চিকিৎসাশাস্ত্রে তাপহারি ও তাপ উৎপাদি বিক্রিয়া

 

ফুটবল চ্যাম্পিয়নশিপ এর ফাইনালের দ্বিতীয়ার্ধের খেলা প্রায় শেষের দিকে, স্কোর সমান সমান।ত্রিশ সেকেন্ড বাকি।ফারহান- যিনি দলের মিডফিল্ডার এবং ক্যাপ্টেন, এর পায়ের গোড়ালিতে মোচড় লেগেছে, ফ্রী-কিক নেয়ার ক্ষমতা তার নেই। দলের ফিজিও দ্রুত তার ব্যাগ থেকে একটি সাদাপ্লাস্টিক ব্যাগ বের করে তাতে একটি ঘুষি মেরে ফারহানের গোড়ালিতে লাগিয়ে দিলেন। মুহূর্তের মধ্যেই ব্যাগটি ঠাণ্ডা হয়ে গেল। কোচ তাকে নির্দেশনা দিয়ে খেলায় ফেরত পাঠালেন। কোচ ফারহানের দিকে তাকালেন, সে মাথা নাড়ল এবং প্লাস্টিক ব্যাগটি ফেলে দিল। তার ব্যথা কমে গেছে এবং সে ফ্রী-কিক নেয়ার জন্যে প্রস্তুত। ফ্রী-কিক নিল ফারহান, সেন্টার ফরওয়ার্ড ছুটে গেলো বলের দিকে। তিনজন ডিফেন্ডার ছুটে গেলো তার পিছে পিছে। সে লাফিয়ে উঠে হেড করল এবং বল গোলকিপার এর হাতের নাগালের বাইরে দিয়ে জালে জড়াল, এবং গোল! কয়েক সেকেন্ড পর সময় শেষ হয়ে গেলো, এটিই খেলার ফলাফল নির্ধারণী গোল।

ফিজিও যেই প্লাস্টিক ব্যাগটি ব্যাবহার করেছিলেন ফারহানের গোড়ালি ঠিক করতে সেটি ছিল একটি “Instant cold pack” এটি ঠাণ্ডা রাখার প্রয়োজন হয়না এবং মাসের পর মাস ফার্স্ট এইড কিট এর ভেতর রাখা যায়, তা সত্ত্বেও যখন প্রয়োজন হয় তখনই এটিকে ঠাণ্ডা করা যায়।[1] Instant cold pack কিভাবে কাজ করে? প্যাকটিতে দুটি ভিন্ন প্রকোষ্ঠ আছে যার একটি আরেকটির ভিতরে। বাইরের প্রকোষ্ঠ প্লাস্টিকের তৈরি এবং তুলনামুলকভাবে শক্ত। এর ভেতরে কিছু সাদা পাউডার এবং দ্বিতীয় প্রকোষ্ঠটি আছে। দ্বিতীয় প্রকোষ্ঠটি নরম প্লাস্টিক দিয়ে তৈরি এবং এটি পানি ধারন করে। ফিজিও যখন ব্যাগটিতে আঘাত করে ভেতরের ব্যাগটি ভেঙে দেয় তখন পানি ভেতরের প্রকোষ্ঠ থেকে বের হয়ে পাউডারের সাথে মিশে। পাউডারটি, যা অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট এর তৈরি পানিতে দ্রবীভূত হয় এবং দ্রবণটি ঠাণ্ডা হয়ে যায়।বিক্রিয়াটি খুব সহজ, একটি পাউডার কেবল পানিতে দ্রবীভূত হচ্ছে। এই বিক্রিয়াটি তাপ শোষণ করে যে কারনে দ্রবণটি ঠাণ্ডা হয়ে যায়।[3] পটাসিয়াম নাইট্রেট, পটাসিয়াম ক্লোরাইড এমনকি খাবারের লবণ ও পানিতে দ্রবীভূত হয়ে ঠাণ্ডা হয়ে যায়।[4] এছাড়া সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড এবং আরো কিছু লবণ উল্টো কাজ করে এবং দ্রবণটিকে গরম করে ফেলে। যেসব বিক্রিয়া তাপ শোষণ করে তাকে তাপহারী এবং যা তাপ উৎপাদন করে তাকে তাপোৎপাদী বিক্রিয়া বলে।

