রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে যন্ত্র বা ব্যবস্থায় রাসায়নিক শক্তি তড়িৎ শক্তিতে অথবা তড়িৎ শক্তি রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, তাকে তড়িৎ রাসায়নিক কোষ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হ্যাঁ, ন্যাপথালিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

   ব্যাখ্যা:
   কোনো যৌগ অ্যারোমেটিক হওয়ার জন্য যৌগটিকে চাক্রিক, সমতলীয় এবং হাকেল নীতি অনুসারে এতে $(4n+2)$ সংখ্যক সঞ্চরণশীল পাই ($\pi$) ইলেকট্রন থাকতে হয়।
   ন্যাপথালিনের আণবিক সংকেত $\mathrm{C}_{10}\mathrm{H}_{8}$। এটি দুটি বেনজিন বলয় পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে গঠিত একটি সমতলীয় চাক্রিক যৌগ। এতে একান্তর দ্বিবন্ধন বিদ্যমান এবং মোট ৫টি দ্বিবন্ধন থাকায় সঞ্চরণশীল $\pi$-ইলেকট্রনের সংখ্যা $5 \times 2 = 10$ টি।
   হাকেলের সূত্রানুযায়ী, $4n + 2 = 10$ হলে, $n = 2$ (যা একটি পূর্ণসংখ্যা)। হাকেল নীতি পূর্ণভাবে সমর্থিত হওয়ায় ন্যাপথালিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ২নং উপাদানগুলো নিয়ে গঠিত কোষটি হলো লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (Li-ion Battery)। এর অ্যানোড সাধারণত গ্রাফাইট ও ক্যাথোড $\mathrm{LiCoO}_{2}$ এবং তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসেবে ইথিলিন কার্বনেটে দ্রবীভূত লিথিয়াম লবণ ব্যবহৃত হয়।

   ডিউচার্জিং (Discharging) প্রক্রিয়া:
   কোষটি থেকে যখন বিদ্যুৎ শক্তি গ্রহণ করা হয়, তখন তা গ্যালভানিক কোষের মতো কাজ করে।

   • অ্যানোডে জারণ: অ্যানোডে গ্রাফাইটের খাঁচায় অবস্থানরত লিথিয়াম পরমাণু জারিত হয়ে লিথিয়াম আয়ন ($\mathrm{Li}^{+}$) ও ইলেকট্রন উৎপন্ন করে।
     $\mathrm{Li}_{x}\mathrm{C}_{6} \longrightarrow x\mathrm{Li}^{+} + x e^{-} + 6\mathrm{C}$
   • ক্যাথোডে বিজারণ: বহিবর্তনী দিয়ে ইলেকট্রন ক্যাথোডে আসে এবং তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্য দিয়ে আগত $\mathrm{Li}^{+}$ আয়ন $\mathrm{CoO}_{2}$-এর সাথে যুক্ত হয়ে $\mathrm{LiCoO}_{2}$ গঠন করে।
     $\mathrm{Li}_{1-x}\mathrm{CoO}_{2} + x\mathrm{Li}^{+} + x e^{-} \longrightarrow \mathrm{LiCoO}_{2}$
   • সামগ্রিক বিক্রিয়া: $\mathrm{Li}_{x}\mathrm{C}_{6} + \mathrm{Li}_{1-x}\mathrm{CoO}_{2} \longrightarrow 6\mathrm{C} + \mathrm{LiCoO}_{2}$

   চার্জিং (Charging) প্রক্রিয়া:
   বাহ্যিক বিদ্যুৎ উৎসের সাথে সংযোগ করে কোষটিকে রিচার্জ করার সময় প্রক্রিয়াটি উল্টোভাবে সংঘটিত হয়।

