রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একক সময়ে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় বিক্রিয়কের ঘনমাত্রার হ্রাস বা উৎপাদের ঘনমাত্রার বৃদ্ধির হারকে বিক্রিয়ার হার বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   আউফবাউ (Aufbau) নীতি অনুসারে, পরমাণুর বিভিন্ন অরবিটালে ইলেকট্রন প্রবেশের সময় ইলেকট্রন প্রথমে সর্বনিম্ন শক্তিসম্পন্ন অরবিটালে প্রবেশ করে এবং ক্রমান্বয়ে উচ্চ শক্তিসম্পন্ন অরবিটালসমূহ পূর্ণ করে। অরবিটালের শক্তির ক্রম নির্ধারিত হয় প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা (n) এবং সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা (l) এর যোগফল (n + l) এর মানের ওপর। যে অরবিটালের (n + l) এর মান কম, তার শক্তি কম এবং ইলেকট্রন সেখানে আগে প্রবেশ করে। দুটি অরবিটালের (n + l) এর মান সমান হলে যার n এর মান কম, সেটির শক্তি কম বিবেচনায় তাতে ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করে। যেমন: 4s অরবিটালের (n + l = 4 + 0 = 4) শক্তি 3d অরবিটালের (n + l = 3 + 2 = 5) চেয়ে কম হওয়ায় 4s-এ ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের তথ্যানুযায়ী, দ্বিতীয় পর্যায়ের বায়ুমণ্ডলে প্রচুর পরিমাণে বিদ্যমান গ্যাসীয় দ্বি-পরমাণুক মৌল দুটি হলো নাইট্রোজেন (A) এবং অক্সিজেন (B)। কারণ নাইট্রোজেন ত্রি-বন্ধনযুক্ত হওয়ায় সাধারণ তাপমাত্রায় প্রায় নিষ্ক্রিয়। সুতরাং, B হলো অক্সিজেন এবং H₂B হলো পানি (H₂O)।

   কক্ষ তাপমাত্রায় (২৫°C) পানি তরল অবস্থায় থাকে। এ অবস্থায় পানির অণুগুলো হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে পরস্পরের কাছাকাছি অবস্থান করে এবং এদের মধ্যে কিছু মুক্ত স্থান থাকলেও তা তুলনামূলকভাবে কম।

   কিন্তু তাপমাত্রা হ্রাস পেয়ে যখন ০°C-এ পৌঁছায়, তখন পানি জমে বরফে পরিণত হয়। বরফের কেলাসে প্রতিটি পানির অণু অপর চারটি পানির অণুর সাথে চারটি হাইড্রোজেন বন্ধন দ্বারা চতুস্তলকীয়ভাবে যুক্ত হয়ে একটি উন্মুক্ত বা খাঁচার ন্যায় ষড়ভুজাকার ফাঁপা জালক গঠন করে। এই উন্মুক্ত কাঠামোর কারণে বরফের অণুগুলোর মাঝে প্রচুর ফাঁকা স্থান সৃষ্টি হয়, যার ফলে এর আয়তন তরল পানির তুলনায় প্রায় ৯% বৃদ্ধি পায়।

   আমরা জানি, ঘনত্ব = ভর / আয়তন (d = m / V)। নির্দিষ্ট ভরের পানির জন্য বরফে পরিণত হলে আয়তন বেড়ে যাওয়ায় এর ঘনত্ব কমে যায়। এই কারণে কক্ষ তাপমাত্রার পানির চেয়ে ০°C তাপমাত্রার বরফের (H₂B) ঘনত্ব কম হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের মৌল A হলো নাইট্রোজেন (N) এবং B হলো অক্সিজেন (O)। অতএব, A এর হাইড্রাইড হলো অ্যামোনিয়া (NH₃) এবং B এর হাইড্রাইড হলো পানি (H₂O)।

   উভয় যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণুর সংকরায়ন একই হওয়া সত্ত্বেও এদের জ্যামিতিক আকৃতিতে ভিন্নতা পরিলক্ষিত হয়। নিচে এদের তুলনামূলক বিশ্লেষণ দেওয়া হলো:

   ১. অ্যামোনিয়া (NH₃):

   • NH₃-এর কেন্দ্রীয় পরমাণু N-এর ইলেকট্রন বিন্যাস: N(7) = 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz¹।
   • এখানে একটি s এবং তিনটি p অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি sp³ সংকর অরবিটাল তৈরি করে।
   • চারটি sp³ অরবিটালের মধ্যে একটিতে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন (lone pair) থাকে এবং অপর তিনটি অযুগ্ম ইলেকট্রনযুক্ত অরবিটাল তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণুর 1s অরবিটালের সাথে মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে তিনটি N-H সিগমা বন্ধন তৈরি করে।
   • VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্ব অনুসারে, নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় (lp-bp) বিকর্ষণ বন্ধন জোড়-বন্ধন জোড় (bp-bp) বিকর্ষণের চেয়ে বেশি। ফলে নিঃসঙ্গ জোড়ের বিকর্ষণে বন্ধন কোণ স্বাভাবিক চতুস্তলকীয় কোণ 109.5° থেকে হ্রাস পেয়ে 107° হয় এবং NH₃ এর আকৃতি চতুস্তলকীয় না হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় (Trigonal Pyramidal) হয়।

   ২. পানি (H₂O):

   • H₂O-এর কেন্দ্রীয় পরমাণু O-এর ইলেকট্রন বিন্যাস: O(8) = 1s² 2s² 2px² 2py¹ 2pz¹।
   • এখানেও O পরমাণুতে sp³ সংকরায়ন ঘটে এবং চারটি sp³ সংকর অরবিটাল গঠিত হয়।
   • এর মধ্যে দুটি সংকর অরবিটালে দুটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় (lone pair) থাকে এবং বাকি দুটি সংকর অরবিটাল দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর 1s অরবিটালের সাথে দুটি O-H সিগমা বন্ধন গঠন করে।
   • VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, নিঃসঙ্গ জোড়-নিঃসঙ্গ জোড় (lp-lp) বিকর্ষণ সর্বাধিক, যা lp-bp বিকর্ষণের চেয়েও তীব্র। দুটি নিঃসঙ্গ জোড়ের পারস্পরিক তীব্র বিকর্ষণ এবং বন্ধনজোড়কে বিকর্ষণের ফলে H-O-H বন্ধন কোণ আরও হ্রাস পেয়ে 104.5° হয়ে যায়। ফলে H₂O অণুর আকৃতি কৌণিক বা উল্টানো 'V' আকারের (Bent / V-shaped) হয়।

   সুতরাং, কেন্দ্রীয় পরমাণুর সংকরায়ন sp³ হওয়া সত্ত্বেও নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়ের সংখ্যার ভিন্নতার কারণে (NH₃-তে ১টি এবং H₂O-তে ২টি) NH₃ পিরামিডীয় এবং H₂O কৌণিক আকৃতির হয়।