রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ২৫° সেলসিয়াস (বা ২৯৮ K) তাপমাত্রা ও ১ বায়ুমণ্ডলীয় চাপে কোনো ধাতুকে তার নিজস্ব আয়নযুক্ত ১ মোলার (1 M) ঘনমাত্রার দ্রবণে নিমজ্জিত করলে ধাতু ও তার দ্রবণের সংযোগস্থলে যে বিভব সৃষ্টি হয়, তাকে প্রমাণ তড়িৎদ্বার বিভব বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ব্রনস্টেড-লাউরি মতবাদ অনুসারে, কোনো এসিড প্রোটন (H+) বর্জন করে যে ক্ষারকে রূপান্তরিত হয়, তাকে ঐ এসিডের অনুবন্ধী ক্ষারক বলে। দুর্বল এসিডের ক্ষেত্রে বিয়োজন মাত্রা খুবই কম থাকে, অর্থাৎ এটি প্রোটন ত্যাগ করার পর উৎপন্ন অ্যানায়নটির বা অনুবন্ধী ক্ষারকের সাথে প্রোটনের প্রতি তীব্র আকর্ষণ বজায় থাকে। ফলে অনুবন্ধী ক্ষারকটি অতি দ্রুত প্রোটন গ্রহণ করে পুনরায় অবিয়োজিত এসিডে পরিণত হওয়ার প্রবণতা দেখায়। প্রোটন গ্রহণের এই উচ্চ আসক্তির কারণেই দুর্বল এসিডের অনুবন্ধী ক্ষারক তুলনামূলকভাবে সবল হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে P হলো কার্বলিক এসিড বা ফেনল (C6H5OH)। ফেনলকে Zn চূর্ণ সহযোগে উত্তপ্ত করলে বেনজিন (Q) উৎপন্ন হয়:
   C6H5OH + Zn --Δ--> C6H6 (Q) + ZnO

   বেনজিনকে অনার্দ্র FeCl3 প্রভাবকের উপস্থিতিতে Cl2 সহ বিক্রিয়া করালে ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ার মাধ্যমে ক্লোরোবেনজিন (R) উৎপন্ন হয়:
   C6H6 (Q) + Cl2 --(অনার্দ্র FeCl3)--> C6H5Cl (R) + HCl

   Q থেকে R তৈরির ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন ক্রিয়াকৌশল নিচে দেওয়া হলো:
   ১. ইলেকট্রোফাইল সৃষ্টি: অনার্দ্র FeCl3 লুইস এসিড হিসেবে ক্লোরিন অণুর সাথে বিক্রিয়া করে ক্লোরোনিয়াম আয়ন (Cl+) নামক ইলেকট্রোফাইল তৈরি করে।
   Cl-Cl + FeCl3 -> Cl+ + [FeCl4]-

   ২. সিগমা-কমপ্লেক্স বা কার্বোক্যাটায়ন সৃষ্টি: বেনজিন বলয়ের ডিলোক্যালাইজড π-ইলেকট্রন ইলেকট্রোফাইল (Cl+) কে আক্রমণ করে একটি মধ্যবর্তী অস্থায়ী সিগমা (σ) জটিল যৌগ বা অ্যারেনিয়াম আয়ন গঠন করে, যার ফলে বলয়ের অ্যারোমেটিক স্থিতিশীলতা সাময়িকভাবে বিঘ্নিত হয়।
   C6H6 + Cl+ -> [C6H6Cl]+ (সিগমা-কমপ্লেক্স)

   ৩. প্রোটন অপসারণ ও উৎপাদ গঠন: পূর্ববর্তী ধাপে উৎপন্ন [FeCl4]- আয়ন সিগমা-কমপ্লেক্স থেকে একটি প্রোটন (H+) গ্রহণ করে বেনজিন বলয়ের অ্যারোমেটিক সুস্থিতি ফিরিয়ে দেয় এবং প্রধান উৎপাদ ক্লোরোবেনজিন (R) গঠিত হয়। সাথে সাথে প্রভাবক FeCl3 পুনরুৎপাদিত হয়।
   [C6H6Cl]+ + [FeCl4]- -> C6H5Cl + HCl + FeCl3

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বিক্রিয়া অনুযায়ী, Q যৌগটি হলো বেনজিন (C6H6) এবং R যৌগটি হলো ক্লোরোবেনজিন (C6H5Cl)। বেনজিন এবং ক্লোরোবেনজিনের মধ্যে বেনজিনের (Q) নাইট্রেশন সহজে ঘটে। নিচে এর কারণ বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. নাইট্রেশন বিক্রিয়াটি মূলত একটি ইলেকট্রোফিলিক অ্যারোমেটিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া। বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব যত বেশি থাকে, ইলেকট্রোফাইল (NO2+) এর আক্রমণ তত দ্রুত ও সহজে সম্পন্ন হয়।

   ২. বেনজিন (Q) বলয়ে কোনো প্রতিস্থাপক না থাকায় এর ইলেকট্রন ঘনত্ব স্বাভাবিক ও প্রতিসম থাকে।

   ৩. অপরপক্ষে, ক্লোরোবেনজিনে (R) বেনজিন বলয়ের সাথে যুক্ত ক্লোরিন পরমাণুর রয়েছে তীব্র ঋণাত্মক আবেশীয় প্রভাব (-I effect) এবং নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল দ্বারা সৃষ্ট মেসোমেরিক বা রেজোন্যান্স প্রভাব (+M effect)।
   ক্লোরিনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা কার্বনের চেয়ে বেশি হওয়ায় -I প্রভাবের মাধ্যমে বলয় থেকে সিগমা (σ) বন্ধনের ইলেকট্রন নিজের দিকে টেনে নেয়। যদিও ক্লোরিনের মুক্তজোড় ইলেকট্রন বলয়ে প্রবেশ করে রেজোন্যান্স (+M) সৃষ্টি করে, তবুও ক্লোরিনের ক্ষেত্রে সামগ্রিকভাবে -I প্রভাব রেজোন্যান্স প্রভাবের চেয়ে শক্তিশালী হয়।

   ৪. এর ফলে ক্লোরিন বেনজিন বলয় থেকে ইলেকট্রন ঘনত্ব হ্রাস করে, অর্থাৎ এটি একটি 'বলয় নিষ্ক্রিয়কারী গ্রুপ' (deactivating group) হিসেবে কাজ করে।

   ক্লোরোবেনজিনের বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব স্বাভাবিক বেনজিনের তুলনায় কম থাকায় এতে নাইট্রোনিয়াম আয়ন (NO2+) সহজে আক্রমণ করতে পারে না। তাই ক্লোরোবেনজিনের (R) তুলনায় বেনজিনে (Q) নাইট্রেশন বিক্রিয়াটি অধিকতর দ্রুত ও সহজে ঘটে।