   • অ্যানোডে (এখন ক্যাথোড হিসেবে কাজ করে) বিজারণ: $\mathrm{Li}^{+}$ আয়নগুলো পুনরায় অ্যানোডে ফিরে গিয়ে ইলেকট্রন গ্রহণ করে গ্রাফাইটের স্তরে প্রবেশ করে।
     $6\mathrm{C} + x\mathrm{Li}^{+} + x e^{-} \longrightarrow \mathrm{Li}_{x}\mathrm{C}_{6}$
   • ক্যাথোডে (এখন অ্যানোড হিসেবে কাজ করে) জারণ: ক্যাথোডের $\mathrm{LiCoO}_{2}$ থেকে $\mathrm{Li}^{+}$ আয়ন মুক্ত হয় এবং ইলেকট্রন ত্যাগ করে।
     $\mathrm{LiCoO}_{2} \longrightarrow \mathrm{Li}_{1-x}\mathrm{CoO}_{2} + x\mathrm{Li}^{+} + x e^{-}$
   • সামগ্রিক বিক্রিয়া: $6\mathrm{C} + \mathrm{LiCoO}_{2} \longrightarrow \mathrm{Li}_{x}\mathrm{C}_{6} + \mathrm{Li}_{1-x}\mathrm{CoO}_{2}$
4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ১নং উপাদানগুলো নিয়ে গঠিত কোষটি হলো লেড স্টোরেজ ব্যাটারি এবং ৩নং উপাদানগুলো নিয়ে গঠিত কোষটি হলো হাইড্রোজেন-অক্সিজেন ফুয়েল সেল। এই দুটির মধ্যে ৩নং উপাদান দ্বারা গঠিত কোষ ($\mathrm{H}_{2}-\mathrm{O}_{2}$ ফুয়েল সেল) অধিক পরিবেশবান্ধব। নিম্নে তুলনামূলক বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. ১নং কোষ (লেড স্টোরেজ ব্যাটারি):

   • এই কোষে তড়িৎদ্বার হিসেবে লেড ($\mathrm{Pb}$) ও লেড ডাই-অক্সাইড ($\mathrm{PbO}_{2}$) এবং তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসেবে ঘন সালফিউরিক অ্যাসিড ($\mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4}$) ব্যবহৃত হয়।
   • লেড একটি ভারী ও মারাত্মক বিষাক্ত ধাতু। ব্যবহারের পর ব্যাটারি যথাযথভাবে নষ্ট বা রিসাইকেল না করলে লেড ও এর যৌগ মাটি ও পানির সংস্পর্শে এসে বাস্তুতন্ত্রকে বিষাক্ত করে তোলে এবং মানবদেহে নার্ভাস সিস্টেম ও কিডনির মারাত্মক ক্ষতি করে।
   • ক্ষতিকর সালফিউরিক অ্যাসিড লিকেজের মাধ্যমে পরিবেশ ও ত্বকের ক্ষতি হতে পারে।
   • চার্জিংয়ের সময় উৎপন্ন বিভিন্ন গ্যাস এবং অ্যাসিড ধোঁয়া বায়ুমণ্ডলের দূষণ ঘটায়।

   ২. ৩নং কোষ ($\mathrm{H}_{2}-\mathrm{O}_{2}$ ফুয়েল সেল):

   • এই কোষে জ্বালানি হিসেবে হাইড্রোজেন গ্যাস এবং জারক হিসেবে অক্সিজেন গ্যাস ব্যবহৃত হয়।
   • এর তড়িৎ রাসায়নিক বিক্রিয়ায় উৎপাদ হিসেবে কেবল বিশুদ্ধ পানি ($\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$) এবং বিদ্যুৎ শক্তি উৎপন্ন হয়:
     $2\mathrm{H}_{2} + \mathrm{O}_{2} \longrightarrow 2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$
   • এতে কোনো প্রকার ক্ষতিকর গ্যাস (যেমন $\mathrm{CO}_{2}, \mathrm{SO}_{x}, \mathrm{NO}_{x}$) বা বিষাক্ত ভারী ধাতব বর্জ্য নির্গত হয় না।
   • উপজাত হিসেবে প্রাপ্ত পানি পানযোগ্য ও ব্যবহারের উপযোগী। এর কর্মদক্ষতাও অত্যন্ত উচ্চ (প্রায় ৬০-৭০%) এবং এটি নিঃশব্দে কাজ করে বলে শব্দদূষণও হয় না।

   অতএব, কোনো প্রকার দূষণকারী বা ক্ষতিকর উপজাত তৈরি না করায় লেড স্টোরেজ ব্যাটারির তুলনায় হাইড্রোজেন-অক্সিজেন ফুয়েল সেল নিশ্চিতভাবেই অধিক পরিবেশবান্ধব।