এসিড-ক্ষারক চেনার মতবাদ

মাত্র তিনটি ডিটেক্টরেই শনাক্ত করা যাবে এসিড-ক্ষারক। এই ডিটেক্টর হলো তিনটি মতবাদ। ১. আরহেনিয়াসের আয়নিক মতবাদ, ২. ব্রনস্টেড-লাউরির প্রোটনীয় মতবাদ ৩. লুইসের ইলেকট্রনীয় মতবাদ।

আরহেনিয়াসের মতবাদ

এসিডের আছে H+ আয়ন আর ক্ষারকের OH- আয়ন। সুইডিশ বিজ্ঞানী আরহেনিয়াস ১৮৮৭ সালে বলেন, এসিড জলীয় দ্রবণে ভেঙে হাইড্রোজেন আয়ন তথা H+ দান করে। আর ক্ষারক জলীয় দ্রবণে ভেঙে হাইড্রক্সিল আয়ন তথা OH- দান করে। অর্থাৎ আরহেনিয়াসের মতবাদ অনুযায়ী সবাই দাতা হাতেম তাঈ। তারা পানি অর্থাৎ H2O-এর সংস্পর্শে এলে তাদের যেটা আছে, সেটাই অবলীলায় দান করে দেয়।

এবার HCl নিয়ে একটু ভাবা যাক। পানির সঙ্গে একে সাবধানে মিশ্রিত করলে তা পানিতে দ্রবীভূত হবে। সেই সঙ্গে সেটা নিচের বিক্রিয়াটার মতো ভেঙে যাবে—

HCl + H2O — > H+ (aq) + Cl- (aq)

HCl পানির সঙ্গে বিক্রিয়া করে H+ আর Cl- এ ভেঙেছে। অর্থাৎ HCl জলীয় দ্রবণে H+ আয়ন দান করেছে।

একইভাবে HNO3 + H2O —> H+ (aq) + NO3- (aq)

H2SO4 + H2O — > 2H+ (aq) + SO42- (aq) 

যেহেতু তারা জলীয় দ্রবণে H+ দিয়েছে, তাই HCl, HNO3, H2SO4 হলো এসিড। এখানে aq মানে একুয়াস। যার পাশে এটি লেখা থাকবে তা পানিতে দ্রবীভূত অবস্থায় আছে বলে ধরে নিতে হবে।

এবার ক্ষারকের সঙ্গে পরিচিত হই। সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) জলীয় দ্রবণে নিচের বিক্রিয়ার মতো বিয়োজিত হয় :

NaOH (aq) —> Na+ (aq) + OH-(aq)

অর্থাৎ NaOH তার সম্বল OH-কে জলীয় দ্রবণে দান করে দিয়েছে। একইভাবে—

Ca(OH)2 (aq) —> Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)

NH4OH (aq) —> NH4+ (aq) + OH- (aq)

এখানে Ca(OH)2 এবং NH4OH উভয়ই জলীয় দ্রবণে OH- আয়ন দান করে। তাই এরা ক্ষারক।

ব্রনস্টেড-লাউরির প্রোটনীয় মতবাদ

১৯২৩ সালে জোহানেস নিকোলাস ব্রনস্টেড এবং থমাস মার্টিন লাউরি প্রোটনের ওপর ভিত্তি করে তাদের প্রোটনীয় মতবাদ প্রস্তাব করেন। এ মতবাদ অনুযায়ী যে পদার্থ অন্য পদার্থকে প্রোটন দান করতে পারে, সেটা এসিড। আর যে পদার্থ সেই প্রোটনটা গ্রহণ করবে সেটা ক্ষারক। তার মানে মুশফিক যদি একটা বল ছুড়ে মারে, তবে সে হবে এসিড। আর সাকিব যদি বলটা ক্যাচ ধরে, তবে সে ক্ষারক। ঝটপট একটা উদাহরণ দেখে নেওয়া যাক—

HCl এবং NH3-এর বিক্রিয়ায় NH4+ এবং Cl-  আয়ন গঠিত হয়।

বিক্রিয়াটি এ রকম :

HCl + NH3 <=> Cl- + NH4+

এখানে HCl একটি প্রোটন তথা H+ ছুড়ে দিয়ে Cl- এ পরিণত হয়েছে, আর NH3 সেই প্রোটন তথা H+ গ্রহণ করে NH4+ আয়নে পরিণত হয়েছে। তার মানে HCl একটি এসিড, কারণ সে প্রোটন দেয় আর NH3 একটি ক্ষারক, কারণ সে প্রোটন গ্রহণ করে। ব্যাপারটা আরো সহজ করে বুঝতে চাইলে বিক্রিয়ার বামপক্ষটাকে চিন্তা করবে প্রোটন ছোড়ার আগ মুহূর্তের ছবি আর ডানপক্ষকে ধরে নেবে ছুড়ে মারা প্রোটন ধরার পরের ছবি।

লুইসের ইলেকট্রনীয় মতবাদ

১৯২৩ সালে সবচেয়ে আধুনিক মতবাদটি দিয়েছেন জি এন লুইস। এ ক্ষেত্রে যে পদার্থ অন্য পদার্থ থেকে এক জোড়া ইলেকট্রন নেবে সে হবে এসিড, আর যে দেবে সে ক্ষার।

এ ক্ষেত্রে আমরা বোরন ট্রাই ফ্লোরাইড—অর্থাৎ BF3 আর এমোনিয়া—অর্থাৎ NH3-এর মধ্যে বিক্রিয়া দেখব। NH3-তে নাইট্রোজেনের মুক্ত ইলেকট্রন জোড় আছে। আর BF3 এর ই পরমাণুর এক জোড়া ইলেকট্রনের ঘাটতি আছে, ফলে এর অষ্টক অপূর্ণ আছে। সুতরাং NH3 যদি BF3-কে তার মুক্ত ইলেকট্রন জোড়টি দিতে চায়, তবে BF3 সেটা আনন্দের সঙ্গে গ্রহণ করে সন্নিবেশ বন্ধন গঠন করবে। এ বন্ধনে BF3 ইলেকট্রন গ্রহণের ফলে লুইস এসিড এবং NH3 তা দান করার ফলে লুইস ক্ষারক হিসেবে পরিচিত হবে।