পাঠ ১১ / ১৩অনুচ্ছেদ ৪.১৫–৪.১৭
রক্ত, কৃষি, শিল্প ও প্রসাধনীতে pHpH of blood, soil, industry & cosmetics
দৌড়ানোর সময় পেশিতে ল্যাকটিক এসিড (lactic acid) তৈরি হয়, লেবু বা টক খাবার খাই, ঘুমের সময় শ্বাস ধীর হয় — তবু সুস্থ মানুষের রক্তের pH সারাজীবন প্রায় 7.4-এ আটকে থাকে। নিচে একই এসিড একবার সাধারণ লবণ-পানিতে, একবার রক্তে ফেলে দেখো:
- মোট এসিড দেওয়া হয়েছে (acid added)
- 0 mmol/L
- রক্তে বাকি HCO₃⁻ (bicarbonate)
- 24 mmol/L
- দ্রবীভূত CO₂ (dissolved CO₂)
- 1.2 mmol/L
দুটিরই pH এখন 7.40। ‘এসিড ফোঁটা দাও’ বোতাম চাপো — দুটিতে একই পরিমাণ এসিড (acid) পড়বে।
লবণ-পানিতে সার্বজনীন নির্দেশক (universal indicator) মেশানো, তাই রং দেখে pH বোঝা যায়। মডেলে শুধু বাইকার্বনেট বাফার ধরা হয়েছে (37 °C); আসল রক্তে হিমোগ্লোবিন আর প্রোটিনও সাহায্য করে, তাই পরিবর্তন আরও কম হয়।
- অন্তত দুই ফোঁটা এসিড দাও। দুটি pH মিটার তুলনা করো।
- স্লাইডার ডানে নিয়ে শ্বাস আটকে রাখো (hold breath) — PCO₂ 60 mmHg বা বেশি।
- এসিড দেওয়ার পর দ্রুত শ্বাস নিয়ে (স্লাইডার বাঁয়ে) রক্তের pH আবার 7.35–7.45-এ ফেরাও।
- ‘CO₂ আটকাও’ চেপে ফুসফুস বন্ধ করো, তারপর এসিড দাও — এবার কী হয়?
এক ফোঁটা এসিডে লবণ-পানির pH কয়েক একক নেমে যায়, অথচ রক্তের pH নড়ে মাত্র কয়েক দশমিক। রক্ত কীভাবে নিজের pH 0.1 এককের মধ্যে ধরে রাখে? আর এই একই pH-এর হিসাব কেন কৃষক, কারখানার প্রকৌশলী আর সাবান-শ্যাম্পুর নির্মাতার কাছেও এত জরুরি?
এই পাঠে ধাপে ধাপে এগোব:
- আগের পাঠ মনে করো — বাফার (buffer) ও হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ (Henderson–Hasselbalch equation)
- রক্তের pH — অ্যাসিডোসিস (acidosis) ও অ্যালকালোসিস (alkalosis)
- রক্তের বাফার — বাইকার্বনেট (bicarbonate), ফসফেট (phosphate) ও প্রোটিন (protein); ফুসফুস (lungs) ও কিডনির (kidneys) ভূমিকা
- কৃষিতে pH — মাটির অম্লত্ব (soil acidity), চুন (lime) ও সালফার (sulfur)
- শিল্পে pH — চিনি, রং, চামড়া, বর্জ্য পানি (effluent)
- শরীর ও ওষুধে pH — পাকস্থলী, লালা (saliva), দাঁত, অ্যান্টাসিড (antacid)
- প্রসাধনী ও টয়লেট্রিজ (toiletries) — ত্বকের অম্লীয় আবরণ (acid mantle), সাবান, শ্যাম্পু, টুথপেস্ট
- pH মাপার ব্যবহারিক পদ্ধতি — সার্বজনীন নির্দেশক (universal indicator) ও pH মিটার (pH meter)
- এবার নিজে করে দেখো — ভার্চুয়াল ল্যাব (virtual lab)
ধাপ ১: আগে যা জেনেছ — বাফার ও হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ
বাফারের পাঠে দেখেছ: একটি দুর্বল এসিড (weak acid) আর তার অনুবন্ধী ক্ষারক (conjugate base) একসাথে যথেষ্ট পরিমাণে থাকলে দ্রবণটি বাফার দ্রবণ (buffer solution) হয় — সামান্য এসিড বা ক্ষার মেশালেও এর pH প্রায় বদলায় না।
ক্ষারক অংশ তাকে ধরে ফেলে:
H⁺ + HCO₃⁻ → H₂CO₃
এসিড অংশ তাকে প্রশমিত (neutralise) করে:
OH⁻ + H₂CO₃ → HCO₃⁻ + H₂O
বাফারের pH বের করার সূত্র হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ:
সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কথা: pH নির্ভর করে লবণ আর এসিডের অনুপাতের (ratio) ওপর। দুটির ঘনমাত্রা একসাথে দ্বিগুণ বা অর্ধেক হলে অনুপাত বদলায় না, pH-ও বদলায় না। এসিড যোগ করলে খানিকটা A⁻ খরচ হয়ে HA হয় — অনুপাত সামান্য বদলায়, pH সামান্য নামে।
একটি বাফারে [লবণ] : [এসিড] = 10 : 1, আর এসিডটির pKa = 4.76। দ্রবণের pH কত?
