রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পানিতে ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম বা আয়রনের ক্লোরাইড ও সালফেট লবণ দ্রবীভূত থাকার কারণে যে খরতার সৃষ্টি হয় এবং যা কেবল ফুটিয়ে দূর করা যায় না, তাকে পানির স্থায়ী খরতা বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী, কোনো তড়িৎদ্বারে এক মোল ইলেকট্রন সঞ্চিত বা প্রবাহিত হতে প্রয়োজনীয় তড়িৎ আধানের পরিমাণ হলো 1 ফ্যারাডে ($F$) এবং এর মান প্রায় 96500 C।

   আমরা জানি, এক মোল ইলেকট্রনে অ্যাভোগাড্রো সংখ্যক ($N_A = 6.023 \times 10^{23}$) ইলেকট্রন থাকে।

   অতএব, একটি ইলেকট্রনের চার্জ ($e$) হবে:
   $e = \frac{F}{N_A} = \frac{96500\text{ C}}{6.023 \times 10^{23}} \approx 1.602 \times 10^{-19}\text{ C}$

   সুতরাং, একটি ইলেকট্রনের চার্জ $1.602 \times 10^{-19}\text{ C}$ (ঋণাত্মক প্রকৃতি)।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী:
   দুই কার্বনবিশিষ্ট অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন X হলো ইথাইন ($\mathrm{CH\equiv CH}$)।
   ইথাইনকে $450^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত লৌহ (Fe) নলের মধ্য দিয়ে চালনা করলে পলিমারাইজেশন প্রক্রিয়ায় বেনজিন (Y) উৎপন্ন হয়:
   $3\mathrm{CH\equiv CH} \xrightarrow[450^\circ\text{C}]{\text{Fe নল}} \mathrm{C_6H_6} \ (Y)$

   বেনজিনকে অনার্দ্র $\mathrm{AlCl_3}$-এর উপস্থিতিতে মিথাইল ক্লোরাইড ($\mathrm{CH_3Cl}$) এর সাথে ফ্রিডেল-ক্রাফটস অ্যালকাইলেশন বিক্রিয়া করালে টলুইন (Z) উৎপন্ন হয়:
   $\mathrm{C_6H_6} + \mathrm{CH_3Cl} \xrightarrow{\text{অনার্দ্র } \mathrm{AlCl_3}} \mathrm{C_6H_5-CH_3} \ (Z) + \mathrm{HCl}$

   'Z' (টলুইন) থেকে 'Y' (বেনজিন) প্রস্তুত করার বিক্রিয়া:
   ১. টলুইনকে ক্ষারীয় $\mathrm{KMnO_4}$ বা অম্লীয় $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$ দ্বারা তীব্রভাবে জারিত করলে বেনজোয়িক অ্যাসিড তৈরি হয়:
   $\mathrm{C_6H_5-CH_3} + 3[\mathrm{O}] \xrightarrow{\mathrm{KMnO_4/OH^-}} \mathrm{C_6H_5-COOH} + \mathrm{H_2O}$

   ২. বেনজোয়িক অ্যাসিডকে $\mathrm{NaOH}$ দ্বারা প্রশমিত করে সোডিয়াম বেনজোয়েট প্রস্তুত করা হয়:
   $\mathrm{C_6H_5-COOH} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{C_6H_5-COONa} + \mathrm{H_2O}$

   ৩. সোডিয়াম বেনজোয়েটকে সোডালাইম ($\mathrm{NaOH + CaO}$) সহযোগে উত্তপ্ত করলে ডিকার্বক্সিলেশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে বেনজিন (Y) পাওয়া যায়:
   $\mathrm{C_6H_5-COONa} + \mathrm{NaOH} \xrightarrow[\Delta]{\mathrm{CaO}} \mathrm{C_6H_6} \ (Y) + \mathrm{Na_2CO_3}$

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে Y হলো বেনজিন ($\mathrm{C_6H_6}$) এবং Z হলো টলুইন ($\mathrm{C_6H_5-CH_3}$)।
   ইলেকট্রন আকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় বেনজিন (Y) ও টলুইন (Z) এর মধ্যে টলুইন (Z) বেশি সক্রিয়।

   বিশ্লেষণ:
   ১. বেনজিন বলয়ে কোনো প্রতিস্থাপক যুক্ত না থাকায় এর ইলেকট্রন ঘনত্ব বলয়ের ছয়টি কার্বনে সুষমভাবে বণ্টিত থাকে।
   ২. পক্ষান্তরে, টলুইনে বেনজিন বলয়ের সাথে একটি মিথাইল মূলক ($-\mathrm{CH_3}$) যুক্ত থাকে। মিথাইল মূলক ধনাত্মক আবেশীয় প্রভাব ($+I$ প্রভাব) এবং হাইপারকনজুগেশন (Hyperconjugation) প্রক্রিয়ার মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঠেলে দেয়।
   ৩. এর ফলে বেনজিন বলয়ে বিশেষ করে অর্থো ($o$-) ও প্যারা ($p$-) অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব বহুগুণ বৃদ্ধি পায়।
   ৪. ইলেকট্রন আকর্ষী বিকারক (Electrophile, $E^+$) ইলেকট্রন সমৃদ্ধ স্থানে দ্রুত আক্রমণ করতে পারে। বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি পাওয়ায় টলুইনের বলয় সক্রিয়কারী মিথাইল মূলক ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ার গতি বৃদ্ধি করে।

   অতএব, বেনজিনের (Y) তুলনায় টলুইন (Z) ইলেকট্রন আকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় অধিক সক্রিয়।