রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উত্তেজিত বা শক্তিপ্রাপ্ত গ্যাসীয় পরমাণুর ইলেকট্রন উচ্চ শক্তিস্তর থেকে নিম্ন শক্তিস্তরে স্থানান্তরের সময় নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের যে বিকিরণ ঘটে, তার ফলে প্রিজম বা বর্ণালিবীক্ষণ যন্ত্রে যে বিচ্ছিন্ন বা আলাদা আলাদা উজ্জ্বল রেখার সমাবেশ পাওয়া যায়, তাকে রেখা বর্ণালি (Line spectrum) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, B হলো ২য় পর্যায়ের ১৫ নম্বর গ্রুপের মৌল নাইট্রোজেন (N) এবং D হলো ৩য় পর্যায়ের ১৫ নম্বর গ্রুপের মৌল ফসফরাস (P)। সুতরাং, $\mathrm{HBO}_{3}$ হলো $\mathrm{HNO}_{3}$ (নাইট্রিক অ্যাসিড) এবং $\mathrm{H}_{3}\mathrm{DO}_{4}$ হলো $\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}$ (ফসফরিক অ্যাসিড)।

   উভয় অক্সিঅ্যাসিডের কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ মান নির্ণয় করলে দেখা যায়:
   $\mathrm{HNO}_{3}$-এ $\mathrm{N}$-এর জারণ মান = $+5$
   $\mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}$-এ $\mathrm{P}$-এর জারণ মান = $+5$

   অক্সিঅ্যাসিডসমূহে কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ মান সমান হলে, যে কেন্দ্রীয় পরমাণুর আকার অপেক্ষাকৃত ছোট এবং তড়িৎ-ঋণাত্মকতা বেশি, তার ধনাত্মক চার্জের ঘনত্ব তত বেশি হয়। ফলে সেটি $\mathrm{O}-\mathrm{H}$ বন্ধনের বন্ধনজোড় ইলেকট্রনকে নিজের দিকে বেশি আকর্ষণ করে এবং খুব সহজে প্রোটন ($\mathrm{H}^{+}$) দান করতে পারে।

   যেহেতু নাইট্রোজেনের (N) পারমাণবিক আকার ফসফরাসের (P) চেয়ে ছোট, তাই $\mathrm{HNO}_{3}$-এ কেন্দ্রীয় পরমাণুর চার্জ ঘনত্ব বেশি। ফলে $\mathrm{HNO}_{3}$ সহজেই জলীয় দ্রবণে প্রোটন ত্যাগ করে। এজন্য $\mathrm{H}_{3}\mathrm{DO}_{4}$ অপেক্ষা $\mathrm{HBO}_{3}$ অধিক অম্লীয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, A হলো পর্যায় সারণির ২য় পর্যায়ের ১৪ নম্বর গ্রুপের মৌল কার্বন (C)। অতএব, অসম্পৃক্ত $\mathrm{A}_{2}\mathrm{H}_{4}$ যৌগটি হলো ইথিন বা ইথিলিন ($\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}$)।

   $\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}$ যৌগের আণবিক গঠন ও সংকরায়ন:
   ১. কার্বনের সংকরায়ন: ইথিন অণুতে প্রতিটি কার্বন পরমাণু $\mathrm{sp}^{2}$ সংকরিত। উত্তেজিত অবস্থায় কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো:
   $\mathrm{C}^* (6) = 1s^2 \; 2s^1 \; 2p_x^1 \; 2p_y^1 \; 2p_z^1$
   এখানে একটি $2s$ এবং দুটি $2p$ ($2p_x, 2p_y$) অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে তিনটি সমশক্তির $\mathrm{sp}^{2}$ সংকর অরবিটাল গঠন করে এবং একটি $2p_z$ অরবিটাল অসংকরিত অবস্থায় সমতলের সাথে লম্বভাবে থেকে যায়।

   ২. বন্ধন গঠন:

   • দুটি কার্বন পরমাণুর একটি করে $\mathrm{sp}^{2}$ সংকর অরবিটালের মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে একটি শক্তিশালী কার্বন-কার্বন সিগমা ($\mathrm{C-C} \; \sigma$) বন্ধন তৈরি হয়।
   • প্রতিটি কার্বনের অবশিষ্ট দুটি $\mathrm{sp}^{2}$ সংকর অরবিটাল দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে মুখোমুখি অধিক্রমণ করে মোট চারটি $\mathrm{C-H} \; \sigma$ বন্ধন তৈরি করে।
   • উভয় কার্বনের অসংকরিত $2p_z$ অরবিটাল দুটি সমান্তরালভাবে থেকে পাশাপাশি অধিক্রমণের মাধ্যমে একটি কার্বন-কার্বন পাই ($\mathrm{C-C} \; \pi$) বন্ধন গঠন করে।

   ৩. আণবিক জ্যামিতি: সংকর অরবিটালগুলো পরস্পর $120^\circ$ কোণে একই সমতলে বিন্যস্ত থাকে। ফলে ইথিন একটি সমতলীয় ত্রিকোণাকার (Planar triangular) কাঠামো বিশিষ্ট অণু এবং এর বন্ধন কোণ ($\angle\mathrm{H-C-H}$ ও $\angle\mathrm{H-C-C}$) প্রায় $120^\circ$ (নির্দিষ্টভাবে $117.6^\circ$ ও $121.3^\circ$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, B হলো নাইট্রোজেন (N) এবং M হলো অক্সিজেন (O)। এদের হাইড্রাইড যৌগ দুটি হলো যথাক্রমে অ্যামোনিয়া ($\mathrm{NH}_{3}$) এবং পানি ($\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$)।

   $\mathrm{NH}_{3}$ ও $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ যৌগের স্ফুটনাংক একই হবে না; পানির স্ফুটনাংক অ্যামোনিয়া অপেক্ষা অনেক বেশি। এর কারণসমূহ নিচে বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. তড়িৎ-ঋণাত্মকতার পার্থক্য:
   অক্সিজেনের তড়িৎ-ঋণাত্মকতা ($3.5$) নাইট্রোজেনের তড়িৎ-ঋণাত্মকতা ($3.0$) অপেক্ষা বেশি। ফলে $\mathrm{O-H}$ বন্ধন $\mathrm{N-H}$ বন্ধন অপেক্ষা অধিক পোলার হয়। এ কারণে $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$-তে গঠিত আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন $\mathrm{NH}_{3}$-এর হাইড্রোজেন বন্ধনের তুলনায় অনেক বেশি শক্তিশালী।

   ২. হাইড্রোজেন বন্ধনের সংখ্যা:

   • প্রতিটি $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ অণুতে দুটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় এবং দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু থাকে। ফলে একটি পানির অণু অন্য চারটি পানির অণুর সাথে চারটি হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে একটি সুদৃঢ় ত্রিমাত্রিক জালিকা গঠন করে।
   • পক্ষান্তরে, $\mathrm{NH}_{3}$ অণুতে তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণু থাকলেও কেন্দ্রীয় নাইট্রোজেন পরমাণুতে কেবল একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় থাকে। এর ফলে অণু প্রতি গড়ে একটিমাত্র কার্যকর হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হতে পারে এবং এটি শিকল বা দ্বিমাত্রিক কাঠামো তৈরি করে।

   ৩. স্ফুটনাংকের তুলনা:
   অধিক শক্তিশালী এবং অধিক সংখ্যক হাইড্রোজেন বন্ধন থাকার কারণে পানির অণুসমূহকে একে অপর থেকে পৃথক করতে অনেক বেশি তাপশক্তির প্রয়োজন হয়। ফলে পানির স্ফুটনাংক কক্ষ তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি অর্থাৎ $100^\circ\mathrm{C}$ এবং এটি স্বাভাবিক অবস্থায় তরল। অপরদিকে, অ্যামোনিয়ার হাইড্রোজেন বন্ধন দুর্বল হওয়ায় এর স্ফুটনাংক অনেক কম ($-33.34^\circ\mathrm{C}$) এবং এটি কক্ষ তাপমাত্রায় গ্যাসীয়।

   সুতরাং, B ও M এর হাইড্রাইড যৌগের স্ফুটনাংক কখনোই একই হবে না।