ধাপ ২: রক্তের pH — অ্যাসিডোসিস ও অ্যালকালোসিস
সুস্থ মানুষের ধমনির রক্তের (arterial blood) pH 7.35 থেকে 7.45, গড়ে 7.40 — অর্থাৎ রক্ত সামান্য ক্ষারীয় (slightly basic)।
- রক্তের pH 7.35-এর নিচে নামলে তাকে বলে অ্যাসিডোসিস (acidosis)। স্নায়ুতন্ত্র (nervous system) দুর্বল হয়ে পড়ে — রোগী ঝিমিয়ে পড়ে, গুরুতর হলে অচেতন (coma) হয়ে যায়।
- রক্তের pH 7.45-এর ওপরে উঠলে তাকে বলে অ্যালকালোসিস (alkalosis)। স্নায়ু অতিরিক্ত উত্তেজিত হয় — হাত-পায়ে ঝিনঝিন, পেশির খিঁচুনি (cramp), গুরুতর হলে খিঁচুনি (seizure)।
- pH 6.8-এর নিচে বা 7.8-এর ওপরে গেলে মানুষ কয়েক ঘণ্টার বেশি বাঁচে না।
এত সরু সীমা কেন? শরীরের প্রায় সব রাসায়নিক বিক্রিয়া চালায় এনজাইম (enzyme) নামের প্রোটিন। প্রোটিনের আকৃতি তার গায়ের H⁺ নেওয়া-দেওয়ার ওপর নির্ভর করে, তাই pH একটু বদলালেই এনজাইমের আকৃতি আর কাজ বদলে যায়। হিমোগ্লোবিন (haemoglobin) কতটা অক্সিজেন ধরবে আর ছাড়বে, তাও pH-এর ওপর নির্ভর করে।
এক রোগীর রক্তের pH 7.30। তার অবস্থা কী?
ধাপ ৩: রক্তের বাফার — আর ফুসফুস ও কিডনির ভূমিকা
রক্তে তিনটি বাফার ব্যবস্থা একসাথে কাজ করে।
১. বাইকার্বনেট বাফার (bicarbonate buffer) — রক্তের রস বা প্লাজমার (plasma) প্রধান বাফার। কোষে খাবার পুড়ে তৈরি CO₂ পানিতে মিশে কার্বনিক এসিড (carbonic acid) হয়, আর সেটি আংশিক বিয়োজিত (dissociate) হয়:
রক্তে এসিড (H⁺) এলে HCO₃⁻ তাকে ধরে ফেলে, আর তৈরি H₂CO₃ ভেঙে CO₂ হয়ে ফুসফুস দিয়ে বেরিয়ে যায়:
ক্ষার (OH⁻) এলে H₂CO₃ তাকে প্রশমিত (neutralise) করে: ।
রক্তের জন্য হেন্ডারসন-হ্যাসেলবাখ সমীকরণ লেখা হয় এভাবে (37 °C-এ প্লাজমায় আপাত pKa′ = 6.1):
এখানে হলো রক্তে CO₂-এর আংশিক চাপ (partial pressure), mmHg এককে, আর 0.03 হলো প্লাজমায় CO₂-এর দ্রাব্যতা সহগ (solubility coefficient) (mmol L⁻¹ mmHg⁻¹)। স্বাভাবিক রক্তে [HCO₃⁻] = 24 mmol/L আর = 40 mmHg:
অর্থাৎ রক্তে HCO₃⁻ : CO₂ ≈ 20 : 1। এই অনুপাত যতক্ষণ ঠিক থাকে, pH থাকে 7.4।
কিন্তু একটা ধাঁধা আছে: সাধারণ বাফার সবচেয়ে ভালো কাজ করে pH = pKa ± 1-এর মধ্যে, আর 6.1 থেকে 7.4 অনেক দূরে। তবু এটিই রক্তের সবচেয়ে শক্তিশালী বাফার, কারণ এটি একটি খোলা ব্যবস্থা (open system):
- ফুসফুস (lungs) মিনিটের মধ্যে CO₂ বদলায়: এসিড বাড়লে মস্তিষ্কের শ্বাসকেন্দ্র (respiratory centre) শ্বাস দ্রুত করে, বাড়তি CO₂ বেরিয়ে যায়।
- কিডনি (kidneys) ঘণ্টা থেকে দিনের মধ্যে প্রস্রাবে H⁺ ফেলে আর নতুন HCO₃⁻ রক্তে ফেরত পাঠায়।
২. ফসফেট বাফার (phosphate buffer) — , pKa = 7.2 (7.4-এর খুব কাছে)। কিন্তু প্লাজমায় ফসফেটের ঘনমাত্রা কম, তাই এটি মূলত কোষের ভেতরে (intracellular) আর প্রস্রাবে কাজ করে।
৩. প্রোটিন বাফার (protein buffer) — প্লাজমা প্রোটিন আর লোহিত কণিকার হিমোগ্লোবিন (haemoglobin)। প্রোটিনের হিস্টিডিন (histidine) অ্যামিনো এসিডের পার্শ্ব-শিকলের pKa প্রায় 6–7, তাই এটি রক্তের pH-এ H⁺ নিতে-দিতে পারে। হিমোগ্লোবিনে প্রচুর হিস্টিডিন থাকে, তাই কোষ থেকে আসা CO₂-এর অনেকখানি এসিড হিমোগ্লোবিনই সামলায়।
এবার নিজে সংখ্যা বদলে দেখো। উদাহরণগুলো চেপে দেখো কোন রোগে কোন সংখ্যা বদলায় — ফুসফুসের দোষে বদলায় (শ্বাসজনিত, respiratory), আর বিপাকের দোষে বদলায় HCO₃⁻ (বিপাকজনিত, metabolic):
স্বাভাবিক (normal) — অনুপাত প্রায় 20 : 1 থাকলেই pH 7.4-এর কাছে থাকে। pH নির্ভর করে অনুপাতের ওপর, আলাদা আলাদা মানের ওপর নয়।
HCO₃⁻ : CO₂ = 24 : 1.2 = 20 : 1, তাই pH = 6.1 + log 20 = 7.40।
উদাহরণগুলোর মান পাঠ্যপুস্তকীয় (typical textbook values) — রোগ নির্ণয়ের জন্য নয়।
প্যানিক অ্যাটাকে একজন খুব দ্রুত শ্বাস নিচ্ছে (hyperventilation)। তার রক্তের কী হবে?
