রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অ-পোলার অণুসমূহের ইলেকট্রন মেঘের ক্ষণস্থায়ী অসম বণ্টনের ফলে সৃষ্ট তাৎক্ষণিক ডাইপোলের কারণে অণুগুলোর মধ্যে যে দুর্বল আকর্ষণ বলের সৃষ্টি হয়, তাকে বিস্তারণ বল বা লন্ডন বল বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ফাজানের নিয়ম অনুসারে, ক্যাটায়নের আকার যত ছোট এবং অ্যানায়নের আকার যত বড় হয়, তাদের মধ্যে পোলারায়ন তত বেশি ঘটে। অধিকন্তু, যেসব ক্যাটায়নের সর্ববহিঃস্থ স্তরে ১৮টি ইলেকট্রন থাকে অর্থাৎ সিউডো-নিষ্ক্রিয় গ্যাসীয় ইলেকট্রন বিন্যাস (ns² np⁶ nd¹⁰) বিদ্যমান, তাদের পোলারায়ন ক্ষমতা অষ্টকযুক্ত ক্যাটায়নের চেয়ে অনেক বেশি হয়। Ag⁺ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস [Kr] 4d¹⁰ হওয়ায় এর পোলারায়ন ক্ষমতা অত্যন্ত বেশি। ফলে Cl⁻ আয়নের ইলেকট্রন মেঘকে Ag⁺ তীব্রভাবে বিকৃত (পোলারায়িত) করে, যার কারণে AgCl যৌগে সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়। সমযোজী চরিত্র বেশি হওয়ার কারণে এবং এর ল্যাটিস শক্তি দ্রাবকায়ন শক্তির চেয়ে বেশি হওয়ায় AgCl পানিতে অদ্রবণীয় হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, A হলো ২য় পর্যায়ের ১৫ নম্বর শ্রেণির মৌল অর্থাৎ নাইট্রোজেন (N) এবং B হলো ৩য় পর্যায়ের ১৫ নম্বর শ্রেণির মৌল অর্থাৎ ফসফরাস (P)। এদের হাইড্রাইডদ্বয় হলো যথাক্রমে NH₃ ও PH₃।

   উভয় অণুর কেন্দ্রস্থ পরমাণুতে sp³ সংকরায়ণ ঘটে এবং উভয়েরই একটি করে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় (lone pair) ও তিনটি বন্ধনজোড় (bond pair) ইলেকট্রন থাকে। VSEPR নীতি অনুসারে lone pair–bond pair বিকর্ষণের কারণে চতুস্তলকীয় কোণ (১০৯.৫°) অপেক্ষা বন্ধন কোণ হ্রাস পায়। তবে NH₃-এর বন্ধন কোণ (১০৭°) অপেক্ষা PH₃-এর বন্ধন কোণ (৯৩.৫° বা প্রায় ৯৪°) অনেক কম হওয়ার কারণসমূহ নিম্নরূপ:

   ১. তড়িৎ ঋণাত্মকতার প্রভাব: নাইট্রোজেনের (N) তড়িৎ ঋণাত্মকতা (৩.০) ফসফরাসের (P) তড়িৎ ঋণাত্মকতা (২.১) অপেক্ষা অনেক বেশি। ফলে NH₃ অণুতে N–H বন্ধনের ইলেকট্রনজোড়গুলো নাইট্রোজেনের কাছাকাছি অবস্থান করে, যার ফলে বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণ বেশি হয় এবং বন্ধন কোণ প্রসারিত হয়ে ১০৭° হয়। অন্যদিকে, PH₃-এ ফসফরাসের আকার বড় এবং তড়িৎ ঋণাত্মকতা কম হওয়ায় P–H বন্ধনজোড়গুলো ফসফরাস নিউক্লিয়াস থেকে কিছুটা দূরে অবস্থান করে। ফলে তাদের মধ্যে পারস্পরিক বিকর্ষণ কম হয় এবং নিঃসঙ্গ জোড়ের চাপে বন্ধন কোণ সংকুচিত হয়ে প্রায় ৯৩.৫° হয়।

