রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হিলিয়াম নিউক্লিয়াসকে (He²⁺), অর্থাৎ দুটি প্রোটন ও দুটি নিউট্রন সমন্বিত দ্বি-ধনাত্মক আধানযুক্ত হিলিয়াম আয়নকে α-কণা (আলফা কণা) বলা হয়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো শক্তিস্তরে উপশক্তিস্তরের সংখ্যা নির্ভর করে সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l-এর মানের ওপর। তৃতীয় প্রধান শক্তিস্তরের জন্য প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = 3।
   n = 3 হলে l-এর সম্ভাব্য মানগুলো হলো 0, 1, 2; যার জন্য যথাক্রমে 3s, 3p এবং 3d অরবিটাল সম্ভব।
   f-উপশক্তিস্তরের জন্য l-এর মান 3 হওয়া আবশ্যক। কিন্তু n = 3 হলে l = 3 হওয়া সম্ভব নয়। তাই 3f অরবিটাল সম্ভব নয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে Y মৌলটি পর্যায় সারণির ৩য় পর্যায় এবং ১৬ নম্বর গ্রুপের মৌল। সুতরাং, Y হলো সালফার (S), যার পারমাণবিক সংখ্যা ১৬।
   সালফারের ইলেকট্রন বিন্যাস:
   ₁₆S = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

   হুন্ডের নীতি অনুসারে, সমশক্তি সম্পন্ন অরবিটালসমূহে ইলেকট্রন প্রবেশের সময় তারা সর্বাধিক বিজোড় বা অযুগ্ম অবস্থায় থাকবে এবং এই বিজোড় ইলেকট্রনগুলোর স্পিন একইমুখী হবে।

   S এর যোজ্যতান্তরের 3p উপশক্তিস্তরে তিনটি সমশক্তির অরবিটাল (3pₓ, 3pᵧ, 3p_z) রয়েছে।
   প্রথমে হুন্ডের নীতি অনুযায়ী ৪টি ইলেকট্রনের মধ্যে ৩টি ইলেকট্রন একই স্পিনে পৃথকভাবে 3pₓ¹, 3pᵧ¹, 3p_z¹ হিসেবে প্রবেশ করে। এরপর চতুর্থ ইলেকট্রনটি বিপরীত স্পিনে 3pₓ অরবিটালে জোড় গঠন করে (3pₓ²)।
   ফলে ইলেকট্রন বিন্যাস দাঁড়ায়: 3pₓ² 3pᵧ¹ 3p_z¹।
   অতএব, Y মৌলের 3p অরবিটালে ইলেকট্রন বিন্যাস হুন্ডের নীতি সম্পূর্ণরূপে মেনে চলে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী, ৩য় পর্যায় ও ১৫ নম্বর গ্রুপের মৌল X হলো ফসফরাস (₁₅P) এবং ১৬ নম্বর গ্রুপের মৌল Y হলো সালফার (₁₆S)।
   X (P) এবং Y (S)-এর ১ম আয়নিকরণ শক্তির মান একই হবে না; বরং ফসফরাসের ১ম আয়নিকরণ শক্তি সালফারের চেয়ে বেশি হবে।

   বিশ্লেষণ:
   পর্যায় সারণির একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে গেলে পরমাণুর আকার হ্রাস পায় এবং নিউক্লীয় চার্জ বৃদ্ধি পাওয়ার কারণে সাধারণ নিয়মে ১ম আয়নিকরণ শক্তি বৃদ্ধি পাওয়ার কথা। সেই হিসাবে S-এর ১ম আয়নিকরণ শক্তি P অপেক্ষা বেশি হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু ইলেকট্রন বিন্যাসের স্থিতিশীলতার কারণে এখানে ব্যতিক্রম দেখা যায়।

   P এবং S-এর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো:
   ₁₅P = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
   ₁₆S = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

   অরবিটালের স্থায়িত্বের নিয়ম অনুযায়ী, কোনো উপশক্তিস্তর অর্ধপূর্ণ বা সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ থাকলে তা অধিক সুস্থিত বা স্থিতিশীল হয়।
   ফসফরাসের (P) সর্ববহিস্থ 3p উপশক্তিস্তরটি অর্ধপূর্ণ (3p³), যা অত্যন্ত সুস্থিত ইলেকট্রন বিন্যাস নির্দেশ করে। অপরদিকে সালফারের (S) সর্ববহিস্থ 3p উপশক্তিস্তরে চারটি ইলেকট্রন (3p⁴) থাকায় তা অর্ধপূর্ণ বা পূর্ণ কোনোটিই নয়। এছাড়া 3p⁴ এ একটি অরবিটালে দুটি ইলেকট্রন থাকায় তাদের মধ্যে পারস্পরিক ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণ কাজ করে, যার ফলে সালফার থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করা ফসফরাস অপেক্ষা সহজ হয়।

   সুতরাং, P-এর সুস্থিত অর্ধপূর্ণ কাঠামোর কারণে ইলেকট্রন সরাতে বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়। ফলে P (X)-এর ১ম আয়নিকরণ শক্তি (1012 kJ/mol) S (Y)-এর ১ম আয়নিকরণ শক্তি (999.6 kJ/mol) অপেক্ষা বেশি। অতএব, মৌলদ্বয়ের ১ম আয়নিকরণ শক্তির মান একই নয়।