ষেপ, যা অ্যাসিটিক অ্যাসিডে (acetic acid) গলে না কিন্তু লঘু HCl-এ গলে।
- শিখা পরীক্ষা: ইটের মতো লাল। NaOH দিলে বড়জোর সামান্য সাদা ঘোলা ভাব; NH₄OH দিলে কোনো নির্ভরযোগ্য অধঃক্ষেপ পড়ে না।
Na⁺ (সোডিয়াম আয়ন, sodium ion) — বর্ণহীন
প্রায় সব সোডিয়াম লবণ (sodium salt) দ্রবণীয়, তাই অধঃক্ষেপ পরীক্ষা কম।
- শিখা পরীক্ষা: উজ্জ্বল, স্থায়ী সোনালি হলুদ শিখা।
- পটাসিয়াম পাইরোঅ্যান্টিমোনেট (potassium pyroantimonate) K[Sb(OH)₆] (নিশ্চিতকরণ): ঠান্ডা, নিরপেক্ষ দ্রবণে (neutral solution) টেস্টটিউবের দেয়াল কাচদণ্ড (glass rod) দিয়ে ঘষলে ধীরে সাদা দানাদার (crystalline) অধঃক্ষেপ।
NH₄⁺ (অ্যামোনিয়াম আয়ন, ammonium ion) — বর্ণহীন
- NaOH দিয়ে গরম করো: ঝাঁঝালো গন্ধের (pungent) NH₃ গ্যাস বের হয়, যা মুখে ধরা ভেজা লাল লিটমাসকে (moist red litmus) নীল করে (গাঢ় HCl-এ ভেজানো কাচদণ্ড ধরলে সাদা ধোঁয়া NH₄Cl)।
- নেসলার দ্রবণ (Nessler’s reagent) (নিশ্চিতকরণ): বাদামি অধঃক্ষেপ (খুব লঘু হলে হলদে-বাদামি রং)।
এক নজরে সব রং (প্রতিটি ঘর বিক্রিয়া-সারণি (reaction table) থেকে তৈরি):
Cu²⁺ কপার(II) আয়ন (copper(II) ion)
হালকা নীল (pale blue) জেলির মতো (gelatinous) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
আধিক্যে (in excess) অধঃক্ষেপ (precipitate) দ্রবীভূত হয়ে (dissolves) গাঢ় নীল (deep blue) দ্রবণ (solution) হয়।
চকলেট / লালচে-বাদামি (chocolate brown) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
Fe²⁺ ফেরাস আয়ন (ferrous ion)
ময়লা সবুজ (dirty green) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে; বাতাসের সংস্পর্শে ওপরের অংশ ধীরে ধীরে বাদামি হয়।
গাঢ় নীল (dark blue) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে — টার্নবুলস ব্লু (Turnbull’s blue)।
রক্ত-লাল রং হয় না (বড়জোর খুব হালকা গোলাপি — সামান্য Fe³⁺ অশুদ্ধি (impurity) থেকে)।
Fe³⁺ ফেরিক আয়ন (ferric ion)
লালচে বাদামি (reddish brown) জেলির মতো (gelatinous) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
গাঢ় নীল (Prussian blue) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
দ্রবণ (solution) রক্ত-লাল (blood red) হয়ে যায়।
Al³⁺ অ্যালুমিনিয়াম আয়ন (aluminium ion)
আধিক্যে (in excess) অধঃক্ষেপ (precipitate) দ্রবীভূত হয়ে (dissolves) বর্ণহীন দ্রবণ (solution) হয়।
NH₄OH আধিক্যে (in excess) অধঃক্ষেপ (precipitate) দ্রবীভূত হয় না (does not dissolve)।
Zn²⁺ জিংক আয়ন (zinc ion)
আধিক্যে (in excess) অধঃক্ষেপ (precipitate) দ্রবীভূত হয়ে (dissolves) বর্ণহীন দ্রবণ (solution) হয়।
NH₄OH আধিক্যে (in excess) অধঃক্ষেপ (precipitate) দ্রবীভূত হয়ে (dissolves) বর্ণহীন দ্রবণ (solution) হয়।
সাদা (white) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
Ca²⁺ ক্যালসিয়াম আয়ন (calcium ion)
সাদা মিহি দানাদার (white, fine) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
অ্যাসিটিক অ্যাসিডে (acetic acid) অধঃক্ষেপ (precipitate) দ্রবীভূত হয় না (does not dissolve)।
NH₄⁺ অ্যামোনিয়াম আয়ন (ammonium ion)
বাদামি (brown) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে (খুব লঘু (dilute) দ্রবণে হলদে-বাদামি রং)।
ভেজা লাল লিটমাস কাগজ (litmus paper) নীল হয়ে যায়।
Na⁺ সোডিয়াম আয়ন (sodium ion)
ঠান্ডা অবস্থায় টেস্টটিউবের (test tube) ভেতরের দেয়াল কাচদণ্ড (glass rod) দিয়ে ঘষলে ধীরে ধীরে সাদা দানাদার (white crystalline) অধঃক্ষেপ (precipitate) পড়ে।
একটি হলুদাভ দ্রবণে NH₄SCN দিলে রক্ত-লাল রং হলো। দ্রবণে কোন আয়ন নিশ্চিত?
