রসায়ন ১ম পত্র • Chattogram Board • চট্টগ্রাম বোর্ড ২০২২
রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন
মৌল | শেষ কক্ষপথের ইলেকট্রন বিন্যাস
A | ns2np1 \text{ns}^2\text{np}^1 | n=2 \text{n} = 2
B | ns2np5 \text{ns}^2\text{np}^5 | n=2 \text{n} = 2
C | ns2np3 \text{ns}^2\text{np}^3 | n=3 \text{n} = 3
D | ns2np5 \text{ns}^2\text{np}^5 | n=3 \text{n} = 3
- ক)(1)
বিয়োজন ধ্রুবকের সংজ্ঞা দাও।
- খ)(2)
3f অরবিটাল সম্ভব নয় কেন? ব্যাখ্যা করো।
- গ)(3)
উদ্দীপকের B ও D মৌলের ইলেকট্রন আসক্তির তুলনামূলক ব্যাখ্যা দাও।
- ঘ)(4)
AB4− \mathrm{AB}{4}^{-} আয়ন ও CD3 \mathrm{CD}{3} যৌগের মধ্যেকার সংকরণ একই হলেও বন্ধন কোণের ভিন্নতা রয়েছে—যুক্তিসহ আলোচনা কর।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট ঘনমাত্রার কোনো মৃদু তড়িৎ-বিশ্লেষ্য (যেমন: মৃদু এসিড বা মৃদু ক্ষার)-এর বিয়োজন বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় আয়নসমূহের মোলার ঘনমাত্রার গুণফল এবং অবিয়োজিত অণুর মোলার ঘনমাত্রার অনুপাতকে ঐ তড়িৎ-বিশ্লেষ্যের বিয়োজন ধ্রুবক বলে।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
কোনো শক্তিস্তরে অরবিটালের অস্তিত্ব প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা (n) এবং সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যার (l) মানের ওপর নির্ভর করে।
3f অরবিটালের ক্ষেত্রে প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = 3। আমরা জানি, সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l এর সম্ভাব্য মান 0 থেকে (n-1) পর্যন্ত হতে পারে।
সুতরাং, n = 3 হলে l এর সম্ভাব্য মানগুলো হলো: l = 0 (3s), l = 1 (3p) এবং l = 2 (3d)।
কিন্তু 'f' উপস্তরের জন্য সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l এর মান হতে হয় 3। যেহেতু n = 3 শক্তিস্তরে l = 3 হতে পারে না, তাই 3f অরবিটাল সম্ভব নয়। - গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
উদ্দীপক অনুযায়ী:
B মৌলটির শেষ কক্ষপথের ইলেকট্রন বিন্যাস 2s² 2p⁵, অর্থাৎ B হলো ফ্লোরিন (F)।
D মৌলটির শেষ কক্ষপথের ইলেকট্রন বিন্যাস 3s² 3p⁵, অর্থাৎ D হলো ক্লোরিন (Cl)।পর্যায় সারণির একই গ্রুপের (গ্রুপ ১৭) উপর থেকে নিচে নামলে পরমাণুর আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে সাধারণত ইলেকট্রন আসক্তি হ্রাস পাওয়ার কথা। সে অনুযায়ী ফ্লোরিনের (B) ইলেকট্রন আসক্তি ক্লোরিনের (D) চেয়ে বেশি হওয়ার কথা ছিল, কিন্তু বাস্তবে ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি ফ্লোরিন অপেক্ষা বেশি। এর কারণ নিচে ব্যাখ্যা করা হলো:
ফ্লোরিনের আকার অত্যন্ত ক্ষুদ্র এবং এর দ্বিতীয় শক্তিস্তরে সাতটি ইলেকট্রন বিদ্যমান থাকায় সেখানে ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব অনেক বেশি থাকে। ফলে বাইরে থেকে যখন একটি নতুন ইলেকট্রন যুক্ত হতে আসে, তখন ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র 2p উপস্তরের ইলেকট্রন মেঘের সাথে আগত ইলেকট্রনের তীব্র বিকর্ষণ ঘটে। এই আন্তঃইলেকট্রনীয় বিকর্ষণের কারণে ফ্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তির মান প্রত্যাশিত মানের চেয়ে অনেক কমে যায় (-328 kJ/mol)।
