উপাত্ত থেকে মূলানুপাতিক ও আণবিক সংকেত

সরলতম অনুপাত বনাম প্রকৃত সংযুক্তি

মূলানুপাতিক সংকেত কোনো যৌগে পরমাণুর ক্ষুদ্রতম পূর্ণসংখ্যা অনুপাত দেয়। আণবিক সংকেত একটি অণুতে প্রতিটি ধরনের পরমাণুর প্রকৃত সংখ্যা দেয়, এবং এটি সবসময় মূলানুপাতিক সংকেতের একটি পূর্ণসংখ্যা গুণিতক। হাইড্রোজেন পারক্সাইডের আণবিক সংকেত H₂O₂ এবং মূলানুপাতিক সংকেত HO। গ্লুকোজ, C₆H₁₂O₆-এর মূলানুপাতিক সংকেত CH₂O, যা ফরমালডিহাইড ও অ্যাসেটিক অ্যাসিডের সঙ্গেও এক।

কেবল ভরের উপাত্ত থেকে শুধু মূলানুপাতিক সংকেতই জানা যায়, কারণ H₂O₂ ও HO-র শতকরা সংযুক্তি অভিন্ন। গুণিতকটি বের করতে মোলার ভরের একটি আলাদা পরিমাপ দরকার। সোডিয়াম ক্লোরাইডের মতো আয়নিক যৌগ আলাদা অণু না গড়ে বিস্তৃত ল্যাটিস গঠন করে, তাই রীতি অনুযায়ী ফর্মুলা ইউনিট সাধারণত মূলানুপাতিক সংকেত হিসেবে লেখা হয়। ব্যতিক্রমগুলো বহুপরমাণুক আয়নকে অক্ষত রাখে, যেমন সোডিয়াম পারক্সাইড, Na₂O₂, যাতে পারক্সাইড আয়ন O₂²⁻ আছে।

জানা সংকেত থেকে শতকরা সংযুক্তি

কোনো মৌলের ভর শতকরা হলো যৌগের এক মোলে সেই মৌলের ভরকে মোলার ভর দিয়ে ভাগ করে 100 দিয়ে গুণ করা। এই গাইডে দুই দশমিক স্থানে রাউন্ড করা IUPAC আদর্শ পারমাণবিক ভর ব্যবহার করা হয়েছে: H 1.01, C 12.01, N 14.01, O 16.00, S 32.06 এবং Fe 55.85।

সমাধান করা উদাহরণ 1। অ্যামোনিয়াম সালফেট, (NH₄)₂SO₄, নাইট্রোজেন সার হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এর নাইট্রোজেনের ভর শতকরা কত? একটি ফর্মুলা ইউনিটে 2টি N, 8টি H, 1টি S ও 4টি O আছে, তাই মোলার ভর 2(14.01) + 8(1.01) + 32.06 + 4(16.00) = 28.02 + 8.08 + 32.06 + 64.00 = 132.16 g/mol। নাইট্রোজেন: 28.02 ÷ 132.16 × 100 = 21.20% N। অন্য মৌলগুলোর হিসাব দাঁড়ায় 6.11% H, 24.26% S এবং 48.43% O, এবং চারটি মানের যোগফল 100.00%, যা একটি কাজের যাচাই যে কোনো পরমাণু বাদ পড়েনি।

ভরকে পূর্ণসংখ্যার মোল অনুপাতে রূপান্তর

সাবস্ক্রিপ্ট পরমাণু গোনে, আর পরমাণু গোনা হয় মোলে, তাই পদ্ধতিটি সবসময় মোলের মধ্য দিয়ে যায়। ভিন্ন মৌলের গ্রাম সরাসরি তুলনা করা যায় না, কারণ তাদের পরমাণুর ভর আলাদা।

দশমিক থেকে ভগ্নাংশে যাওয়ার ধাপে বিচারবুদ্ধি লাগে। পরীক্ষালব্ধ অনুপাত খুব কমই নিখুঁত হয়, তাই কোনো পূর্ণসংখ্যার প্রায় 0.1-এর মধ্যে থাকা মান সাধারণত রাউন্ড করা যায়, কিন্তু 1.5, 1.33, 1.67, 1.25 বা 1.75-এর কাছাকাছি মান ভগ্নাংশের ইঙ্গিত দেয়। উপযুক্ত অনুযায়ী প্রতিটি অনুপাতকে 2, 3 বা 4 দিয়ে গুণ করুন। যেমন, 1.737 g Fe ও 0.747 g O আছে এমন একটি আয়রন অক্সাইড নমুনা থেকে পাওয়া যায় 0.03110 mol Fe ও 0.0467 mol O। O:Fe অনুপাত 1.50, তাই দ্বিগুণ করলে হয় Fe₂O₃।

• ভর থেকে শুরু করুন। শতকরা হার থাকলে 100 g নমুনা ধরে নিন, ফলে প্রতিটি শতকরা মান গ্রামে পরিণত হয়।
• প্রতিটি ভরকে সেই মৌলের পারমাণবিক ভর দিয়ে মোলে রূপান্তর করুন।
• প্রতিটি মোল মানকে সবচেয়ে ছোটটি দিয়ে ভাগ করুন।
• কোনো অনুপাত পূর্ণসংখ্যার কাছাকাছি না হলে সবগুলো অনুপাতকে সেই ক্ষুদ্রতম পূর্ণসংখ্যা দিয়ে গুণ করুন যা তাদের পূর্ণ করে।
• সাবস্ক্রিপ্টগুলো প্রচলিত ক্রমে লিখুন (জৈব যৌগের জন্য প্রথমে C, তারপর H, তারপর বাকিগুলো বর্ণানুক্রমে)।

সমাধান করা উদাহরণ: শতকরা সংযুক্তি থেকে একটি কার্বক্সিলিক অ্যাসিড

সমাধান করা উদাহরণ 2। একটি সাদা কেলাসাকার অ্যাসিডের বিশ্লেষণে ভর অনুযায়ী পাওয়া যায় 40.68% C, 5.13% H এবং 54.19% O। আলাদা একটি পরিমাপে এর মোলার ভর 118 g/mol। মূলানুপাতিক ও আণবিক সংকেত নির্ণয় করুন।

100 g ধরুন, তাহলে নমুনায় 40.68 g C, 5.13 g H এবং 54.19 g O আছে। মোলে রূপান্তর করুন: 40.68 g ÷ 12.01 g/mol = 3.387 mol C; 5.13 g ÷ 1.01 g/mol = 5.079 mol H; 54.19 g ÷ 16.00 g/mol = 3.387 mol O। সবচেয়ে ছোট মান 3.387 দিয়ে ভাগ করুন: C 1.000, H 1.500, O 1.000।

হাইড্রোজেনের 1.500 অনুপাতটি অর্ধেক, রাউন্ডিংয়ের ত্রুটি নয়, তাই প্রতিটি অনুপাতকে 2 দিয়ে গুণ করুন: C₂H₃O₂। এর সংকেত ভর 2(12.01) + 3(1.01) + 2(16.00) = 59.05 g/mol। গুণিতক হলো 118 ÷ 59.05 = 2.00, তাই আণবিক সংকেত C₄H₆O₄। এটি সাকসিনিক অ্যাসিডের সংকেত। 1.5-কে 2-তে রাউন্ড আপ করলে পাওয়া যেত CH₂O (30.03 g/mol), এবং 118 ÷ 30.03 = 3.93 পূর্ণসংখ্যা নয়, যা মূলানুপাতিক সংকেত ভুল হওয়ার লক্ষণ।

সমাধান করা উদাহরণ: একটি জৈব তরলের দহন বিশ্লেষণ

সমাধান করা উদাহরণ 3। শুধু C, H ও O-যুক্ত একটি তরলের 0.3150 g নমুনা অতিরিক্ত অক্সিজেনে সম্পূর্ণ পোড়ানো হলো। এতে উৎপন্ন হয় 0.6293 g CO₂ ও 0.2577 g H₂O। বাষ্পের মোলার ভর প্রায় 88 g/mol। দুটি সংকেতই নির্ণয় করুন।