ধাপ ৫: অ্যানায়নের পরীক্ষা
Cl⁻ (ক্লোরাইড আয়ন, chloride ion)
পরীক্ষণীয় দ্রবণকে লঘু HNO₃ দিয়ে অম্লীয় করে (acidify) AgNO₃ দাও: সাদা, দধির মতো (curdy) AgCl অধঃক্ষেপ, যা HNO₃-এ গলে না কিন্তু NH₄OH-এ সহজে গলে।
HNO₃ কেন? এটি কার্বনেটকে আগেই CO₂ হিসেবে সরিয়ে দেয় (নইলে Ag₂CO₃-এর অধঃক্ষেপ বিভ্রান্ত করত), আর এতে কোনো Cl⁻ নেই। HCl দিলে চলবে না — HCl নিজেই Cl⁻ যোগ করে, তখন যেকোনো দ্রবণেই সাদা অধঃক্ষেপ পড়বে।
SO₄²⁻ (সালফেট আয়ন, sulfate ion)
BaCl₂ বা Ba(NO₃)₂ দাও: সাদা BaSO₄ অধঃক্ষেপ, যা লঘু HCl-এ গলে না। (কার্বনেট থাকলে BaCO₃-ও সাদা, কিন্তু সেটি HCl-এ বুদবুদসহ গলে যায় — এভাবেই দুটি আলাদা করা যায়।)
CO₃²⁻ (কার্বনেট আয়ন, carbonate ion)
লঘু HCl (বা যেকোনো লঘু অ্যাসিড) দিলে বুদবুদসহ (effervescence) বর্ণহীন, গন্ধহীন গ্যাস বের হয়। গ্যাসটি চুনের পানিতে (lime water) চালনা করলে চুনের পানি দুধের মতো ঘোলা হয়। বেশিক্ষণ CO₂ চালালে ঘোলা ভাব আবার মিলিয়ে যায় (দ্রবণীয় Ca(HCO₃)₂ তৈরি হয়)।
Cl⁻ পরীক্ষায় AgNO₃ দেওয়ার আগে দ্রবণকে কোন অ্যাসিড দিয়ে অম্লীয় করতে হয়?
ধাপ ৬: শনাক্তকরণের ছক, বিকারক ও ব্যবহারিক খাতা
পুরো পদ্ধতিটি একটি ছকে:
ক্যাটায়ন (cation) খোঁজা
- ১. দ্রবণের রং কী? (colour of the solution)
- নীল → Cu²⁺? নিশ্চিত করো (confirm): NH₄OH আধিক্যে (in excess) গাঢ় নীল দ্রবণ (solution) / K₄[Fe(CN)₆]-এ চকলেট-বাদামি অধঃক্ষেপ (precipitate)
- হালকা সবুজ → Fe²⁺? নিশ্চিত করো: K₃[Fe(CN)₆]-এ গাঢ় নীল অধঃক্ষেপ
- হলুদাভ বাদামি → Fe³⁺? নিশ্চিত করো: NH₄SCN-এ রক্ত-লাল
- বর্ণহীন → পরের ধাপে যাও
- ২. কয়েক ফোঁটা (few drops) NaOH দাও
- সাদা জেলির মতো (gelatinous) অধঃক্ষেপ, NaOH আধিক্যে গলে যায় (dissolves) → Al³⁺ বা Zn²⁺। নতুন টিউবে (tube) NH₄OH আধিক্যে দাও: গলে → Zn²⁺, গলে না → Al³⁺
- সামান্য সাদা ঘোলা (turbidity) বা কিছুই না → পরের ধাপে যাও
- ৩. NaOH দিয়ে গরম করো (heat), মুখে ভেজা লাল লিটমাস (moist red litmus) ধরো
- ঝাঁঝালো (pungent) গ্যাস, লিটমাস নীল → NH₄⁺ (নিশ্চিত করো: নেসলার দ্রবণে (Nessler’s reagent) বাদামি অধঃক্ষেপ)
- কিছু না → পরের ধাপে যাও
- ৪. অ্যামোনিয়াম অক্সালেট (ammonium oxalate) দাও
- সাদা অধঃক্ষেপ, অ্যাসিটিক অ্যাসিডে (acetic acid) অদ্রবণীয় (insoluble) → Ca²⁺ (শিখা, flame: ইটের মতো লাল)