   ২. সংকরায়ণের তারতম্য (ড্রাগোর নিয়ম): ফসফরাসের ক্ষেত্রে কোনো প্রকৃত sp³ সংকরায়ণ ঘটে না বললেই চলে; এর বিশুদ্ধ p-অরবিটালের সাথে হাইড্রোজেনের s-অরবিটালের অধিক্রমণ ঘটে এবং নিঃসঙ্গ জোড়টি বিশুদ্ধ s-অরবিটালে অবস্থান করে। p-অরবিটালসমূহের পারস্পরিক কোণ ৯০° হওয়ায় PH₃-এর বন্ধন কোণ ৯০°-এর কাছাকাছি (৯৩.৫°) থাকে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, X হলো ৪র্থ পর্যায়ের ৮ নম্বর শ্রেণির মৌল অর্থাৎ আয়রন (Fe; পারমাণবিক সংখ্যা ২৬) এবং Y হলো ৪র্থ পর্যায়ের ১০ নম্বর শ্রেণির মৌল অর্থাৎ নিকেল (Ni; পারমাণবিক সংখ্যা ২৮)।

   ১. [XF₆]⁴⁻ অর্থাৎ [FeF₆]⁴⁻ জটিল আয়ন:
   এখানে Fe-এর জারণ অবস্থা +২।
   Fe (২৬) এর ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d⁶ 4s²
   Fe²⁺ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d⁶ 4s⁰ 4p⁰ 4d⁰
   লিগ্যান্ড F⁻ একটি দুর্বল ক্ষেত্র লিগ্যান্ড (weak field ligand)। তাই এটি 3d-এর জোড়হীন ইলেকট্রনগুলোকে জোড়াবদ্ধ করতে পারে না। ফলে Fe²⁺-এর বহিঃস্থ 4s, তিনটি 4p এবং দুটি 4d অরবিটাল সংকরিত হয়ে sp³d² সংকরায়ণ ঘটায়। এখানে 3d উপস্তরে ৪টি বিজোড় (অযুগ্ম) ইলেকট্রন উপস্থিত থাকে। যেহেতু জটিল আয়নে অযুগ্ম ইলেকট্রন বিদ্যমান, তাই এটি প্যারাচুম্বকীয় (paramagnetic) ধর্ম প্রদর্শন করে।

   ২. [Y(CN)₄]²⁻ অর্থাৎ [Ni(CN)₄]²⁻ জটিল আয়ন:
   এখানে Ni-এর জারণ অবস্থা +২।
   Ni (২৮) এর ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d⁸ 4s²
   Ni²⁺ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d⁸ 4s⁰ 4p⁰
   লিগ্যান্ড CN⁻ একটি শক্তিশালী ক্ষেত্র লিগ্যান্ড (strong field ligand)। এর প্রভাবে Ni²⁺-এর 3d উপস্তরের দুটি অযুগ্ম ইলেকট্রন জোড়াবদ্ধ হয়ে যায়। ফলে একটি 3d অরবিটাল খালি হয়। অতঃপর একটি 3d, একটি 4s এবং দুটি 4p অরবিটাল মিলে dsp² সংকরায়ণ সম্পন্ন করে সমতলীয় বর্গাকার জটিল আয়ন গঠন করে।
   জোড়াবদ্ধকরণের ফলে এই জটিল আয়নের কেন্দ্রস্থ ধাতব আয়নে কোনো অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে না (সকল ইলেকট্রন যুগ্ম)। কোনো অযুগ্ম ইলেকট্রন না থাকার কারণে [Ni(CN)₄]²⁻ আয়নটি ডায়াচুম্বকীয় (diamagnetic) ধর্ম প্রদর্শন করে।

   অতএব, লিগ্যান্ডের ক্ষেত্রের শক্তির পার্থক্যের ফলে [FeF₆]⁴⁻ এ অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকায় তা প্যারাচুম্বকীয় এবং [Ni(CN)₄]²⁻ এ কোনো অযুগ্ম ইলেকট্রন না থাকায় তা ডায়াচুম্বকীয় হয়।