আরহেনিয়াস অম্ল ও ক্ষারক তত্ত্বের সাফল্য ও সীমাবদ্ধতা

স্বীডিশ বিজ্ঞানী সভান্তে আরহেনিয়াস (Svante Arrhenius) ১৮৮৭ সালে অম্ল ও ক্ষারকের সংজ্ঞা প্রদান করেন, যা আরহেনিয়াস মতবাদ নামে পরিচিত।

তত্ত্বানুসারে প্রশমন বিক্রিয়া (Neutralization)

এই মতবাদ অনুসারে, এসিড ও ক্ষারকের বিক্রিয়ায় লবণ ও পানি উৎপন্ন হয়। প্রকৃতপক্ষে এসিডের H⁺ এবং ক্ষারকের OH^– আয়নের সংযোগে নিরপেক্ষ যৌগ পানি সৃষ্টি হওয়ার প্রক্রিয়াই হলো প্রশমন।

পূর্ণ বিক্রিয়া: HCl(aq) + NaOH(aq) → Na⁺(aq) + Cl^–(aq) + H₂O(l)

1. অম্ল-ক্ষার টাইট্রেশন: এই মতবাদের সাহায্যে অম্ল-ক্ষার টাইট্রেশনের মূল ভিত্তি ও নির্দেশকের কার্যপদ্ধতি সহজে ব্যাখ্যা করা যায়।
2. বাফার দ্রবণ: বাফার দ্রবণের অম্ল-ক্ষারক ক্রিয়াকৌশল এই তত্ত্বের জলীয় আয়নন ধারণার সাহায্যে সহজে ব্যাখ্যা করা যায়।
3. অম্ল-ক্ষারকের তীব্রতা পরিমাপ: এসিড বা ক্ষারকের তীব্রতাকে তাদের বিয়োজন ধ্রুবকের (K_a বা K_b) মাধ্যমে পরিমাণগতভাবে প্রকাশ করা যায়।
   একটি মৃদু এসিড HA এর ক্ষেত্রে: HA + aq → H⁺(aq) + A^–(aq)
   বিয়োজন ধ্রুবক, K_a = [H⁺][A^–] [HA]
   বিয়োজন ধ্রুবকের মান বৃদ্ধি পেলে এসিডের শক্তি বা তীব্রতা বৃদ্ধি পায় এবং মান হ্রাস পেলে তীব্রতা হ্রাস পায়। ক্ষারকের ক্ষেত্রেও (K_b) বিষয়টি সমানভাবে প্রযোজ্য।
4. জলীয় দ্রবণের বিক্রিয়া: জলীয় দ্রবণে এসিড ও ক্ষারকের বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়া ও ধর্ম ব্যাখ্যার ক্ষেত্রে আরহেনিয়াস মতবাদ সম্পূর্ণভাবে সফল হয়েছে।
5. ধ্রুবক প্রশমন তাপের ব্যাখ্যা: যেকোনো শক্তিশালী এসিডের সাথে শক্তিশালী ক্ষারকের প্রশমন বিক্রিয়ায় প্রতি মোল পানি উৎপন্ন হতে উৎপন্ন তাপের মান সর্বদা নির্দিষ্ট (-57.34 kJ mol^-1 বা -13.7 kcal mol^-1) থাকে। সবক্ষেত্রেই মূলত একই H⁺ আয়ন ও OH^– মূলক যুক্ত হয়ে পানি উৎপন্ন করে বলে এই মান ধ্রুবক হয়—যা এই তত্ত্ব সহজেই ব্যাখ্যা করতে পারে।
6. জলীয় দ্রবণের প্রকৃতি: কোনো উপাদানের জলীয় দ্রবণের প্রকৃতি কেন অম্লীয় বা ক্ষারীয় হয়, তা এই তত্ত্বের মুক্ত আয়নের উপস্থিতির মাধ্যমে জানা যায়।
7. এসিড প্রভাবন ক্রিয়া: কিছু কিছু রাসায়নিক বিক্রিয়ায় এসিড প্রভাবক হিসেবে কাজ করে। সেসব ক্ষেত্রে এসিডের বিয়োজনে উৎপন্ন H⁺ আয়ন দ্বারা প্রভাবন ক্রিয়া সঠিকভাবে ব্যাখ্যা করা যায়।