ধাপ ৪: কৃষিতে pH
মাটির pH ঠিক করে দেয় গাছ মাটি থেকে কোন পুষ্টি উপাদান (nutrient) কতটা নিতে পারবে। অধিকাংশ ফসল ভালো হয় pH 6–7.5-এ; ধান 5.5–6.5, আর চা অম্লীয় মাটি পছন্দ করে (4.5–5.5) — সিলেটের চা-বাগানের মাটি এমনই।
অম্লীয় মাটি (acidic soil): বিষাক্ত Al³⁺ দ্রবীভূত হয়ে শিকড় নষ্ট করে, আর ফসফেট লোহা ও অ্যালুমিনিয়ামের সাথে আটকে যায়। চা গাছ এটাই পছন্দ করে, কিন্তু গম-ভুট্টা নয়। চুন (lime) বা ডলোমাইট (dolomite) দিলে H⁺ প্রশমিত (neutralise) হয়।
সবুজ দণ্ড = গাছ কত সহজে পুষ্টি উপাদানটি (nutrient) নিতে পারে; লাল = বিষাক্ত অ্যালুমিনিয়াম (toxic aluminium)। N = নাইট্রোজেন (nitrogen), P = ফসফরাস (phosphorus), K = পটাশিয়াম (potassium), Ca/Mg = ক্যালসিয়াম/ম্যাগনেশিয়াম, Fe/Mn = লোহা/ম্যাঙ্গানিজ। দণ্ডগুলো গুণগত (qualitative), ট্রুগের (Truog) চিত্র অনুযায়ী — মাপা মান নয়।
অম্লীয় মাটি (acidic soil) — বৃষ্টিতে Ca²⁺, Mg²⁺ ধুয়ে যায়, অ্যামোনিয়াম সার আর অম্ল বৃষ্টি (acid rain) H⁺ বাড়ায়। pH 5.5-এর নিচে বিষাক্ত Al³⁺ দ্রবীভূত হয়ে শিকড় নষ্ট করে, আর ফসফেট লোহা ও অ্যালুমিনিয়ামের সাথে অদ্রবণীয় হয়ে আটকে যায়। সমাধান: চুন (lime) — চুনাপাথরের গুঁড়া CaCO₃, পোড়া চুন CaO, বা ডলোমাইট (dolomite) CaMg(CO₃)₂:
লালমনিরহাট, দিনাজপুর আর পাহাড়ি এলাকার অম্লীয় মাটিতে চুন বা ডলোমাইট দিয়ে এভাবেই গম, ভুট্টা আর বাদাম চাষ সম্ভব হয়েছে। ডলোমাইট বাড়তি হিসেবে ম্যাগনেশিয়ামও (magnesium) দেয়।
ক্ষারীয় মাটি (alkaline soil) — লোহা (Fe), ম্যাঙ্গানিজ (Mn) আর ফসফরাস (P) অদ্রবণীয় হয়ে যায়; কচি পাতা হলুদ হয়ে যায় (chlorosis)। pH কমাতে দেওয়া হয়:
- সালফার (sulfur) — মাটির ব্যাকটেরিয়া একে সালফিউরিক এসিডে জারিত (oxidise) করে: (কয়েক সপ্তাহ লাগে)।
- অ্যামোনিয়াম সার (ammonium fertiliser) — যেমন অ্যামোনিয়াম সালফেট বা ইউরিয়া (urea)। মাটিতে NH₄⁺ নাইট্রেটে জারিত হওয়ার সময় (nitrification) H⁺ তৈরি হয়: ।
- জিপসাম (gypsum), CaSO₄·2H₂O — Na⁺-বহুল লবণাক্ত-ক্ষারীয় (sodic) মাটিতে Ca²⁺ দিয়ে Na⁺ সরিয়ে দেয়, ফলে মাটির গঠন আর pH দুটোই ভালো হয়।
অম্লীয় মাটির অম্লত্ব কমাতে কৃষক কী মেশাবেন? (রা.বো. ২০১৬-এর ধরনে)
ধাপ ৫: শিল্পে pH
কারখানার অনেক বিক্রিয়ার গতি, উৎপাদিত পণ্যের মান আর যন্ত্রের ক্ষয় pH-এর ওপর নির্ভর করে। তাই প্রায় প্রতিটি কারখানায় pH মিটার লাগানো থাকে।
| শিল্প (industry) | pH কেন জরুরি |
|---|---|
| চিনি কল (sugar refining) | আখের রস চুন দিয়ে প্রায় নিরপেক্ষ রাখা হয়। অম্লীয় রসে সুক্রোজ (sucrose) আর্দ্র বিশ্লেষিত (hydrolyse) হয়ে গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজ হয়ে যায় — একে বলে ইনভার্সন (inversion); তখন চিনি দানা বাঁধে না, উৎপাদন কমে। |
