রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে দ্রবণের ঘনমাত্রা সঠিকভাবে জানা থাকে, তাকে প্রমাণ দ্রবণ (Standard solution) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কার্বোক্সিলিক এসিডের জলীয় দ্রবণে সোডিয়াম বাইকার্বোনেট ($NaHCO_3$) দ্রবণ যোগ করলে কার্বন ডাই-অক্সাইড ($CO_2$) গ্যাসের বুদবুদ সৃষ্টি হয়। নির্গত গ্যাসকে চুনের পানির মধ্যে চালনা করলে চুনের পানি ঘোলা হয়।

   বিক্রিয়া:
   $R-COOH + NaHCO_3 \rightarrow R-COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$
   $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$ (ঘোলা)

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্রে $x_1$ রেখাটি নির্দেশ করে যে, সকল চাপে সংকোচনশীলতা গুণাঙ্ক $Z = 1$। এটি মূলত একটি আদর্শ গ্যাসের আচরণ প্রকাশ করে। সুতরাং, $x_1$ রেখার জন্য আদর্শ গ্যাস সমীকরণ ($PV = nRT$) প্রতিষ্ঠা করতে হবে।

   গ্যাসের সূত্রাবলি হতে:
   ১. বয়েলের সূত্রানুসারে (স্থির তাপমাত্রা $T$ ও মোল সংখ্যা $n$-এ):
   $V \propto \frac{1}{P}$

   ২. চার্লসের সূত্রানুসারে (স্থির চাপ $P$ ও মোল সংখ্যা $n$-এ):
   $V \propto T$

   ৩. অ্যাভোগাড্রোর সূত্রানুসারে (স্থির তাপমাত্রা $T$ ও চাপ $P$-এ):
   $V \propto n$

   সূত্র তিনটির সমন্বয় ঘটিয়ে পাই:
   $V \propto \frac{nT}{P}$
   বা, $V = R \frac{nT}{P}$ [এখানে $R$ একটি সর্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক]
   বা, $PV = nRT$

   অতএব, $PV = nRT$ হলো কাঙ্ক্ষিত সমীকরণ যা উদ্দীপকের $x_1$ রেখাকে অনুসরণ করে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $x_1$ রেখাটি একটি আদর্শ গ্যাসের আচরণ ($Z = 1$) এবং $x_2$ ও $x_3$ রেখা দুটি বাস্তব গ্যাসের আচরণ প্রকাশ করে।

   বাস্তব গ্যাসসমূহ মূলত দুটি প্রধান শর্তে আদর্শ গ্যাসের ন্যায় আচরণ করে এবং $x_1$ রেখাকে অনুসরণ করে:
   ১. অত্যন্ত নিম্ন চাপে এবং
   ২. অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রায়।

   যুক্তিসহ ব্যাখ্যা:
   বাস্তব গ্যাসগুলোর আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুতির প্রধান দুটি কারণ ভ্যান ডার ওয়ালস সংশোধন করেছিলেন:
   ক. গ্যাস অণুসমূহের নিজস্ব আয়তন পাত্রের মোট আয়তনের তুলনায় অগ্রাহ্য নয়।
   খ. গ্যাস অণুগুলোর মধ্যে পারস্পরিক আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল বিদ্যমান।

   ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণটি হলো:
   $\left(P + \frac{n^2a}{V^2}\right)(V - nb) = nRT$

   ১. নিম্ন চাপের প্রভাব: অত্যন্ত নিম্ন চাপে গ্যাসের মোট আয়তন ($V$) খুব বেশি হয়। ফলে অণুসমূহের নিজস্ব কার্যকরী আয়তন ($nb$) মোট আয়তনের তুলনায় একেবারেই নগণ্য হয়, অর্থাৎ $(V - nb) \approx V$। আবার, আয়তন খুব বেশি হওয়ায় অণুগুলো পরস্পরের থেকে দূরে অবস্থান করে, যার ফলে অণুগুলোর মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল নগণ্য হয় এবং $\frac{n^2a}{V^2} \approx 0$ ধরা যায়। ফলে সমীকরণটি দাঁড়ায় $PV = nRT$ বা $Z = 1$।

   ২. উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাব: তাপমাত্রা অত্যন্ত বৃদ্ধি পেলে গ্যাসীয় অণুগুলোর গতিশক্তি ($E_k \propto T$) বহুগুণ বেড়ে যায়। ফলে তীব্র গতির কারণে অণুগুলোর মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল অকার্যকর হয়ে পড়ে। একই সাথে উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন প্রসারিত হওয়ায় গ্যাস অণুগুলোর নিজস্ব আয়তন পাত্রের আয়তনের সাপেক্ষে নগণ্য হয়ে যায়।

   অতএব, অত্যন্ত নিম্ন চাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রা—এই দুটি শর্তে বাস্তব গ্যাসদ্বয় ($x_2$ ও $x_3$) আদর্শ গ্যাসের ন্যায় আচরণ করবে এবং $x_1$ রেখাকে অনুসরণ করবে।