রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাত্ত্বিকভাবে যে তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসের আয়তন শূন্য হয়ে যায়, তাকে পরমশূন্য তাপমাত্রা বলে (এর মান -২৭৩.১৫°C বা ০ K)।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ইথাইনে কার্বন পরমাণুদ্বয় sp সংকরিত অবস্থায় থাকে। sp সংকরিত অরবিটালে 's' অরবিটালের চরিত্র ৫০%, যা sp2 (৩৩.৩৩%) বা sp3 (২৫%) অপেক্ষা বেশি।

   s-অরবিটালের চরিত্র বেশি হওয়ায় সংকর অরবিটালের ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের অধিক নিকটে ও দৃঢ়ভাবে আকর্ষিত থাকে, ফলে কার্বনের তড়িৎ-ঋণাত্মকতা বৃদ্ধি পায়। এর ফলে C-H বন্ধনের শেয়ারকৃত ইলেকট্রন কার্বন পরমাণু নিজের দিকে অধিক পরিমাণে টেনে নেয় এবং কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ধনটি যথেষ্ট পোলারায়িত হয়। এর ফলে জলীয় বা উপযুক্ত ক্ষারীয় মাধ্যমে হাইড্রোজেনটি সহজেই প্রোটন (H+) হিসেবে অপসারিত হতে পারে। তাই ইথাইন মৃদু অম্লধর্ম প্রদর্শন করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, ২ কার্বনবিশিষ্ট অ্যালকাইন A হলো ইথাইন (CH≡CH)। ইথাইনকে Fe নলের ভেতর দিয়ে ৪০০°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে বেনজিন (B) পাওয়া যায়:
   3CH≡CH -> C6H6 (B)
   বেনজিনকে গাঢ় H2SO4 এর উপস্থিতিতে ৬০°C তাপমাত্রায় HNO3 দ্বারা বিক্রিয়া করালে নাইট্রোবেনজিন (C) উৎপন্ন হয়:
   C6H6 + HNO3 -> C6H5NO2 (C) + H2O

   বেনজিন (B) থেকে নাইট্রোবেনজিন (C) তৈরির কৌশলটি তিনটি ধাপে সম্পন্ন হয়:

   ১ম ধাপ: ইলেকট্রোফাইল (নাইট্রোনিয়াম আয়ন, NO2+) সৃষ্টি:
   গাঢ় HNO3 এবং গাঢ় H2SO4 এর বিক্রিয়ায় ইলেকট্রনাকর্ষী বিকারক নাইট্রোনিয়াম আয়ন (NO2+) উৎপন্ন হয়।
   HNO3 + 2H2SO4 ⇌ NO2+ + H3O+ + 2HSO4-

   ২য় ধাপ: সিগমা (σ) কমপ্লেক্স বা কার্বোক্যাটায়ন গঠন:
   তৈরি হওয়া শক্তিশালী ইলেকট্রোফাইল (NO2+) বেনজিন বলয়ের π-ইলেকট্রনকে আক্রমণ করে একটি রেজোন্যান্স-স্থিতিশীল সিগমা কমপ্লেক্স (অ্যারেনিয়াম আয়ন) গঠন করে, যাতে বলয়ের অ্যারোমেটিক প্রকৃতি সাময়িকভাবে বিনষ্ট হয়।
   C6H6 + NO2+ -> [C6H6-NO2]+ (সিগমা কমপ্লেক্স)

   ৩য় ধাপ: প্রোটন অপসারণ ও অ্যারোমেটিসিটি পুনরুদ্ধার:
   প্রথম ধাপে উৎপন্ন ক্ষারক HSO4- সিগমা কমপ্লেক্স থেকে একটি প্রোটন (H+) গ্রহণ করে, ফলে বেনজিন বলয় তার π-ইলেকট্রন পুনরুদ্ধার করে নাইট্রোবেনজিন (C) এবং H2SO4 অনুঘটকটি পুনরুৎপন্ন হয়।
   [C6H6-NO2]+ + HSO4- -> C6H5NO2 + H2SO4

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক মতে, B হলো বেনজিন (C6H6)।
   B (বেনজিন)-কে অনার্দ্র AlCl3 এর উপস্থিতিতে CH3Cl সহ উত্তপ্ত করলে টলুইন (D) পাওয়া যায়।
   এবং B-কে গাঢ় HNO3 ও গাঢ় H2SO4 সহ ৬০°C এ উত্তপ্ত করলে নাইট্রোবেনজিন (C) উৎপন্ন হয়।
   অতএব, C হলো নাইট্রোবেনজিন (C6H5NO2) এবং D হলো টলুইন (C6H5CH3)।

   ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় C (নাইট্রোবেনজিন) এবং D (টলুইন)-এর মধ্যে D (টলুইন) অধিক সক্রিয়।

   কারণ বিশ্লেষণ:
   ১. টলুইন (D) এর সক্রিয়তা:
   টলুইনের বেনজিন বলয়ে মিথাইল মূলক (-CH3) যুক্ত থাকে। মিথাইল মূলক ইলেকট্রন প্রদানকারী মূলক। এটি ধনাত্মক আবেশীয় প্রভাব (+I effect) এবং হাইপারকনজুগেশনের (অনুরণন/রেজোন্যান্স) মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি করে। হাইপারকনজুগেশনের ফলে বেনজিন বলয়ের অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব উল্লেখযোগ্য পরিমাণে বৃদ্ধি পায়। ফলে আগত ইলেকট্রোফাইল সহজেই বলয়কে আক্রমণ করতে পারে। এ কারণে টলুইন একটি বলয় সক্রিয়কারী যৌগ।

   ২. নাইট্রোবেনজিন (C) এর সক্রিয়তা:
   নাইট্রোবেনজিনের বেনজিন বলয়ে নাইট্রো মূলক (-NO2) যুক্ত থাকে। নাইট্রোজেন ও অক্সিজেনের উচ্চ তড়িৎ-ঋণাত্মকতার কারণে -NO2 মূলক ঋণাত্মক মেসোমারিক প্রভাব (-M effect) এবং ঋণাত্মক আবেশীয় প্রভাবের (-I effect) মাধ্যমে অনুরণনের সাহায্যে বেনজিন বলয় থেকে π-ইলেকট্রন নিজের দিকে টেনে নেয়। রেজোন্যান্স কাঠামোগুলোতে দেখা যায় যে বেনজিন বলয়ের অর্থো এবং প্যারা অবস্থানে ধনাত্মক চার্জের সৃষ্টি হয়, ফলে পুরো বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব হ্রাস পায়। বলয় ইলেকট্রন ঘাটতিপূর্ণ হওয়ায় ইলেকট্রোফাইলের পক্ষে আক্রমণ করা অত্যন্ত কঠিন হয়ে পড়ে। তাই -NO2 হলো একটি বলয় নিষ্ক্রিয়কারী মূলক।

   অতএব, অনুরণন প্রভাব বিবেচনায় নাইট্রোবেনজিনে বলয় ইলেকট্রনহীন বা নিষ্ক্রিয় এবং টলুইনে বলয় ইলেকট্রনসমৃদ্ধ বা সক্রিয় হওয়ায় ইলেকট্রোনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় D (টলুইন) যৌগটি C (নাইট্রোবেনজিন) অপেক্ষা অধিক সক্রিয়।