রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ রাসায়নিক কোষে কোনো ধাতব দণ্ডকে তার নিজস্ব আয়নের দ্রবণে নিমজ্জিত করলে যে তড়িৎ ব্যবস্থা গঠিত হয়, তাকে অর্ধকোষ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ব্রনস্টেড-লাউরী মতবাদ অনুসারে, যে পদার্থ প্রোটন ($H^+$) গ্রহণ করতে পারে তাকে ক্ষারক বলে। অ্যামোনিয়া ($NH_3$) অণুর কেন্দ্রীয় নাইট্রোজেন পরমাণুতে মুক্তজোড় ইলেকট্রন থাকায় এটি এসিড বা পানির কাছ থেকে সহজে একটি প্রোটন গ্রহণ করে অ্যামোনিয়াম আয়ন ($NH_4^+$) গঠন করে ($NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+$)। ফলে $NH_3$ একটি ব্রনস্টেড-লাউরী ক্ষারক।

   আবার লুইস মতবাদ অনুসারে, যেসব যৌগ অন্য যৌগকে একজোড়া ইলেকট্রন দান করতে পারে তাদের লুইস ক্ষারক বলে। $NH_3$ যৌগে নাইট্রোজেন পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে এক জোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন বিদ্যমান, যা এটি যেকোনো ইলেকট্রন ঘাটতিযুক্ত পরমাণু বা আয়নকে (যেমন: $BF_3$, $H^+$) দান করে সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন তৈরি করতে পারে। তাই $NH_3$ একাধারে একটি লুইস ক্ষারকও।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি হলো বেনজিনের ফ্রিডেল-ক্র্যাফটস অ্যালকাইলেশন বিক্রিয়া, যেখানে যৌগ A (বেনজিন) মিথাইল ক্লোরাইডের ($CH_3Cl$) সাথে বিক্রিয়া করে যৌগ B (টলুইন) তৈরি করে। এই বিক্রিয়ায় অনার্দ্র $AlCl_3$ প্রভাবক ও লুইস এসিড হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

   কারণসমূহ:
   ১. ইলেকট্রোফাইল সৃষ্টি: বিক্রিয়ক মিথাইল ক্লোরাইড ($CH_3Cl$) একটি সমযোজী যৌগ। অনার্দ্র $AlCl_3$ কেন্দ্রীয় অ্যালুমিনিয়ামের অষ্টক অপূর্ণ থাকায় এটি তীব্র লুইস এসিডরূপে কাজ করে। এটি $CH_3Cl$ থেকে ক্লোরাইড আয়ন ($Cl^-$) গ্রহণ করে আক্রমণকারী শক্তিশালী ইলেকট্রোফাইল মিথাইল কার্বোক্যাটায়ন ($CH_3^+$) তৈরি করে:
   $CH_3Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3^+ + [AlCl_4]^-$
   ২. অনার্দ্র ব্যবহারের কারণ: প্রভাবকটি অনার্দ্র না হলে বা আর্দ্র থাকলে পানির অণুর সাথে $AlCl_3$ যুক্ত হয়ে আর্দ্র বিশ্লেষিত হয় এবং হাইড্রেটেড অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড [$Al(OH)_3$ ও $HCl$] তৈরি করে কার্যকারিতা হারিয়ে ফেলে। ফলে তা আর ইলেকট্রোফাইল উৎপাদনে সহায়তা করতে পারে না।

   তাই শক্তিশালী ইলেকট্রোফাইল তৈরির উদ্দেশ্যে এবং প্রভাবকের কার্যক্ষমতা বজায় রাখতে বিক্রিয়ায় অনার্দ্র $AlCl_3$ ব্যবহার করা হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের A যৌগটি হলো বেনজিন ($C_6H_6$) এবং B যৌগটি হলো টলুইন ($C_6H_5-CH_3$)। ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় বেনজিনের তুলনায় টলুইন (B) অধিক সক্রিয়।

   বিশ্লেষণ:
   ১. মিথাইল মূলকের প্রভাব (ধনাত্মক আবেশীয় ও হাইপারকনজুগেশন প্রভাব): টলুইনে বেনজিন বলয়ের সাথে একটি মিথাইল মূলক ($-CH_3$) যুক্ত থাকে। মিথাইল মূলক হলো বলয় সক্রিয়কারী ও ইলেকট্রন প্রদানকারী মূলক। এটি ধনাত্মক আবেশীয় প্রভাব ($+I$ প্রভাব) এবং হাইপারকনজুগেশনের মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে পাই ($\pi$) ইলেকট্রন ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।

   ২. অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি: মিথাইল মূলকের ইলেকট্রন প্রদানকারী স্বভাবের কারণে বিশেষ করে বেনজিন বলয়ের অর্থো- ও প্যারা-অবস্থানে ইলেকট্রনের ঘনত্ব অনেক বৃদ্ধি পায়।

   ৩. ইলেকট্রোফাইলের আক্রমণ সহজতর হওয়া: বেনজিনে (A) কোনো ইলেকট্রন প্রদানকারী মূলক না থাকায় এর বলয়ে স্বাভাবিক ইলেকট্রন ঘনত্ব বিদ্যমান থাকে। কিন্তু টলুইনে মিথাইল মূলকের কারণে বেনজিন বলয় অধিক ঋণাত্মক বা ইলেকট্রন-সমৃদ্ধ হয়, যার ফলে যেকোনো আক্রমণকারী ইলেকট্রোফাইল বেনজিনের তুলনায় টলুইনের প্রতি দ্রুত আকৃষ্ট হয় এবং বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পায়।

   অতএব, ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় বেনজিন (A) অপেক্ষা টলুইন (B) অধিক সক্রিয়।