রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারদিকে যে ত্রিমাত্রিক অঞ্চলে ইলেকট্রন পাওয়ার সম্ভাবনা শূন্য (বা সর্বনিম্ন), তাকে নোড বা নোডাল তল বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   মিথেন ($CH_4$) অণুতে কার্বন ও হাইড্রোজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য খুবই কম (কার্বনের ২.৫ এবং হাইড্রোজেনের ২.১, পার্থক্য ০.৪), যার ফলে $C-H$ বন্ধনগুলো প্রায় অপোলার হয়। এছাড়া $CH_4$ অণুটি সুষম চতুস্তলকীয় জ্যামিতিক কাঠামোর অধিকারী। এই প্রতিসম কাঠামোর কারণে চারটি $C-H$ বন্ধনের ডাইপোল মোমেন্টের লব্ধি বা নিট ডাইপোল মোমেন্ট শূন্য ($\mu = 0$) হয়। কোনো স্থায়ী ডাইপোল না থাকায় $CH_4$ একটি অপোলার অণু।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের লেখচিত্র অনুযায়ী,
   L মৌলটির পারমাণবিক সংখ্যা ৭, অর্থাৎ এটি নাইট্রোজেন ($N$)।
   M মৌলটির পারমাণবিক সংখ্যা ১, অর্থাৎ এটি হাইড্রোজেন ($H$)।
   অতএব, L ও M দ্বারা গঠিত যৌগটি হলো অ্যামোনিয়া ($NH_3$), যার কেন্দ্রীয় পরমাণু হলো নাইট্রোজেন ($N$)।

   নাইট্রোজেনের স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   $_7N \rightarrow 1s^2 \ 2s^2 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1 \ 2p_z^1$

   $NH_3$ অণু গঠনের সময় নাইট্রোজেনের যোজ্যতা স্তরের একটি $2s$ এবং তিনটি $2p$ ($2p_x, 2p_y, 2p_z$) অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে সমশক্তির চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটাল তৈরি করে।

   এই চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মধ্যে তিনটিতে একটি করে বিজোড় ইলেকট্রন থাকে এবং চতুর্থটিতে একজোড়া নিঃসঙ্গ বা মুক্তজোড় ইলেকট্রন ($lone \ pair$) থাকে। নাইট্রোজেনের তিনটি একক ইলেকট্রনযুক্ত $sp^3$ সংকর অরবিটাল তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে মুখোমুখি অধিক্রমণ করে তিনটি $N-H$ সিগমা ($\sigma$) বন্ধন গঠন করে।

   মুক্তজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে VSEPR তত্ত্বানুসারে মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণের ফলে অণুটির আকৃতি আদর্শ চতুস্তলকীয় না হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয় এবং বন্ধন কোণ $109.5^\circ$ থেকে হ্রাস পেয়ে $107^\circ$ হয়। অতএব, উদ্দীপকের যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেনে $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের লেখচিত্র অনুযায়ী:

   • M হলো হাইড্রোজেন ($H$, পারমাণবিক সংখ্যা ১)
   • T হলো অক্সিজেন ($O$, পারমাণবিক সংখ্যা ৮)
   • A হলো সালফার ($S$, পারমাণবিক সংখ্যা ১৬)

   অতএব, M ও T দ্বারা গঠিত যৌগটি হলো পানি ($H_2O$) এবং M ও A দ্বারা গঠিত যৌগটি হলো হাইড্রোজেন সালফাইড ($H_2S$)।

   কক্ষ তাপমাত্রায় এই যৌগদ্বয়ের ভৌত অবস্থা একই হবে না; কারণ সাধারণ তাপমাত্রায় $H_2O$ তরল হলেও $H_2S$ গ্যাসীয়। নিচে এর কারণ বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. পানি ($H_2O$) এর ভৌত অবস্থা:
   অক্সিজেনের আকার ছোট এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা অত্যন্ত উচ্চ (৩.৫)। এর ফলে $O-H$ বন্ধনের ইলেকট্রনজোড় অক্সিজেনের দিকে তীব্রভাবে আকর্ষিত হয়ে অণুতে শক্তিশালী পোলারিটি সৃষ্টি করে। ফলে একটি পানির অণুর ধনাত্মক হাইড্রোজেন প্রান্ত অপর পানির অণুর ঋণাত্মক অক্সিজেন প্রান্তের সাথে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে। এই শক্তিশালী বন্ধনের কারণে পানির অণুগুলো সংবদ্ধ অবস্থায় থাকে, ফলে সাধারণ তাপমাত্রায় পানি তরল অবস্থায় বিরাজ করে।

   ২. হাইড্রোজেন সালফাইড ($H_2S$) এর ভৌত অবস্থা:
   সালফারের আকার অক্সিজেনের চেয়ে বড় এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা অক্সিজেনের চেয়ে অনেক কম (২.৫), যা হাইড্রোজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতার (২.১) কাছাকাছি। তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য খুব কম হওয়ায় $H_2S$ অণুতে কার্যকর পোলারিটি তৈরি হয় না এবং অণুগুলোর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হতে পারে না। ফলে $H_2S$ অণুগুলোর মধ্যে কেবল দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল কার্যকর থাকে। এই দুর্বল আকর্ষণ বল সাধারণ তাপমাত্রার তাপীয় গতিকে অতিক্রম করতে পারে না, ফলে অণুগুলো বিচ্ছিন্ন থাকে এবং $H_2S$ গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।

   সুতরাং, আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের পার্থক্যের কারণে সাধারণ তাপমাত্রায় $H_2O$ তরল এবং $H_2S$ গ্যাসীয় হয়, অর্থাৎ যৌগদ্বয়ের ভৌত অবস্থা একই হবে না।