- কিছু না → Na⁺ (শিখা, flame: সোনালি হলুদ; পাইরোঅ্যান্টিমোনেটে (pyroantimonate) সাদা দানাদার (crystalline) অধঃক্ষেপ)
অ্যানায়ন (anion) খোঁজা
- ক. লঘু (dilute) HCl দাও
- বুদবুদ (effervescence); গ্যাস চুনের পানি (lime water) ঘোলা করে (turns milky) → CO₃²⁻
- খ. লঘু (dilute) HNO₃ + AgNO₃ দাও (HCl নয়!)
- সাদা দধির মতো (curdy) অধঃক্ষেপ (precipitate), NH₄OH-এ গলে (dissolves) → Cl⁻
- গ. BaCl₂ দাও, তারপর লঘু (dilute) HCl
- সাদা অধঃক্ষেপ, HCl-এ গলে না → SO₄²⁻
- সাদা অধঃক্ষেপ, HCl-এ বুদবুদসহ (effervescence) গলে → CO₃²⁻ (BaCO₃)
পাঠ্যসূচির বিশেষ বিকারকগুলো (শিক্ষক আগে থেকে তৈরি করে রাখেন):
| বিকারক (reagent) | সংকেত (formula) | কাজ |
|---|---|---|
| পটাসিয়াম ফেরোসায়ানাইড (potassium hexacyanoferrate(II)) | K₄[Fe(CN)₆] | Cu²⁺, Zn²⁺, Fe³⁺ |
| পটাসিয়াম ফেরিসায়ানাইড (potassium hexacyanoferrate(III)) | K₃[Fe(CN)₆] | Fe²⁺ |
| অ্যামোনিয়াম থায়োসায়ানেট (ammonium thiocyanate) | NH₄SCN | Fe³⁺ |
| অ্যামোনিয়াম অক্সালেট | (NH₄)₂C₂O₄ | Ca²⁺ |
| পটাসিয়াম পাইরোঅ্যান্টিমোনেট | K[Sb(OH)₆] | Na⁺ |
| নেসলার দ্রবণ (Nessler’s reagent) | K₂[HgI₄] + KOH | NH₄⁺ |
| সিলভার নাইট্রেট (silver nitrate) (লঘু HNO₃ সহ) | AgNO₃ | Cl⁻ |
| বেরিয়াম ক্লোরাইড / নাইট্রেট (barium chloride / nitrate) | BaCl₂ / Ba(NO₃)₂ | SO₄²⁻ |
নেসলার দ্রবণ তৈরি: HgCl₂ দ্রবণে KI দিলে প্রথমে লাল HgI₂ অধঃক্ষেপ পড়ে, আরও KI দিলে তা গলে বর্ণহীন K₂[HgI₄] হয়; তারপর NaOH/KOH মিশিয়ে ক্ষারীয় (alkaline) করা হয়। পারদের (mercury) যৌগ বিষাক্ত — এটি শুধু শিক্ষক তৈরি করবেন।
ব্যবহারিক খাতা (practical notebook) লেখার নিয়ম — তিন কলাম: পরীক্ষা (test), পর্যবেক্ষণ (observation), সিদ্ধান্ত (inference)। যেমন নীল দানাদার একটি লবণের জন্য:
| পরীক্ষা (test) | পর্যবেক্ষণ (observation) | সিদ্ধান্ত (inference) |
|---|---|---|
| 2 mL দ্রবণে ফোঁটা ফোঁটা NH₄OH, তারপর আধিক্যে | প্রথমে হালকা নীল অধঃক্ষেপ, আধিক্যে গাঢ় নীল দ্রবণ | Cu²⁺ উপস্থিত |
| 2 mL দ্রবণে কয়েক ফোঁটা K₄[Fe(CN)₆] | চকলেট-বাদামি অধঃক্ষেপ | Cu²⁺ নিশ্চিত |
| 2 mL দ্রবণ লঘু HNO₃ দিয়ে অম্লীয় করে AgNO₃ | কোনো অধঃক্ষেপ নেই | Cl⁻ নেই |
| 2 mL দ্রবণে BaCl₂, তারপর লঘু HCl | সাদা অধঃক্ষেপ, HCl-এ অদ্রবণীয় | SO₄²⁻ নিশ্চিত |