1. মুক্ত H⁺ আয়নের কাল্পনিক অস্তিত্ব: আরহেনিয়াস মতবাদে জলীয় দ্রবণে মুক্ত হাইড্রোজেন আয়ন (H⁺) এর অস্তিত্ব কল্পনা করা হয়েছে। কিন্তু প্রকৃতপক্ষে জলীয় দ্রবণে মুক্ত H⁺ থাকতে পারে না, তা পানির সাথে যুক্ত হয়ে হাইড্রোনিয়াম আয়ন (H₃O⁺) হিসেবে অবস্থান করে।
2. অজলীয় বা দ্রাবকহীন মাধ্যমের সীমাবদ্ধতা: এই মতবাদটি কেবল জলীয় দ্রবণে কার্যকরী। পানির অনুপস্থিতিতে বা অজলীয় দ্রাবকে (যেমন: অ্যালকোহল, তরল অ্যামোনিয়া) পদার্থের অম্ল-ক্ষারক ধর্ম এই তত্ত্ব ব্যাখ্যা করতে পারে না।
3. OH^– বিহীন ক্ষারকের ব্যাখ্যায় ব্যর্থতা: এই মতবাদ অনুযায়ী কেবল হাইড্রোক্সিল মূলক (OH^–) বিশিষ্ট যৌগই ক্ষারক। কিন্তু NH₃, ধাতব অক্সাইড (CaO, MgO), অ্যালকাইল অ্যামিন (R-NH₂) ইত্যাদিতে OH^– না থাকা সত্ত্বেও এরা যে তীব্র ক্ষারক, তার কোনো ব্যাখ্যা এই তত্ত্বে নেই।
4. গ্যাসীয় অবস্থার বিক্রিয়া: গ্যাসীয় অবস্থায় কোনো যৌগের এসিড বা ক্ষারক ধর্ম এই মতবাদ ব্যাখ্যা করতে পারে না। যেমন: NH₃(g) + HCl(g) → NH₄Cl(s) বিক্রিয়াটি যে একটি অম্ল-ক্ষারক প্রশমন বিক্রিয়া, তা আরহেনিয়াস তত্ত্ব প্রমাণ করতে পারে না।
5. লবণের জলীয় দ্রবণের প্রকৃতি: FeSO₄, ZnSO₄, CuSO₄, AlCl₃, BF₃ এর জলীয় দ্রবণ কেন অম্লধর্মী এবং Na₂CO₃ এর জলীয় দ্রবণ কেন ক্ষারধর্মী হয়, আরহেনিয়াস মতবাদ তার ব্যাখ্যা প্রদানে ব্যর্থ হয়েছে।
6. অ্যাসিডিক ও ক্ষারীয় লবণের বৈপরীত্য: ফসফরিক এসিডের মনোসোডিয়াম লবণ NaH₂PO₄ এর জলীয় দ্রবণ অম্লীয় প্রকৃতির, অথচ এর ডাইসোডিয়াম লবণ Na₂HPO₄ এর জলীয় দ্রবণ ক্ষারীয় প্রকৃতির হয়। এটি আরহেনিয়াস তত্ত্ব দিয়ে কোনোভাবেই ব্যাখ্যা করা সম্ভব নয়।
7. অন্যান্য দ্রাবকের বিক্রিয়া: তরল NH₃ দ্রাবকে দ্রবীভূত NH₄Cl এসিডের মতো এবং সোডামাইড (NaNH₂) ক্ষারকের মতো আচরণ করে। জলীয় মাধ্যম না হওয়ায় এই তত্ত্বের সাহায্যে এদের অম্ল-ক্ষারক ধর্ম ব্যাখ্যা করা যায় না।