| বস্ত্র রং করা (dyeing) | সুতি কাপড়ে রিঅ্যাকটিভ রং (reactive dye) বসে ক্ষারীয় মাধ্যমে (pH ≈ 10–11), পশম বা সিল্কে অ্যাসিড রং (acid dye) বসে অম্লীয় মাধ্যমে (pH ≈ 4–5)। pH ভুল হলে রং ছোপ ছোপ হয় বা ধুলে উঠে যায়। |
| চামড়া শিল্প (leather tanning) | ক্রোম ট্যানিংয়ে pH ধাপে ধাপে প্রায় 3 থেকে 4-এর মধ্যে আনা হয়, যাতে ক্রোমিয়াম চামড়ার প্রোটিনের (collagen) সাথে ঠিকমতো বাঁধে। |
| তড়িৎ প্রলেপন (electroplating) | নিকেল প্রলেপের বাথে pH প্রায় 3.5–4.5 রাখতে হয়; বেশি হলে ধাতব হাইড্রক্সাইড জমে প্রলেপ খসখসে হয়। |
| গাঁজন (fermentation) | ইস্ট (yeast) দিয়ে অ্যালকোহল বা রুটি বানাতে pH ≈ 4–5 রাখা হয় — ইস্ট ভালো থাকে, ক্ষতিকর ব্যাকটেরিয়া জন্মায় না। |
| বর্জ্য পানি শোধন (ETP, effluent treatment) | বাংলাদেশের পরিবেশ সংরক্ষণ বিধিমালা (ECR 1997) অনুযায়ী কারখানার বর্জ্য পানি নদীতে ফেলার আগে pH 6–9-এর মধ্যে আনতে হয়। ডাইং কারখানার ক্ষারীয় পানি এসিড বা CO₂ দিয়ে প্রশমিত করা হয়। |
চিনিকলে আখের রস অম্লীয় হতে দিলে কী ক্ষতি হয়?
ধাপ ৬: শরীর ও ওষুধে pH
একই শরীরে তরলগুলোর pH অনেক আলাদা — প্রতিটি অঙ্গের এনজাইম নিজের pH-এ সবচেয়ে ভালো কাজ করে:
- পাকস্থলী (stomach) — HCl-এর কারণে pH 1.5–3.5। এই অম্লীয় পরিবেশে প্রোটিন-ভাঙা এনজাইম পেপসিন (pepsin) সক্রিয় হয় আর খাবারের সাথে আসা জীবাণু মরে।
- অ্যান্টাসিড (antacid) — বুক জ্বালা (acidity) হলে মিল্ক অব ম্যাগনেশিয়া, অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সাইড বা NaHCO₃-এর মতো দুর্বল ক্ষার বাড়তি এসিড প্রশমিত করে: ।
- ওষুধের শোষণ (drug absorption) — অণু আয়নিত (ionised) না থাকলে কোষঝিল্লি সহজে পার হয়। অ্যাসপিরিনের (aspirin) মতো দুর্বল এসিড (pKa ≈ 3.5) পাকস্থলীর অম্লে প্রায় অবিয়োজিত (un-ionised) থাকে, তাই সেখানেই অনেকটা শোষিত হয়; ক্ষারধর্মী ওষুধ শোষিত হয় ক্ষুদ্রান্ত্রের কম অম্লীয় পরিবেশে।
- দাঁত (teeth) — দাঁতের এনামেল (enamel) হাইড্রক্সিঅ্যাপাটাইট (hydroxyapatite), Ca₅(PO₄)₃OH। মুখের pH 5.5-এর নিচে নামলে এটি গলতে শুরু করে — এটি এনামেলের সংকট pH (critical pH)। মিষ্টি খাওয়ার পর দাঁতের গায়ের জীবাণুর আস্তর (plaque) চিনি থেকে এসিড বানায়, pH কয়েক মিনিটে প্রায় 5-এ নামে; লালা (saliva, pH 6.2–7.4, এতে HCO₃⁻ বাফার আছে) 20–40 মিনিটে আবার তা তুলে আনে। তাই বারবার মিষ্টি খাওয়া দাঁতের জন্য ক্ষতিকর।
মিষ্টি খাওয়ার পর দাঁতের গায়ের pH 5.5-এর নিচে নামলে কী হয়?
