রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে পাতন প্রক্রিয়ায় পরস্পর দ্রবণীয় এবং কাছাকাছি স্ফুটনাঙ্কবিশিষ্ট (স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্য ৪০°C এর কম) দুই বা ততোধিক তরলের মিশ্রণকে আংশিক পাতন কলাম ব্যবহারের মাধ্যমে তাপ প্রয়োগে বাষ্পীভূত ও ঘনীভূত করে উপাদানগুলোকে পৃথক করা হয়, তাকে আংশিক পাতন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কস্টিক সোডা (NaOH) একটি তীব্র ক্ষার এবং কাচ হলো মূলত সোডিয়াম ও ক্যালসিয়াম সিলিকেটের মিশ্রণ, যার প্রধান উপাদান সিলিকন ডাই-অক্সাইড (SiO₂)।

   কস্টিক সোডার জলীয় দ্রবণ কাচের সংস্পর্শে এলে এটি কাচের উপাদানের (SiO₂) সাথে ধীরে ধীরে বিক্রিয়া করে দ্রবণীয় সোডিয়াম সিলিকেট (Na₂SiO₃) এবং পানি তৈরি করে:
   2NaOH + SiO₂ → Na₂SiO₃ + H₂O

   এর ফলে কাচের পাত্রের ভেতরের মসৃণতা নষ্ট হয়ে যায়, পাত্র ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং কাচের ছিপিসহ বোতলের মুখ স্থায়ীভাবে আটকে যেতে পারে। দ্রবণটিও দূষিত হয়ে পড়ে। তাই কস্টিক সোডা দ্রবণকে কাচের বোতলে সংরক্ষণ না করে প্লাস্টিকের বোতলে রাখা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ছক অনুযায়ী, X মৌলটি ৩য় পর্যায় এবং ১৩ নম্বর গ্রুপে অবস্থিত। সুতরাং মৌলটি হলো অ্যালুমিনিয়াম (Al), যার পারমাণবিক সংখ্যা ১৩।

   Al (13) এর ইলেকট্রন বিন্যাস:
   Al (13) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

   এখানে সর্বশেষ শক্তিস্তর n = 3 এবং সর্বশেষ অরবিটালসমূহ হলো 3s ও 3p।
   সর্বশেষ শক্তিস্তরের ৩টি ইলেকট্রনের জন্য চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার (প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n, সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l, চৌম্বক কোয়ান্টাম সংখ্যা m, এবং স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা s) মান নিম্নরূপ:

   ১. ১১তম ইলেকট্রন (3s¹ এর জন্য):
   n = 3, l = 0, m = 0, s = +½

   ২. ১২তম ইলেকট্রন (3s² এর জন্য):
   n = 3, l = 0, m = 0, s = -½

   ৩. ১৩তম ইলেকট্রন (সর্বশেষ ইলেকট্রন, 3p¹ এর জন্য):
   n = 3, l = 1, m = -1 (অথবা 0, +1), s = +½

   অতএব, অ্যালুমিনিয়ামের যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রনগুলোর কোয়ান্টাম সংখ্যা পলির বর্জন নীতি মেনে চলে এবং কোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান একই নয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে:

   • X মৌলটি ৩য় পর্যায় ও ১৩ নং গ্রুপের, অর্থাৎ অ্যালুমিনিয়াম (Al)
   • Y মৌলটি ২য় পর্যায় ও ১৫ নং গ্রুপের, অর্থাৎ নাইট্রোজেন (N)
   • Z মৌলটি ৩য় পর্যায় ও ১৭ নং গ্রুপের, অর্থাৎ ক্লোরিন (Cl)

   Z (Cl) এর সাথে X (Al) ও Y (N) পৃথকভাবে যুক্ত হয়ে যথাক্রমে অ্যালুমিনিয়াম ট্রাইক্লোরাইড (AlCl₃) এবং নাইট্রোজেন ট্রাইক্লোরাইড (NCl₃) গঠন করে। উভয় যৌগেই X ও Y এর যোজনী ৩ হলেও এদের অণুর আকৃতি ভিন্ন। নিম্নে কারণ ব্যাখ্যা করা হলো:

   ১. AlCl₃ অণুর আকৃতি:
   Al (13) এর উত্তেজিত অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p_x¹ 3p_y¹।
   এখানে কেন্দ্রীয় Al পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে একটি s এবং দুটি p অরবিটালের মিশ্রণে sp² সংকরণ ঘটে। তিনটি সমতুল্য sp² সংকর অরবিটাল তিনটি ক্লোরিন পরমাণুর p-অরবিটালের সাথে তিনটি সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে। AlCl₃-এ কোনো নিঃসঙ্গ ইলেকট্রনজোড় (lone pair) থাকে না (bond pair = 3, lone pair = 0)। ফলে বিকর্ষণ সর্বনিম্ন রাখতে বন্ধন কোণ ১২০° হয় এবং অণুটির আকৃতি সমতলীয় ত্রিকোণাকার (Trigonal planar) হয়।

   ২. NCl₃ অণুর আকৃতি:
   N (7) এর ইলেকট্রন বিন্যাস: 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹।
   এখানে কেন্দ্রীয় N পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে একটি s এবং তিনটি p অরবিটালের মিশ্রণে sp³ সংকরণ ঘটে। চারটি sp³ সংকর অরবিটালের মধ্যে তিনটি বিজোড় ইলেকট্রন তিনটি ক্লোরিনের সাথে তিনটি সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে এবং অপর একটি সংকর অরবিটালে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন (lone pair) বিদ্যমান থাকে (bond pair = 3, lone pair = 1)।
   VSEPR তত্ত্ব অনুযায়ী, lone pair - bond pair বিকর্ষণ bond pair - bond pair বিকর্ষণের চেয়ে বেশি। এই অতিরিক্ত বিকর্ষণের কারণে বন্ধন কোণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ ১০৯.৫° থেকে সংকুচিত হয়ে প্রায় ১০৭° হয় এবং অণুর আকৃতি ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় (Trigonal pyramidal) রূপ নেয়।

   সুতরাং, সংকরণ ও নিঃসঙ্গ ইলেকট্রনজোড়ের উপস্থিতির পার্থক্যের কারণে একই যোজনী প্রদর্শন করা সত্ত্বেও AlCl₃ সমতলীয় ত্রিকোণাকার এবং NCl₃ ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয়।