রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একই মৌলের একাধিক পরমাণু নিজেদের মধ্যে সমযোজী বন্ধনের মাধ্যমে যুক্ত হয়ে বিভিন্ন আকার ও দৈর্ঘ্যের দীর্ঘ শিকল বা বলয় গঠন করার ক্ষমতা বা ধর্মকে ক্যাটেনেশন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ফ্রিডেল-ক্রাফট বিক্রিয়ায় লুইস এসিড হিসেবে অনার্দ্র AlCl₃ ব্যবহৃত হয়, যা হ্যালোঅ্যালকেন বা অ্যাসাইল হ্যালাইড থেকে হ্যালাইড আয়ন গ্রহণ করে শক্তিশালী ইলেকট্রোফাইল (যেমন: কার্বোক্যাটায়ন) তৈরি করে। কিন্তু আর্দ্র AlCl₃ ব্যবহার করলে তা পানির সাথে বিক্রিয়া করে আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়ে Al(OH)₃ ও HCl উৎপন্ন করে এবং পানির অণুর সাথে সন্নিবেশ বন্ধন তৈরি করে AlCl₃-এর লুইস এসিডের সক্রিয়তা বা কার্যকারিতা নষ্ট করে দেয়। ফলে ইলেকট্রোফাইল সৃষ্টি হতে পারে না এবং বিক্রিয়াটি সংঘটিত হয় না। একারণে ফ্রিডেল-ক্রাফট বিক্রিয়ায় আর্দ্র AlCl₃ ব্যবহার করা যায় না।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের Q পাত্রে AlCl₃ দ্রবণ উপস্থিত।
   ক্যাথোডে সংঘটিত বিক্রিয়া:
   $\text{Al}^{3+} + 3e^- \rightarrow \text{Al}$

   এখানে,
   ধাতু Al এর পারমাণবিক ভর, $M = 27\text{ g/mol}$
   যোজ্যতা, $e = 3$
   ধাতুর ভর, $W = 1.2\text{ g}$
   বিদ্যুৎ প্রবাহ, $I = 4000\text{ mA} = 4\text{ A}$
   ফ্যারাডে ধ্রুবক, $F = 96500\text{ C/mol}$
   প্রয়োজনীয় সময় = $t$

   ফ্যারাডের প্রথম সূত্রানুসারে,
   $W = \frac{M I t}{e F}$
   বা, $t = \frac{W \cdot e \cdot F}{M \cdot I}$
   বা, $t = \frac{1.2 \times 3 \times 96500}{27 \times 4}$
   বা, $t = \frac{347400}{108} \approx 3216.67\text{ s} = 53.61\text{ মিনিট}$

   অতএব, Q পাত্রে 1.2 g ধাতু জমা করতে প্রায় 3216.67 সেকেন্ড বা 53.61 মিনিট বিদ্যুৎ চালনা করতে হবে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের Q পাত্রের দ্রবণটি হলো $\text{AlCl}_3$ দ্রবণ (অর্থাৎ $\text{Al}^{3+}$ আয়ন বিশিষ্ট দ্রবণ)।
   দেওয়া আছে:
   $E^{\circ}_{\text{Al}/\text{Al}^{3+}} = +1.66\text{ V} \implies E^{\circ}_{\text{Al}^{3+}/\text{Al}} = -1.66\text{ V}$
   $E^{\circ}_{\text{Mg}/\text{Mg}^{2+}} = +2.30\text{ V}$
   $E^{\circ}_{\text{Fe}/\text{Fe}^{2+}} = +0.44\text{ V}$

   কোনো পাত্রে দ্রবণ রাখা যাবে কিনা তা নির্ভর করে পাত্র ও দ্রবণের মধ্যে স্বতঃস্ফূর্ত জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া ঘটে কি না তার ওপর। কোষের প্রমাণ তড়িৎচালক বল ($E^{\circ}_{\text{cell}}$) ধনাত্মক হলে বিক্রিয়াটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটবে এবং পাত্রটি ক্ষয়প্রাপ্ত হবে, ফলে ঐ পাত্রে দ্রবণ রাখা যাবে না।

   ১. দ্রবণটি ম্যাগনেসিয়াম (Mg) পাত্রে রাখার ক্ষেত্রে:
   এখানে পাত্র (Mg) অ্যানোড হিসেবে জারিত হবে এবং দ্রবণের $\text{Al}^{3+}$ আয়ন বিজারিত হবে।
   কোষ বিক্রিয়া: $3\text{Mg} + 2\text{Al}^{3+} \rightarrow 3\text{Mg}^{2+} + 2\text{Al}$
   কোষের মোট প্রমাণ বিভব:
   $E^{\circ}_{\text{cell}} = E^{\circ}_{\text{Mg}/\text{Mg}^{2+}} + E^{\circ}_{\text{Al}^{3+}/\text{Al}} = +2.30\text{ V} + (-1.66\text{ V}) = +0.64\text{ V}$
   যেহেতু $E^{\circ}_{\text{cell}} > 0$, তাই Mg পাত্র ও দ্রবণের মধ্যে বিক্রিয়াটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে সংঘটিত হবে। ফলে Mg পাত্রটি ক্ষয়প্রাপ্ত বা ছিদ্র হয়ে যাবে। তাই ম্যাগনেসিয়াম পাত্রে $\text{AlCl}_3$ দ্রবণ রাখা যাবে না।

   ২. দ্রবণটি আয়রন (Fe) পাত্রে রাখার ক্ষেত্রে:
   এখানে Fe পাত্র অ্যানোড হিসেবে জারিত এবং $\text{Al}^{3+}$ আয়ন বিজারিত হলে কোষ বিভব:
   $E^{\circ}_{\text{cell}} = E^{\circ}_{\text{Fe}/\text{Fe}^{2+}} + E^{\circ}_{\text{Al}^{3+}/\text{Al}} = +0.44\text{ V} + (-1.66\text{ V}) = -1.22\text{ V}$
   যেহেতু $E^{\circ}_{\text{cell}} < 0$, তাই Fe পাত্র ও $\text{Al}^{3+}$ দ্রবণের মধ্যে কোনো স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া ঘটবে না এবং Fe পাত্রটি অক্ষত থাকবে।

   অতএব, গাণিতিক বিশ্লেষণ থেকে দেখা যায় যে, Q পাত্রের দ্রবণটি ম্যাগনেসিয়াম পাত্রে না রেখে আয়রন (Fe) পাত্রে রাখা যৌক্তিক।