ধাপ ৭: প্রসাধনী ও টয়লেট্রিজ
ত্বকের তেলগ্রন্থির সেবাম (sebum), ঘাম আর ত্বকের নিজস্ব অ্যামিনো এসিড ও ল্যাকটিক এসিড মিলে ত্বকের ওপর একটি হালকা অম্লীয় স্তর তৈরি করে — অম্লীয় আবরণ (acid mantle), pH প্রায় 4.5–5.5। এই অম্লীয় স্তর ক্ষতিকর জীবাণু আর ছত্রাক ঠেকায় আর ত্বকের আর্দ্রতা ধরে রাখে। নবজাতকের ত্বকের pH প্রায় নিরপেক্ষ, অম্লীয় আবরণ তৈরি হতে কয়েক সপ্তাহ লাগে।
- লেবুর রস (lemon juice)2.3
- সিরকা (vinegar)2.4
- টমেটো (tomato)4.3
- ত্বকের ওপরিভাগ (skin surface)4.5–5.5
- শ্যাম্পু (shampoo)5–7
- সিনডেট বার, ফেসওয়াশ (syndet bar, face wash)5.5–7
- দুধ (milk)6.6
- রক্ত (blood)7.4
- টুথপেস্ট (toothpaste)7–9
- বেকিং সোডা (baking soda, 0.1 M)8.3
- আসল সাবান (true soap)9–10
- অ্যান্টাসিড (milk of magnesia)10.5
- কাপড় কাচা সোডা (washing soda, 0.1 M)11.6
- ব্লিচ (bleach)12.5
- আসল সাবান (true soap) চর্বি-অ্যাসিডের (fatty acid) সোডিয়াম বা পটাশিয়াম লবণ, যেমন সোডিয়াম স্টিয়ারেট C₁₇H₃₅COONa। এটি দুর্বল এসিড আর তীব্র ক্ষারের লবণ, তাই লবণের আর্দ্র বিশ্লেষণে (salt hydrolysis) ক্ষারীয়: — pH 9–10। বারবার ব্যবহারে অম্লীয় আবরণ আর তেল ধুয়ে যায়, ত্বক শুষ্ক ও টানটান লাগে।
- সিনডেট বার (syndet = synthetic detergent bar) আর ফেসওয়াশ (face wash) সাবান নয়, কৃত্রিম ডিটারজেন্ট; এদের pH 5.5–7 রাখা যায় — মুখ বা সংবেদনশীল ত্বকের জন্য ভালো।
- শ্যাম্পু (shampoo) সাধারণত pH 5–7। একটু অম্লীয় শ্যাম্পু চুলের আঁশ (cuticle) মসৃণ রাখে; ক্ষারীয় হলে চুল ফুলে জট পাকায়।
- টুথপেস্ট (toothpaste) সাধারণত pH 7–9 — মুখের এসিড প্রশমিত করতে একটু ক্ষারীয়, আর অবশ্যই এনামেলের সংকট pH 5.5-এর ওপরে।
- ক্রিম (cream) পানি-তেলের ইমালশন (emulsion); পানির অংশের pH ত্বকের কাছাকাছি (≈ 5–7) রাখা হয়। ক্রিম কীভাবে বানানো হয়, তা আসছে অধ্যায় ৫-এর ক্রিম ও পাউডারের পাঠে।
গোসলের সাধারণ সাবানের দ্রবণ ক্ষারীয় কেন?
ধাপ ৮: pH মাপার ব্যবহারিক পদ্ধতি (অনুচ্ছেদ ৪.১৭)
পাঠ্যক্রমের ব্যবহারিক কাজ: বাজারের সাবান, টুথপেস্ট, কোল্ড ক্রিম ইত্যাদির pH মেপে কোনটি ব্যবহারের উপযুক্ত তা ঠিক করা। দুই উপায়ে মাপা যায়:
১. সার্বজনীন নির্দেশক (universal indicator) কাগজ বা দ্রবণ — কয়েকটি নির্দেশকের মিশ্রণ, যা pH 1 থেকে 14 পর্যন্ত ধাপে ধাপে রং বদলায়। কাগজ ভিজিয়ে তার রং বাক্সের গায়ের চার্টের সাথে মেলাতে হয়। সহজ আর সস্তা, কিন্তু মান মোটামুটি পূর্ণসংখ্যা পর্যন্ত (±0.5)।
২. pH মিটার (pH meter) — কাচের ইলেকট্রোড (glass electrode) দ্রবণের H⁺-এর সক্রিয়তা অনুযায়ী ক্ষুদ্র বিভব (voltage) তৈরি করে, মিটার তাকে pH-এ বদলে দেখায় — দুই দশমিক পর্যন্ত। ব্যবহারের নিয়ম:
- আগে প্রমাণ বাফার দ্রবণ (standard buffer) — pH 4.00, 7.00 ও 10.00 — দিয়ে মিটার ক্রমাঙ্কন (calibration) করো।
- কঠিন নমুনা (সাবান, টুথপেস্ট, ক্রিম) প্রায় 1 g নিয়ে 10 mL পাতিত পানিতে (distilled water) গুলে নাও; তরল নমুনা সরাসরি নাও।
- ইলেকট্রোড ডুবিয়ে রিডিং স্থির হওয়া পর্যন্ত অপেক্ষা করো, তারপর লেখো।
- প্রতিটি নমুনার পর ইলেকট্রোড পাতিত পানিতে ধুয়ে টিস্যু দিয়ে আলতো করে মোছো — নইলে আগের নমুনা পরের রিডিং নষ্ট করবে।
- পর্যবেক্ষণ খাতায় নমুনা, মাপা pH, কাম্য pH আর মন্তব্য লেখো।
মনে রাখো: pH শুধু পানিতে দ্রবীভূত (aqueous) জিনিসের হয়। খাঁটি নারকেল তেলে পানি নেই, H⁺ আয়ন নেই — তাই তেলের কোনো pH নেই।
সার্বজনীন নির্দেশক কাগজ একটি দ্রবণে ডোবানোর পর সবুজ হলো। দ্রবণের pH প্রায় কত?
ধাপ ৯: এবার নিজে করে দেখো
ভার্চুয়াল ল্যাবে তিনটি টেবিল:
- প্রসাধনী ও ঘরের জিনিস (products): তাক থেকে একটি নমুনা বেছে নাও। নির্দেশক কাগজ ডুবিয়ে রং চার্টের সাথে মেলাও, অথবা pH মিটারে মাপো (প্রতিবার ইলেকট্রোড ধুতে ভুলো না!)। তারপর রায় প্যানেলে (verdict) দেখো pH ব্যবহারের জন্য ঠিক কি না।
- মাটি (soil): অম্লীয় মাটির নমুনায় অল্প অল্প চুন দিয়ে pH ঠিক করো, আর দেখো মাঠে কত টন চুন লাগবে।
- রক্ত (blood): কোষে CO₂ উৎপাদন বাড়তে থাকবে — শ্বাসের হার বদলে রক্তের pH স্বাভাবিক রাখো।
প্রতিটি মাপ নিজে থেকেই পর্যবেক্ষণ খাতায় (observation notebook) উঠবে। চ্যালেঞ্জগুলো একে একে শেষ করো।
দৈনন্দিন জিনিসের pH ল্যাব
pH in everyday life — virtual lab- চুন মোট (lime added)
- 0 mg
- মাঠে লাগবে (field dose)
- 0.00 t/ha
- সালফার মোট (sulfur)
- 0 mg
- বিষাক্ত Al³⁺ / ফসফরাস (P)
- 62% / 31%
লালমনিরহাটের মতো অম্লীয় মাটির (acidic soil) 100 g নমুনা, পানির সাথে গোলানো (1 : 2.5)। pH 4.8 — গম ও ভুট্টার জন্য খুব কম। চুন (CaCO₃) দিয়ে pH 6–7.5-এ আনো।
হিসাব: 50 mg CaCO₃ = 0.5 mmol, যা 1.0 mmol H⁺ প্রশমিত করে। মাটির বাফার ক্ষমতা (buffer capacity) ধরা হয়েছে 15 mmol H⁺ প্রতি kg প্রতি pH একক — দোআঁশ মাটির একটি কাল্পনিক (illustrative) মান; আসল মাটিতে ল্যাবে মেপে নিতে হয়। 1 হেক্টরে 15 cm গভীর পর্যন্ত মাটি ≈ 1950 টন।
- CO₂ উৎপাদন (production)
- 1.00 ×
- PCO₂
- 40.0 mmHg
- [HCO₃⁻] (কিডনি ধীরে বদলায়)
- 24 mmol/L
- সময় (time)
- 0 s
‘শুরু করো’ চাপো। জ্বর আর পরিশ্রমে কোষগুলো বেশি CO₂ বানাতে থাকবে। শ্বাসের হার বাড়িয়ে-কমিয়ে রক্তের pH 7.35–7.45-এ রাখো।
মডেল: স্থির অবস্থায় PCO₂ = 40 × (CO₂ উৎপাদন ÷ শ্বাসের হার), pH = 6.1 + log(24 ÷ 0.03 PCO₂)। সময় সংকুচিত (time compressed); কিডনির HCO₃⁻ বদলাতে ঘণ্টা-দিন লাগে, তাই এখানে স্থির ধরা হয়েছে। স্বাভাবিক সীমা 7.35–7.45।
চ্যালেঞ্জ (challenges)
0/6- মানুষ মুখে দেয় এমন ৬টি জিনিস (সাবান, সিনডেট বার, ফেসওয়াশ, কোল্ড ক্রিম, লেবুর রস, দুধ) মাপো, আর রোজ মুখে দেওয়ার জন্য যেগুলো ক্ষতিকর সেগুলোতে ⚑ চিহ্ন দাও (0/6 মাপা, 0টি চিহ্নিত)
- গোসলের সাবান মাপো, আর বলো pH 10-এর সাবানে ত্বক ‘কিচকিচে’ (squeaky) ও শুষ্ক লাগে কেন
- তিনটি টুথপেস্ট (A, B, C) মেপে ৬ বছরের শিশুর জন্য একটি বেছে নাও (0/3)
- মাটি টেবিলে অম্লীয় মাটির নমুনায় চুন দিয়ে pH 6–7.5 (গম, ভুট্টা) আনো — কতটা চুন লাগল?
- রক্ত টেবিলে CO₂ উৎপাদন বাড়ার সময় শ্বাস নিয়ন্ত্রণ করে রক্তের pH টানা ১০ সেকেন্ড 7.35–7.45-এ রাখো
- নির্দেশক কাগজ দিয়ে টুথপেস্ট A মাপো আর চার্ট থেকে ঠিক pH পড়ো
পর্যবেক্ষণ খাতা (observation notebook)
এখনো কিছু মাপা হয়নি। একটি নমুনা বেছে কাগজ বা মিটার দিয়ে pH মাপো — মাপ নিজে থেকেই খাতায় উঠবে।
বই পড়ার সময় সাবধান — পাঠ্যবইয়ের এই অংশে কিছু ভুল আছে:
- “রক্তের pH 7.0-এর কম হলে অ্যাসিডোসিস” — ভুল। অ্যাসিডোসিস মানে pH 7.35-এর নিচে, অ্যালকালোসিস 7.45-এর ওপরে। pH 7.0 হলে রোগী ইতিমধ্যেই জীবন-সংকটে।
- “রক্তের pH 7 থেকে 7.8-এর মধ্যে পরিবর্তিত হতে পারে” — স্বাভাবিক সীমা 7.35–7.45; বাঁচার চরম সীমা মোটামুটি 6.8–7.8, আর সেই প্রান্তে মানুষ কয়েক ঘণ্টার বেশি টেকে না।
- “গোসলের সাবানের pH 7–8” — ভুল। আসল সাবান (চর্বি-অ্যাসিডের লবণ) pH 9–10; 5.5–7 হয় শুধু সিনডেট বার আর ফেসওয়াশের।
- সার্বজনীন নির্দেশকের সারণি ৪.৫ “pH 7 হলুদ, 8–10 সবুজ” — ভুল। সাধারণ সার্বজনীন নির্দেশক pH 7-এ সবুজ, 6-এ হলুদ, 8-এ নীলাভ সবুজ, 9-এ নীল, 10-এ গাঢ় নীল।
- রক্তের H₂CO₃-এর Ka = 7.9 × 10⁻⁷ (pKa 6.1) মানটি 37 °C-এ রক্তের প্লাজমার জন্য ঠিক; কিন্তু বইয়ের সারণি ৪.৫-এর শিরোনামে “25 °C” — 25 °C-এ পানিতে H₂CO₃-এর pKa₁ = 6.35 (Ka = 4.5 × 10⁻⁷)।
- 0.03-কে বলা হয়েছে CO₂-এর “দ্রাব্যতা গুণফল ধ্রুবক” — এটি দ্রাব্যতা গুণফল (Ksp) নয়, দ্রাব্যতা সহগ (solubility coefficient): প্রতি mmHg চাপে প্লাজমায় কত mmol/L CO₂ দ্রবীভূত হয়।
- “খাবারের এক ঘণ্টার মধ্যে মুখের লালার pH 3-এর নিচে নামে” — ভুল। দাঁতের গায়ের আস্তরের (plaque) pH প্রায় 5-এর কাছে নামে, লালা নিজে তার চেয়ে অনেক কম অম্লীয় থাকে।
- ক্ষারীয় মাটির pH কমাতে KNO₃ — KNO₃ নিরপেক্ষ লবণ, মাটির pH প্রায় বদলায় না। pH কমায় অ্যামোনিয়াম সার (নাইট্রিফিকেশনে H⁺ তৈরি হয়) আর সালফার।
- টুথপেস্টের সারণিতে “pH 8.5 বলে শিশুদের জন্য অযোগ্য” — এর কোনো বৈজ্ঞানিক ভিত্তি নেই; pH 7–9-এর সব টুথপেস্টই দাঁতের জন্য নিরাপদ। শিশুর জন্য আসল বিষয় হলো অল্প পরিমাণ ফ্লুরাইড টুথপেস্ট (মটরদানার সমান) আর গিলে না ফেলা।
ঘরে বসে পরীক্ষা: হলুদ আর লাল বাঁধাকপি দিয়ে pH
রান্নাঘরের হলুদ (turmeric) একটি প্রাকৃতিক নির্দেশক (natural indicator) — অম্লে আর নিরপেক্ষে হলুদ, কিন্তু pH প্রায় 8.6-এর বেশি হলে লালচে বাদামি। গ্রামে “হলুদে চুন লাগলে লাল হয়” — এটিই সেই রসায়ন।
- হলুদ কাগজ: এক চিমটি হলুদ গুঁড়া অল্প পানিতে গুলে সাদা কাগজে মাখাও, শুকিয়ে ফালি করে কাটো।
- লাল বাঁধাকপির রস: কয়েকটি পাতা কুচি করে গরম পানিতে 10 মিনিট ভিজিয়ে রাখো, তারপর বেগুনি পানিটা ছেঁকে নাও।
- ছোট ছোট কাপে আলাদা করে এক চামচ পানিতে গোলাও: গোসলের সাবান, শ্যাম্পু, টুথপেস্ট, বেকিং সোডা, কাপড় কাচা সোডা; আর একটি কাপে লেবুর রস।
- প্রতিটিতে একটি হলুদ কাগজের ফালি ডোবাও, আর অন্য কাপে প্রতিটির কয়েক ফোঁটা বাঁধাকপির রসে মেশাও। রং লিখে নিচের সারণির সাথে মেলাও।
কোন জিনিস হলুদকে লাল করল? সেগুলোর pH 8.6-এর বেশি — তোমার মুখের জন্য রোজকার সঙ্গী হওয়ার মতো নয়।
