রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একই পরমাণুর যেকোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান কখনো একই হতে পারে না; অন্তত একটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান অবশ্যই ভিন্ন হবে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি উভমুখী বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় বাহ্যিকভাবে কোনো পরিবর্তন দৃশ্যমান না হলেও আণবিক পর্যায়ে সম্মুখমুখী ও পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়া যুগপৎভাবে সমান গতিতে চলতে থাকে। সাম্যাবস্থায় সম্মুখ বিক্রিয়ার বেগ এবং পশ্চাৎ বিক্রিয়ার বেগ সমান হওয়ায় বিক্রিয়ক ও উৎপাদের ঘনমাত্রার কোনো পরিবর্তন হয় না। বিক্রিয়াটি কোনো অবস্থাতেই সম্পূর্ণরূপে থেমে যায় না। তাই রাসায়নিক সাম্যাবস্থাকে গতিশীল সাম্যাবস্থা বলা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে 'A' মৌলটির পারমাণবিক সংখ্যা 16, সুতরাং এটি হলো সালফার (S)।
   হুন্ডের নীতি অনুসারে, সমশক্তিসম্পন্ন বিভিন্ন অরবিটালে ইলেকট্রন প্রবেশের সময় তারা প্রথমে একটি করে অরবিটাল দখল করে এবং তাদের স্পিন একমুখী হয়। পরবর্তীতে অতিরিক্ত ইলেকট্রন থাকলে তা বিপরীত স্পিনে জোড় বাঁধে।

   সালফারের (S, Z=16) সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস:
   S (16) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

   এখানে 3p উপশক্তিস্তরের তিনটি সমশক্তিসম্পন্ন অরবিটাল রয়েছে: 3p_x, 3p_y এবং 3p_z।
   হুন্ডের নীতি প্রয়োগ করে 3p উপশক্তিস্তরের 4টি ইলেকট্রন বিন্যস্ত হয়:
   প্রথমে 3p_x, 3p_y এবং 3p_z অরবিটালে একটি করে একই স্পিনের (ধরি, ↑) ইলেকট্রন প্রবেশ করে: 3p_x¹ 3p_y¹ 3p_z¹।
   এরপর অবশিষ্ট চতুর্থ ইলেকট্রনটি বিপরীত স্পিনে (↓) প্রথম অরবিটালে অর্থাৎ 3p_x-এ প্রবেশ করে জোড় গঠন করে।

   অতএব, হুন্ডের নীতি অনুযায়ী S-এর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো:
   S (16) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p_x² 3p_y¹ 3p_z¹
   এভাবে হুন্ডের নীতি প্রয়োগের মাধ্যমে সালফারে দুটি বিজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতি স্পষ্টভাবে বোঝা যায়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে B মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা 24 (ক্রোমিয়াম, Cr) এবং C মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা 26 (আয়রন, Fe)।

   B (Cr)-এর ইলেকট্রন সংখ্যা = 24
   C²⁺ (Fe²⁺) আয়নের ইলেকট্রন সংখ্যা = 26 - 2 = 24
   উভয়েরই মোট ইলেকট্রন সংখ্যা 24 হলেও এদের ইলেকট্রন বিন্যাস ভিন্ন। নিচে এর কারণ বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. B (Cr, 24)-এর ইলেকট্রন বিন্যাস:
   আউফবাউ নীতি অনুযায়ী প্রত্যাশিত ইলেকট্রন বিন্যাস 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁴ 4s² হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু d-উপস্তর অর্ধপূর্ণ (d⁵) অবস্থায় অধিক স্থিতিশীলতা অর্জন করে। ফলে অধিক স্থিতিশীলতা অর্জনের জন্য 4s অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন 3d অরবিটালে স্থানান্তরিত হয়।
   ফলে Cr-এর ইলেকট্রন বিন্যাস হয়:
   Cr (24) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹

   ২. C²⁺ (Fe²⁺)-এর ইলেকট্রন বিন্যাস:
   প্রশমিত Fe (26)-এর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো:
   Fe (26) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²
   যখন Fe পরমাণু দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে Fe²⁺ আয়নে পরিণত হয়, তখন সর্ববহিস্থ স্তর অর্থাৎ 4s অরবিটাল থেকে 2টি ইলেকট্রন অপসারিত হয়।
   ফলে Fe²⁺-এর ইলেকট্রন বিন্যাস হয়:
   Fe²⁺ = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s⁰ বা [Ar] 3d⁶

   দেখা যাচ্ছে যে, ক্রোমিয়াম পরমাণুতে বহিঃস্থ শক্তিস্তরে 3d⁵ 4s¹ বিন্যাস বিদ্যমান, যেখানে Fe²⁺ আয়নে বহিঃস্থ স্তরে 3d⁶ 4s⁰ বিন্যাস বিদ্যমান।
   সুতরাং, B এবং C²⁺ উভয়ের ইলেকট্রন সংখ্যা 24 হলেও অরবিটালের স্থিতিশীলতা এবং ক্যাটায়ন গঠনের সময় সর্ববহিঃস্থ 4s অরবিটাল থেকে ইলেকট্রন নির্গমনের কারণে এদের ইলেকট্রন বিন্যাস ভিন্ন হয়।