ফলাফল: ক্যাটায়ন Cu²⁺, অ্যানায়ন SO₄²⁻ — লবণটি CuSO₄·5H₂O (তুঁতে, blue vitriol)। প্রতিটি পরীক্ষার পর সংশ্লিষ্ট আয়নিক সমীকরণ লিখতে হয়।
ধাপ ৭: এবার নিজে করে দেখো
ভার্চুয়াল ল্যাবে প্রতিবার একটি অজানা লবণ (unknown salt) পাবে:
- লবণটির রং ও আকৃতি দেখো, তারপর পানিতে দ্রবীভূত করো (না গললে লঘু HCl-এ)। চাইলে শিখা পরীক্ষাও করো।
- একটি টেস্টটিউব বেছে বিকারক দাও। প্রথমে কয়েক ফোঁটা, তারপর দরকার হলে আধিক্যে, গরম করা, লিটমাস বা চুনের পানি — যে পরবর্তী ধাপগুলো সম্ভব সেগুলোর বোতাম আসবে। নতুন পরীক্ষার জন্য নতুন টেস্টটিউব নাও।
- সাহায্য (helper) চালু থাকলে প্রতিটি পর্যবেক্ষণের পর যে আয়নগুলো আর সম্ভব নয়, সেগুলো কেটে দেওয়া হবে। পরীক্ষার মতো অনুশীলন করতে চাইলে এটি বন্ধ করো।
- নিশ্চিত হলে ক্যাটায়ন আর অ্যানায়ন বেছে জমা দাও — নম্বর আর ব্যাখ্যা পাবে। সব পরীক্ষা নিজে থেকেই ব্যবহারিক খাতায় লেখা হবে, CSV করে নামিয়েও নিতে পারো।
আয়ন শনাক্তকরণ ল্যাব
Detecting cations & anions — virtual practicalঅজানা লবণ (unknown salt) নং 1
ভৌত অবস্থা (physical state): নীল (blue), দানাদার কেলাস (crystals)
আগে নমুনা (sample) থেকে পরীক্ষণীয় দ্রবণ (test solution) তৈরি করো — ওপরের “পানিতে দ্রবীভূত করো” চাপো।
শনাক্তকরণ জমা দাও (submit your identification)
চ্যালেঞ্জ (challenges)
0/6- একটি অজানা লবণের (unknown salt) ক্যাটায়ন (cation) ও অ্যানায়ন (anion) দুটিই ঠিকভাবে শনাক্ত করো (identify)
- তিনটি অজানা লবণ (unknown salt) সঠিকভাবে শনাক্ত করো (identify) (0/3)
- আধিক্য বিকারক (excess reagent) দিয়ে একটি অধঃক্ষেপকে (precipitate) আবার দ্রবীভূত (dissolve) হতে দেখো
- একটি আয়রন লবণে (iron salt) K₃[Fe(CN)₆], K₄[Fe(CN)₆] বা NH₄SCN দিয়ে বোঝো এটি Fe²⁺ না Fe³⁺
- একটি গ্যাস শনাক্ত করো (identify): NH₃ (ভেজা লাল লিটমাস, moist red litmus) বা CO₂ (চুনের পানি, lime water)
- পানিতে অদ্রবণীয় (insoluble) একটি লবণ (salt) শনাক্ত করো (identify)
ব্যবহারিক খাতা (practical notebook)
এখনো কোনো পরীক্ষা (test) হয়নি। প্রতিটি পরীক্ষা নিজে থেকেই এখানে লেখা হবে — বোর্ডের প্র্যাকটিক্যাল খাতার (practical notebook) মতো: পরীক্ষা (test), পর্যবেক্ষণ (observation), সিদ্ধান্ত (inference)।
বই পড়ার সময় সাবধান — এই অংশে পাঠ্যবইয়ের কিছু ভুল:
