রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব কণার আকার বা ব্যাস ১ থেকে ১০০ ন্যানোমিটার (1-100 nm) পরিসীমার মধ্যে থাকে, তাদেরকে ন্যানো কণা বা ন্যানো পার্টিকেল (Nanoparticle) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ETP-এর পূর্ণরূপ হলো Effluent Treatment Plant (বর্জ্য পরিশোধনাগার)। বিভিন্ন শিল্প-কারখানা থেকে নির্গত অপরিশোধিত তরল বর্জ্যে ক্ষতিকর রাসায়নিক পদার্থ, বিষাক্ত ভারী ধাতু এবং অন্যান্য দূষক থাকে, যা সরাসরি নদী-নালা বা পরিবেশে নিষ্কাশিত হলে পানি ও পরিবেশের মারাত্মক ক্ষতি সাধন করে। ETP ব্যবহারের মাধ্যমে কারখানার ক্ষতিকর তরল বর্জ্যকে বিভিন্ন ভৌত, রাসায়নিক ও জৈবিক প্রক্রিয়ায় শোধন করে দূষণমুক্ত ও নিরাপদ করা হয়, যাতে পরিবেশ ও জলজ বাস্তুতন্ত্র সুরক্ষিত থাকে। তাই শিল্পে পরিবেশ সুরক্ষার লক্ষ্যে ETP ব্যবহার করা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে:

   ১ম পাত্রের X-গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   চাপ, $P_1 = 50\text{ kPa}$
   আয়তন, $V_1 = 10.0\text{ dm}^3$
   তাপমাত্রা, $T_1 = 27^\circ\text{C} = (27 + 273)\text{ K} = 300\text{ K}$

   ২য় পাত্রের Y-গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   চাপ, $P_2 = 200\text{ kPa}$
   আয়তন, $V_2 = 1.0\text{ dm}^3$
   তাপমাত্রা, $T_2 = 27^\circ\text{C} = 300\text{ K}$

   ৩নং পাত্রের গ্যাস মিশ্রণের ক্ষেত্রে:
   মোট আয়তন, $V = 2.0\text{ dm}^3$
   তাপমাত্রা, $T = 35^\circ\text{C} = (35 + 273)\text{ K} = 308\text{ K}$
   মোট চাপ, $P = ?$

   গ্যাসদ্বয়কে ৩নং পাত্রে মিশ্রিত করা হলে সামগ্রিক সূত্রানুযায়ী:
   $\frac{P V}{T} = \frac{P_1 V_1}{T_1} + \frac{P_2 V_2}{T_2}$

   যেহেতু $T_1 = T_2 = 300\text{ K}$:
   $\frac{P \times 2.0}{308} = \frac{50 \times 10.0}{300} + \frac{200 \times 1.0}{300}$
   $\Rightarrow \frac{2.0 P}{308} = \frac{500 + 200}{300} = \frac{700}{300} = \frac{7}{3}$
   $\Rightarrow P = \frac{7}{3} \times \frac{308}{2.0} = \frac{2156}{6} \approx 359.33\text{ kPa}$

   অতএব, ৩নং পাত্রে মোট চাপ হবে $359.33\text{ kPa}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   গ্যাসদ্বয়ের মধ্যে কোনটিকে সহজে তরল করা যাবে তা নির্ভর করে তাদের আণবিক ভর ও আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলের ওপর। সাধারণত যে গ্যাসের আণবিক ভর বেশি, তার ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল বেশি হয় এবং সেটিকে সহজে তরলীকরণ করা যায়।

   আদর্শ গ্যাস সমীকরণ $PV = nRT = \frac{w}{M}RT \Rightarrow M = \frac{wRT}{PV}$ ব্যবহার করে গ্যাস দুটির আণবিক ভর নির্ণয় করা যাক।

   এখানে, গ্যাস ধ্রুবক $R = 8.314\text{ kPa}\cdot\text{dm}^3\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$

   X-গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   ভর, $w_X = 8.8\text{ g}$
   আয়তন, $V_X = 10.0\text{ dm}^3$
   চাপ, $P_X = 50\text{ kPa}$
   তাপমাত্রা, $T_X = 27^\circ\text{C} = 300\text{ K}$

   সুতরাং X-গ্যাসের আণবিক ভর,
   $M_X = \frac{w_X R T_X}{P_X V_X} = \frac{8.8 \times 8.314 \times 300}{50 \times 10.0} = \frac{21948.96}{500} \approx 43.90\text{ g/mol} \approx 44\text{ g/mol}$ (সম্ভবত $\text{CO}_2$ গ্যাস)

   Y-গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   ভর, $w_Y = 2.4\text{ g}$
   আয়তন, $V_Y = 1.0\text{ dm}^3$
   চাপ, $P_Y = 200\text{ kPa}$
   তাপমাত্রা, $T_Y = 27^\circ\text{C} = 300\text{ K}$

   সুতরাং Y-গ্যাসের আণবিক ভর,
   $M_Y = \frac{w_Y R T_Y}{P_Y V_Y} = \frac{2.4 \times 8.314 \times 300}{200 \times 1.0} = \frac{5986.08}{200} \approx 29.93\text{ g/mol} \approx 30\text{ g/mol}$ (সম্ভবত $\text{C}_2\text{H}_6$ বা $\text{NO}$ গ্যাস)

   গাণিতিক বিশ্লেষণ থেকে দেখা যায় যে, X-গ্যাসের আণবিক ভর ($43.90\text{ g/mol}$) Y-গ্যাসের আণবিক ভর ($29.93\text{ g/mol}$) অপেক্ষা বেশি। আণবিক ভর বৃদ্ধির সাথে সাথে অণুগুলোর পৃষ্ঠীয় ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায় এবং এর ফলে ভ্যান ডার ওয়ালস আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল বৃদ্ধি পায়। অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ বল বেশি থাকলে গ্যাসটির সংকট তাপমাত্রা ($T_c$) বেশি হয় এবং গ্যাসটিকে সহজে তরলে পরিণত করা যায়।

   অতএব, X ও Y গ্যাসের মধ্যে X-গ্যাসকে সহজে তরল করা যাবে।