নিরাপত্তা: শুধু ওপরের নিরাপদ জিনিসগুলো ব্যবহার করো। ড্রেন ক্লিনার, ব্লিচ, টয়লেট ক্লিনার বা চুন (CaO) দিয়ে এই পরীক্ষা করবে না — এগুলো ত্বক আর চোখ পুড়িয়ে দিতে পারে। কাপড় কাচা সোডা হাতে লাগলে ধুয়ে ফেলো, চোখে যেন না যায়। কাজ শেষে সবকিছু ফেলে হাত ধুয়ে নাও।
পরীক্ষার প্রস্তুতি
১. রক্তের প্লাজমায় [HCO₃⁻] = 24 mmol/L এবং CO₂-এর আংশিক চাপ 40 mmHg। CO₂-এর দ্রাব্যতা সহগ 0.03 mmol L⁻¹ mmHg⁻¹ এবং pKa′ = 6.1 হলে রক্তের pH নির্ণয় করো।
দ্রবীভূত CO₂ (H₂CO₃) = 0.03 × 40 = 1.2 mmol/L।
রক্ত সামান্য ক্ষারীয় এবং স্বাভাবিক সীমার (7.35–7.45) মধ্যে।
২. রক্তরসে দুর্বল এসিড ও তার লবণের ঘনমাত্রার অনুপাত [এসিড] : [লবণ] = 0.05 এবং রক্তের pH 7.4। এসিডটির Ka নির্ণয় করো। (য.বো. ২০১৯; ব.বো. ২০১৬-এর ধরনে)
, অর্থাৎ
, তাই ।
এটি রক্তের কার্বনিক এসিডের (H₂CO₃/HCO₃⁻) 37 °C-এ প্লাজমার আপাত Ka। 25 °C-এ পানিতে H₂CO₃-এর Ka₁ = 4.5 × 10⁻⁷ (pKa₁ 6.35) — দুটি গুলিয়ে ফেলো না।
৩. ডায়াবেটিক কিটোঅ্যাসিডোসিসে এক রোগীর [HCO₃⁻] কমে 12 mmol/L হলো, কিন্তু PCO₂ 40 mmHg-ই রইল। (ক) রক্তের pH কত? (খ) দ্রুত শ্বাস নিয়ে PCO₂ কত mmHg-এ নামালে pH আবার 7.40 হবে?
(ক) — গুরুতর বিপাকজনিত অ্যাসিডোসিস (metabolic acidosis)।
(খ) pH 7.40 মানে অনুপাত আবার 20 : 1, তাই mmol/L, আর mmHg। এজন্যই এমন রোগী গভীর ও দ্রুত শ্বাস নেয় (Kussmaul breathing) — ফুসফুস দিয়ে CO₂ বের করে অনুপাত ঠিক রাখার চেষ্টা। বাস্তবে এই ক্ষতিপূরণ (compensation) পুরোপুরি হয় না।
৪. একটি অম্লীয় মাটির 100 g নমুনায় 0.10 g CaCO₃ মেশালে pH 4.8 থেকে 6.1 হয়। (ক) কত মোল H⁺ প্রশমিত হলো? (খ) 1 হেক্টর জমির 15 cm গভীর পর্যন্ত মাটির ভর 1950 টন হলে ওই জমিতে কত চুন লাগবে?
(ক) CaCO₃-এর মোলার ভর 100.09 g/mol; mol। , তাই প্রশমিত H⁺ = 2 × 1.0 × 10⁻³ = 2.0 × 10⁻³ mol।
(খ) 100 g মাটিতে 0.10 g, অর্থাৎ প্রতি গ্রাম মাটিতে 0.001 g চুন। 1950 টন মাটিতে: 1950 × 0.001 = 1.95 টন CaCO₃ প্রতি হেক্টরে।
৫. পাকস্থলীর 50 mL রসের pH 1.5। কত মিলিগ্রাম Mg(OH)₂ (মোলার ভর 58.3 g/mol) এই এসিড সম্পূর্ণ প্রশমিত করবে?
mol/L, তাই 50 mL-এ mol।
, তাই mol, ভর g ≈ 46 mg।
(আসলে অ্যান্টাসিড পুরো এসিড প্রশমিত করার জন্য খাওয়া হয় না — শুধু বাড়তি অংশটুকু, যাতে হজম চলতে থাকে।)
৬. মুখ ধোয়ার জন্য গোসলের সাবানের চেয়ে ফেসওয়াশ বা সিনডেট বার বেশি উপযুক্ত কেন? রক্তকে বাফার দ্রবণ বলা হয় কেন?
প্রথম অংশ: ত্বকের ওপরিভাগের pH 4.5–5.5 (অম্লীয় আবরণ, acid mantle), যা জীবাণু ঠেকায় আর আর্দ্রতা ধরে রাখে। আসল সাবান চর্বি-অ্যাসিডের সোডিয়াম লবণ — আর্দ্র বিশ্লেষণে ক্ষারীয় (pH 9–10), তাই অম্লীয় আবরণ আর প্রাকৃতিক তেল সরিয়ে ত্বক শুষ্ক করে। ফেসওয়াশ ও সিনডেট বারের ডিটারজেন্টের pH 5.5–7 রাখা যায়, যা ত্বকের কাছাকাছি।
দ্বিতীয় অংশ: রক্তে দুর্বল এসিড H₂CO₃ আর তার লবণ NaHCO₃ (HCO₃⁻) একসাথে থাকে (সঙ্গে ফসফেট ও প্রোটিন বাফার)। এসিড এলে , ক্ষার এলে — তাই অল্প এসিড বা ক্ষারে রক্তের pH প্রায় 7.4-এই থাকে। ফুসফুস CO₂ আর কিডনি HCO₃⁻ নিয়ন্ত্রণ করে বাফারটিকে আরও শক্তিশালী করে।