আমাদের দৈনন্দিন জীবণের অধিকাংশ বিক্রিয়াই তাপোৎপাদী। যেমন, একটি দেশলাই এর কাঠি জ্বালান। কাঠিটি গরম হয়ে যায়, তাইনা? এই তাপ শক্তি কোথা থেকে আসে? দেশলাই জ্বালানোর আগেও কি এই তাপশক্তি দেশলাইয়ের ভিতরে ছিল?

আশ্চর্যজনকভাবে, উত্তরটি হ্যা-বোধক।দেশলাইয়ে সত্যিকারার্থেই তাপশক্তি সঞ্চিত ছিল। একদম ঠিক করে বলতে গেলে দেশলাইয়ের উপাদানগুলোর মধ্যে। দেশলাইটি যখন জ্বলছিল তখন এর ভেতরে আসলে অনেক গুলো তীব্র বিক্রিয়া সংঘঠিত হচ্ছিল। দহন বেশ কয়েকটি ধাপে ঘটে। প্রথমে তাপশোষিত হয়, যে বন্ধন শক্তি দ্বারা যৌগ তৈরী সে বন্ধন ভাঙার জন্য। এরপর যখন নতুন বন্ধন তৈরী হয় তখন আবার তাপ উৎপন্ন হয়। দেশলাই এর কাঠিটির ক্ষেত্রে শোষিত তাপের পরিমাণ উৎপন্ন তাপের চেয়ে কম। যে কারণে সব মিলিয়ে তাপউৎপন্ন হয় এবং দেশলাই এর কাঠি এমনকি হাত পুড়িয়ে ফেলার মত গরম হয়ে উঠে। তবে সব তাপোৎপাদী বিক্রিয়া কিন্তু দেশলাইয়ের কাঠি এর বিক্রিয়ার মত এত তীব্র না! যেমন “Instant Hot Pack” যে বিক্রিয়া ব্যবহার করে সেটি আরও ধীরগতির এবং আরও কম তাপমাত্রায় সংঘটিত হয়।অনেক খেলাধুলার সামগ্রীর দোকানে এই “Heat Factory” brand এর “hot pack” কিনতে পাওয়া যায়। প্লাস্টিক ব্যাগের ভেতরে অনেক গুলো ছোট ছোট ছিদ্র করা কাগজের আরেকটি ব্যাগ নিয়ে এটি তৈরী।[4] কাগজের ব্যাগটিতে পানিতে ভেজানো লোহারগুড়া, খাবার লবণ (সোডিয়ামক্লোরাইড), সক্রিয় কার্বন ও কাঠের গুড়া থাকে।আপনি যদি বাইরের প্লাস্টিকের ব্যাগটির ভেতর থেকে কাগজের ব্যাগটি বের করে জোরে ঝাকান তাহলে দেখবেন আস্তে আস্তে ব্যাগটি গরম হয়ে উঠছে! এখানে আসলে ঘটছে টা কি?

লোহার কোদাল বৃষ্টির দিনে বাইরে ফেলে রাখলে তাতে মরিচা পরে যেতে আমরা সবাই-ই দেখেছি। কোদালের লোহা (Fe) বাতাসের অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে তৈরী করে ফেরাস অক্সাইড, যাকে আমরা মরিচা বলি।