- ব্যবহারিক খাতার নমুনায় Cl⁻-এর পরীক্ষায় লঘু HCl ব্যবহার করা হয়েছে। এটি ভুল — HCl নিজেই Cl⁻ যোগ করে। AgNO₃-এর আগে দ্রবণ অম্লীয় করতে হবে লঘু HNO₃ দিয়ে (বইয়ের মূল পরীক্ষা-বর্ণনাতেও HNO₃-ই আছে)।
- Zn(OH)₂ আধিক্য NH₄OH-এও দ্রবীভূত হয় ( তৈরি করে)। বই শুধু NaOH-এ দ্রবীভূত হওয়ার কথা বলেছে। এটিই Al³⁺ থেকে Zn²⁺-কে আলাদা করার সবচেয়ে সহজ উপায়।
- বইয়ের দ্রাব্যতার সারণিতে Al₂(CO₃)₃ ও Fe₂(CO₃)₃ দেখানো হয়েছে। এগুলো স্থায়ী কঠিন যৌগ হিসেবে তৈরিই হয় না — Al³⁺ বা Fe³⁺-এর দ্রবণে কার্বনেট দিলে আর্দ্রবিশ্লেষণে (hydrolysis) হাইড্রক্সাইড অধঃক্ষেপ আর CO₂ পাওয়া যায়। (“CuCO₃” আসলে ক্ষারকীয় কপার কার্বনেট (basic copper carbonate) CuCO₃·Cu(OH)₂।)
- Ca²⁺ + NH₄OH → সাদা Ca(OH)₂ অধঃক্ষেপ — নির্ভরযোগ্য নয়। NH₄OH দুর্বল ক্ষার (weak base); 0.1 M NH₄OH-এ মাত্র ~ M, অথচ 0.1 M Ca²⁺ থেকে Ca(OH)₂ () অধঃক্ষিপ্ত করতে লাগে M। যে হালকা ঘোলা ভাব কখনো দেখা যায়, তা পুরনো NH₄OH-এ শোষিত CO₂ থেকে আসা CaCO₃। Ca²⁺-এর পরীক্ষা অ্যামোনিয়াম অক্সালেট দিয়ে।
- ফেরোসায়ানাইড ও ফেরিসায়ানাইড ছয়-সমন্বয়ী (6-coordinate): সঠিক সংকেত K₄[Fe(CN)₆], K₃[Fe(CN)₆] — বিকারকের তালিকায় ছাপা “K₄[Fe(CN)]₆” ভুল।
- MgCl₂ NaCl-এর চেয়ে বেশি দ্রবণীয় (20 °C-এ 100 g পানিতে 54.6 g বনাম 35.9 g)। এজন্যই সম্পৃক্ত (saturated) লবণ-পানিতে HCl চালালে NaCl কেলাসিত হয় (crystallises) আর MgCl₂ দ্রবণে থেকে যায়।
- কয়েকটি পুরনো সংকেত: পাইরোঅ্যান্টিমোনেটের আধুনিক সংকেত K[Sb(OH)₆] (বইয়ে K₂H₂Sb₂O₇), আর নেসলার পরীক্ষার বাদামি অধঃক্ষেপকে এখন HgO·Hg(NH₂)I লেখা হয় (বইয়ে NH₂Hg₂I₃)।
ঘরে বসে পরীক্ষা: চুনের পানি দিয়ে CO₂ শনাক্তকরণ
পান খাওয়ার চুন (কলিচুন, slaked lime, Ca(OH)₂) দিয়ে নিজেই চুনের পানি বানাতে পারো:
- এক গ্লাস পানিতে আধা চা-চামচ চুন মিশিয়ে নাড়ো, তারপর কয়েক ঘণ্টা রেখে দাও। তলানি জমার পর ওপরের স্বচ্ছ পানিটুকু সাবধানে আরেকটি গ্লাসে ঢেলে নাও — এটিই চুনের পানি (Ca(OH)₂-এর সম্পৃক্ত দ্রবণ)।
- একটি স্ট্র দিয়ে চুনের পানিতে আস্তে আস্তে ফুঁ দাও (টেনো না!)। নিঃশ্বাসের CO₂-তে কিছুক্ষণের মধ্যেই পানি ঘোলা হবে।
- একটি ছোট বোতলে খাবার সোডা (NaHCO₃) বা ডিমের খোসার গুঁড়ো (CaCO₃) নিয়ে ভিনেগার ঢালো — বুদবুদ উঠবে। একটি নল দিয়ে সেই গ্যাস চুনের পানিতে পাঠাও: আবার দুধের মতো ঘোলা!