সমস্ত কার্বন CO₂-তে এবং সমস্ত হাইড্রোজেন H₂O-তে যায়। C-এর ভর = 0.6293 g CO₂ × (12.01 g C / 44.01 g CO₂) = 0.17173 g। H-এর ভর = 0.2577 g H₂O × (2.02 g H / 18.02 g H₂O) = 0.028888 g। অক্সিজেনকে একইভাবে অনুসরণ করা যায় না, কারণ উৎপাদে থাকা অক্সিজেনের বড় অংশ এসেছে O₂ সরবরাহ থেকে, তাই বিয়োগ করে বের করুন: 0.3150 − 0.17173 − 0.028888 = 0.11438 g O।

মোল: 0.17173 ÷ 12.01 = 0.014299 mol C; 0.028888 ÷ 1.01 = 0.028602 mol H; 0.11438 ÷ 16.00 = 0.0071488 mol O। 0.0071488 দিয়ে ভাগ করলে পাওয়া যায় 2.000 : 4.001 : 1, তাই মূলানুপাতিক সংকেত C₂H₄O, যার সংকেত ভর 44.06 g/mol। গুণিতক হলো 88 ÷ 44.06 = 2.0, ফলে C₄H₈O₂। ইথাইল অ্যাসিটেট ও বিউটানোয়িক অ্যাসিডসহ একাধিক ভিন্ন যৌগের এই আণবিক সংকেত, তাই পদার্থটি শনাক্ত করতে স্পেকট্রোস্কোপির মতো গাঠনিক প্রমাণ লাগবে।

মূলানুপাতিক সংকেতের হিসাব যেখানে ভুল হয়

বেশিরভাগ ভুল দুটি জায়গায় ঘটে: কী মোলে রূপান্তর করবেন তা বাছাইয়ে এবং পূর্ণসংখ্যা নয় এমন অনুপাতকে কীভাবে সামলাবেন তা ঠিক করায়। চূড়ান্ত সংকেত লেখার আগে দুটিই যাচাই করুন।

তারপর উত্তরটি উপাত্তের সঙ্গে মিলিয়ে দেখুন। আপনার প্রস্তাবিত সংকেতের শতকরা সংযুক্তি আবার হিসাব করুন এবং মাপা মানের সঙ্গে তুলনা করুন; ভালো উপাত্ত সাধারণত শতকরা কয়েক দশমাংশের মধ্যে মেলে। সমাধান করা উদাহরণ 2-এ C₄H₆O₄ দেয় 40.68% C, 5.13% H এবং 54.19% O, যা বিশ্লেষণের সঙ্গে মেলে।

• 1.5 বা 1.33 অনুপাতকে গুণ না করে নিকটতম পূর্ণসংখ্যায় রাউন্ড করা।
• মোল মানগুলোকে এক বা দুটি সার্থক অঙ্কে রাউন্ড করা, যা স্পষ্ট 1.50-কে অস্পষ্ট কিছুতে পরিণত করতে পারে।
• অক্সিজেনের ভরকে 32.00 g/mol দিয়ে ভাগ করা। O-এর পারমাণবিক ভর 16.00 ব্যবহার করুন, কারণ সাবস্ক্রিপ্ট পরমাণু গোনে।
• দহনের উৎপাদে থাকা অক্সিজেনকে নমুনার বলে ধরা। নমুনার অক্সিজেন বিয়োগ করে বের করুন।
• অনুপস্থিত মৌল উপেক্ষা করা। উল্লিখিত শতকরা মানের যোগফল 100%-এর অনেক কম হলে আরেকটি মৌল, প্রায়ই অক্সিজেন, আছে।
• পূর্ণসংখ্যা নয় এমন আণবিক গুণিতক মেনে নেওয়া। মোলার ভর ÷ মূলানুপাতিক সংকেত ভর পূর্ণসংখ্যার কাছাকাছি না হলে মূলানুপাতিক সংকেত আবার যাচাই করুন।