4Fe + 3O2⇒2Fe2O3 + Heat

এই বিক্রিয়ায় লোহা এবং অক্সিজেনের মধ্যে আয়নিক বন্ধনের সৃষ্টি হয় আর এর সাথে তাপশক্তিও উৎপাদিত হয়(প্রতি মোল ফেরিক অক্সাইডের জন্য ১৯৭ কিলোক্যালরি)। লোহা পানির সংস্পর্শে থাকলে এ বিক্রিয়াটি বেশ তাড়াতাড়ি ঘটে। পানিতে লবণ মিশ্রিত থাকলে লোহায় আরও তাড়াতাড়ি মরিচা পড়ে যায়। বৃষ্টিতে রেখে দেওয়া কোদালে মরিচা পড়ার সময় ও তাপ উৎপাদিত হয় কিন্তু অনেক সময় ধরে বিক্রিয়াটি সংঘটিত হওয়ায় আমরা টের পাইনা। কিন্তু “Heat Factory” তে উপাদানগুলো একদম ঠিক অনুপাতে মিশ্রিত থাকে।উপাদানগুলোর মধ্যে সংস্পর্শ বাড়ানোর জন্য খুব মিহি ভাবে সবকিছু গুড়ো করা থাকে। এতে জারণ প্রক্রিয়া দ্রুত সংঘটিত হয়। “Heat Factory” ঝাকালে বাতাসের অক্সিজেন কাগজের ব্যাগের ছিদ্র গুলি দিয়ে প্রবাহিত হয়।দ্রুত এই বাহের ফলস্বরুপ আমরা পাই তাপ!

তাহলে আমরা দুই ধরণের তাপীয় “first-aid pack”পর্যবেক্ষণ করলাম। “Instant Cold Pack” একটি তাপহারী দ্রবণ বিক্রিয়া (অ্যামোনিয়াম নাইট্রেট ও পানি) ব্যবহার করে কাজ করে আর “Heat Factory” ব্যবহার করে তাপোৎপাদী রাসায়নিক বিক্রিয়া (লোহা এবং অক্সিজেন এর বিক্রিয়ায় ফেরিক অক্সাইড)। রাসায়নিক বিক্রিয়ায় সবসময় বন্ধন ভাঙে-গড়ে যার বাহ্যিক ফল আমরা পাই তাপের উদগীরন বা শোষণের মধ্য দিয়ে। তাপ পরিবর্তনের আপাত ভারসাম্যই নির্ধারন করে কোন বিক্রিয়ায় তাপশোষিত হবে আর কোন বিক্রিয়া তাপ উৎপাদন করবে।

ফুটবল চ্যাম্পিয়নশিপ জেতার একসপ্তাহ হয়ে গেছে। জেতাটা উদযাপণ করতে ফারহান তার বন্ধুদের সাথে ক্যাম্পিং এগিয়েছে। ওরা মূলত হ্রদে মাছ ধরে, খেলা নিয়ে কথা-খুনশুটি-কৌতুক করে ছুটি কাটিয়ে দেবার পরিকল্পনা করেছে।রাতে ঠান্ডা লাগলে যদি আগুন জালাতেনা পারে তাহলে কি হবে? যদিও তাদের কেউ পেশীতে টান পড়ায় কাঠ কাটতে না পারে তাহলেই বাকি হবে? কিন্ত ফারহান চিন্তিত না।খাবার-দাবার, তাঁবু আর স্লিপিং ব্যাগ এর সাথে সে কিছু hot pack আর cold pack নিয়ে এসেছে।

References:

1. Mortimer, Charles. Chemistry, 6th ed.; Wadsworth Publishing: Belmont, Calif.


2. Shakhashiri, Bassam Z. Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry; University of Wisconsin Press: Madison, Wis., 1983, Vol. 1.


3. Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Ice_pack, 10-11-13.


4. Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Instant_cold_pack, 11-11-13.


5. Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Heating_pad, 10-11-13.


6. Edexcel International, Edexcel AS Chemistry Student’s Book Pg-35.

 

Md. Hashimuddin Ratul

Department: IPE

Semester: 2/2

Roll No.:2011334034

Email: hashimuddin_ratul@live.com

Phone No.: 01911444722