- খাতায় লেখো: পরীক্ষা, পর্যবেক্ষণ, সিদ্ধান্ত — আর সমীকরণ ।
নিরাপত্তা: চুন ক্ষারীয় ও চোখের জন্য ক্ষতিকর — চামচ ব্যবহার করো, চোখে-মুখে লাগাবে না, কাজ শেষে হাত ধুয়ে নাও। স্ট্র দিয়ে শুধু ফুঁ দেবে, কখনো টানবে না। বড়দের সামনে করো।
পরীক্ষার প্রস্তুতি
১. একটি নীল দানাদার লবণের দ্রবণে NH₄OH দিলে প্রথমে হালকা নীল অধঃক্ষেপ পড়ে, আধিক্যে গাঢ় নীল দ্রবণ হয়। একই দ্রবণে BaCl₂ দিলে সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে যা লঘু HCl-এ অদ্রবণীয়। লবণটি শনাক্ত করো এবং সমীকরণ লেখো।
ক্যাটায়ন Cu²⁺: ; আধিক্যে (গাঢ় নীল)।
অ্যানায়ন SO₄²⁻: — HCl-এ অদ্রবণীয় বলে BaCO₃ নয়।
লবণটি কপার(II) সালফেট (copper(II) sulfate), CuSO₄·5H₂O (তুঁতে)।
২. Fe²⁺ ও Fe³⁺ আয়নকে আলাদা করার দুটি পরীক্ষা সমীকরণসহ লেখো।
(ক) K₃[Fe(CN)₆]: Fe²⁺ দেয় গাঢ় নীল অধঃক্ষেপ — ; Fe³⁺ দেয় শুধু বাদামি দ্রবণ।
(খ) NH₄SCN: Fe³⁺ দেয় রক্ত-লাল দ্রবণ — ; Fe²⁺ লাল রং দেয় না।
(এছাড়া NaOH-এ Fe²⁺ ময়লা সবুজ, Fe³⁺ লালচে বাদামি অধঃক্ষেপ দেয়।)
৩. একটিমাত্র বিকারক দিয়ে Al³⁺ ও Zn²⁺ আয়নের দ্রবণ কীভাবে আলাদা করবে?
NH₄OH দাও। দুটিতেই প্রথমে সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে। আধিক্যে NH₄OH দিলে Zn(OH)₂ গলে যায়, কারণ বর্ণহীন জটিল আয়ন তৈরি হয় — । Al(OH)₃ গলে না। (NaOH দিয়ে পারবে না, কারণ দুটি অধঃক্ষেপই NaOH আধিক্যে গলে যায়।)
৪. ক্লোরাইড আয়ন শনাক্তকরণে AgNO₃ দেওয়ার আগে দ্রবণকে লঘু HNO₃ দিয়ে অম্লীয় করা হয় কেন? HCl ব্যবহার করা যায় না কেন?
HNO₃ দ্রবণের -কে CO₂ হিসেবে সরিয়ে দেয়, ফলে Ag₂CO₃-এর অধঃক্ষেপ পরীক্ষাকে বিভ্রান্ত করে না; আর HNO₃-এ কোনো Cl⁻ নেই, সব নাইট্রেট দ্রবণীয়। HCl দিলে সে নিজেই Cl⁻ যোগ করবে — তখন মূল লবণে Cl⁻ না থাকলেও সাদা AgCl অধঃক্ষেপ পড়বে।
৫. 10 mL 0.1 M CaCl₂ দ্রবণে 10 mL 0.1 M NH₄OH মেশানো হলো। Ca(OH)₂-এর অধঃক্ষেপ পড়বে কি? (Ksp = 5.0 × 10⁻⁶, NH₄OH-এর Kb = 1.8 × 10⁻⁵)
মেশানোর পর M, NH₄OH-এর ঘনমাত্রা (concentration) 0.05 M।
NH₄OH দুর্বল ক্ষার: M।
।
, তাই অধঃক্ষেপ পড়বে না — এজন্যই NH₄OH দিয়ে Ca²⁺ শনাক্ত করা যায় না, অ্যামোনিয়াম অক্সালেট লাগে।