অন্যদিকে, ক্লোরিনের আকার ফ্লোরিন অপেক্ষা অপেক্ষাকৃত বড় এবং এর বহিঃস্থ স্তর হলো তুলনামূলক প্রশস্ত 3p উপস্তর। ফলে আগত ইলেকট্রনের প্রতি 3p ইলেকট্রন মেঘের বিকর্ষণ ফ্লোরিনের মতো তীব্র হয় না। এর ফলে ফ্লোরিনের তুলনায় ক্লোরিন পরমাণুতে নতুন ইলেকট্রন যুক্ত হলে বেশি শক্তি নির্গত হয় (-349 kJ/mol)।
অতএব, আকার ও আন্তঃইলেকট্রনীয় বিকর্ষণের পার্থক্যের কারণে ফ্লোরিন (B) অপেক্ষা ক্লোরিনের (D) ইলেকট্রন আসক্তি বেশি।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
উদ্দীপকের মৌলগুলোর পরিচিতি:
A (n=2, 2s² 2p¹) = বোরন (B)
B (n=2, 2s² 2p⁵) = ফ্লোরিন (F)
C (n=3, 3s² 3p³) = ফসফরাস (P)
D (n=3, 3s² 3p⁵) = ক্লোরিন (Cl)
সুতরাং, AB₄⁻ আয়নটি হলো BF₄⁻ এবং CD₃ যৌগটি হলো PCl₃।উভয়ের সংকরণ বিশ্লেষণ:
১. BF₄⁻ আয়নে কেন্দ্রীয় পরমাণু বোরন (B) এর বহিঃস্তরে ৩টি ইলেকট্রন থাকে। ঋণাত্মক আধানের জন্য আরও ১টি ইলেকট্রন যুক্ত হয়ে মোট ইলেকট্রন হয় ৪টি। ৪টি ফ্লোরিন পরমাণুর সাথে ৪টি সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে। এখানে মুক্তজোড় ইলেকট্রন সংখ্যা = ০ এবং বন্ধনজোড় = ৪। সংকর অরবিটালের সংখ্যা = ৪, অর্থাৎ BF₄⁻ এ বোরনের sp³ সংকরণ ঘটে।
২. PCl₃ যৌগে কেন্দ্রীয় পরমাণু ফসফরাস (P) এর বহিঃস্তরে ৫টি ইলেকট্রন রয়েছে। ৩টি ক্লোরিন পরমাণুর সাথে ৩টি সমযোজী সিগমা বন্ধন গঠন করে এবং ১ জোড়া ইলেকট্রন বন্ধনে অংশ না নিয়ে মুক্তজোড় (lone pair) হিসেবে থাকে। অর্থাৎ বন্ধনজোড় = ৩, মুক্তজোড় = ১। সংকর অরবিটালের মোট সংখ্যা = ৩ + ১ = ৪, অর্থাৎ PCl₃ এ ফসফরাসেরও sp³ সংকরণ ঘটে।উভয়ের সংকরণ sp³ হওয়া সত্ত্বেও বন্ধন কোণের ভিন্নতার কারণ:
VSEPR (ভেসপার) তত্ত্ব অনুসারে, নিঃসঙ্গ জোড়-নিঃসঙ্গ জোড় (lp-lp) বিকর্ষণ > নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় (lp-bp) বিকর্ষণ > বন্ধন জোড়-বন্ধন জোড় (bp-bp) বিকর্ষণ।• BF₄⁻ আয়নে কেন্দ্রীয় বোরন পরমাণুতে কোনো মুক্তজোড় (lone pair) ইলেকট্রন নেই। চারটি বন্ধনজোড় ইলেকট্রন পরস্পরের সাথে সমান বিকর্ষণে লিপ্ত থাকে এবং একটি নিখুঁত সুষম চতুস্তলকীয় গঠন লাভ করে। ফলে এর প্রতিটি F-B-F বন্ধন কোণের মান স্বাভাবিক sp³ কোণের সমান, অর্থাৎ ১০৯°২৮' বা ১০৯.৫° হয়।
• অপরদিকে, PCl₃ যৌগে ফসফরাস পরমাণুর ওপর ১টি মুক্তজোড় (lone pair) ইলেকট্রন রয়েছে। এই মুক্তজোড় ইলেকট্রনটি তিনটি P-Cl বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে বিকর্ষণ করে (lp-bp বিকর্ষণ)। ফলে P-Cl বন্ধনগুলো পরস্পরের কাছাকাছি সরে আসে এবং বন্ধন কোণ সংকুচিত হয়ে প্রায় ১০০.৩° বা ১০১° এ নেমে আসে, যা আদর্শ কোণ ১০৯.৫° অপেক্ষা অনেক কম।
অতএব, BF₄⁻ এবং PCl₃ উভয়েরই সংকরণ sp³ হওয়া সত্ত্বেও কেন্দ্রীয় পরমাণুতে মুক্তজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির ভিন্নতার কারণে এদের বন্ধন কোণের ভিন্নতা দেখা যায়।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও