রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারিদিকে যে ত্রিমাত্রিক স্থানে কোনো নির্দিষ্ট শক্তিস্তরের ইলেকট্রন পাওয়ার সম্ভাবনা সর্বাধিক (শতকরা ৯০-৯৫ ভাগ), তাকে অরবিটাল বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   রাসায়নিক সাম্যাবস্থা কেবলমাত্র উভমুখী বিক্রিয়ায় এবং আবদ্ধ পাত্রে অর্জিত হওয়া সম্ভব। খোলা পাত্রে বিক্রিয়া সংঘটিত হলে কোনো গ্যাসীয় উৎপাদ থাকলে তা পাত্র থেকে বাইরে চলে যায়, ফলে পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়া ঘটার সুযোগ থাকে না এবং বিক্রিয়াটি একমুখী হয়ে পড়ে। কিন্তু পাত্রটি বদ্ধ থাকলে কোনো উৎপাদ সিস্টেম ত্যাগ করতে পারে না। ফলে সম্মুখ ও পশ্চাৎ উভয় বিক্রিয়াই একই সাথে সংঘটিত হতে পারে এবং এক পর্যায়ে উভমুখী বিক্রিয়ার উভয় দিকের বেগ সমান হয়ে রাসায়নিক সাম্যাবস্থা প্রতিষ্ঠিত হয়। তাই বদ্ধ পাত্রেই রাসায়নিক সাম্যাবস্থা সৃষ্টি হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ছক অনুসারে, R মৌলটি ৩য় পর্যায় এবং ১৬ নম্বর গ্রুপের অন্তর্ভুক্ত। সুতরাং R মৌলটি হলো সালফার (₁₆S)।

   সালফারের স্বাভাবিক অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস:
   ₁₆S = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3pₓ² 3pᵧ¹ 3p_z¹
   স্বাভাবিক অবস্থায় এর 3p উপস্তরে ২টি অযুগ্ম বা বিজোড় ইলেকট্রন থাকে। ফলে এটি সাধারণত ২টি সমযোজী বন্ধন গঠন করে।

   কিন্তু সালফারের ৩য় শক্তিস্তরে ফাঁকা 3d অরবিটাল বিদ্যমান।
   উত্তেজিত অবস্থায় প্রথমে সালফারের 3pₓ অরবিটালের জোড় ইলেকট্রন ভেঙে একটি ইলেকট্রন 3d অরবিটালে উন্নীত হয়:
   ₁₆S* = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3pₓ¹ 3pᵧ¹ 3p_z¹ 3d_xy¹ (এখানে বিজোড় ইলেকট্রন ৪টি)

   আরও বেশি উত্তেজিত অবস্থায় (যেমন- অতি তড়িৎঋণাত্মক ফ্লুরিনের উপস্থিতিতে) 3s অরবিটালের জোড় ইলেকট্রন থেকেও একটি ইলেকট্রন অপর একটি 3d অরবিটালে স্থানান্তরিত হয়:
   ₁₆S** = 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3pₓ¹ 3pᵧ¹ 3p_z¹ 3d_xy¹ 3d_x²-y²¹

   এই দ্বিতীয় উত্তেজিত অবস্থায় সালফারের যোজ্যতা স্তরে ৬টি সমশক্তির অর্ধপূর্ণ (বিজোড় ইলেকট্রনযুক্ত) অরবিটাল সৃষ্টি হয়। এরা sp³d² সংকরায়ন প্রক্রিয়ায় অংশ নিয়ে ৬টি নতুন সংকর অরবিটাল গঠন করে, যা ৬টি একযোজী পরমাণুর (যেমন F) সাথে সমযোজী বন্ধন তৈরি করে SF₆ এর মতো অণু গঠন করতে পারে।
   এভাবেই R মৌলটি (সালফার) ৬টি বন্ধন গঠন করতে পারে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক থেকে পাই:
   Q হলো ১ম পর্যায় ও ১ নম্বর গ্রুপের মৌল, অর্থাৎ হাইড্রোজেন (H)।
   P হলো ২য় পর্যায় ও ১৫ নম্বর গ্রুপের মৌল, অর্থাৎ নাইট্রোজেন (N)।
   R হলো ৩য় পর্যায় ও ১৬ নম্বর গ্রুপের মৌল, অর্থাৎ সালফার (S)।
   অতএব, PQ₄⁺ আয়নটি হলো NH₄⁺ (অ্যামোনিয়াম আয়ন) এবং Q₂R যৌগটি হলো H₂S (হাইড্রোজেন সালফাইড)।

   NH₄⁺ এবং H₂S-এর বন্ধন কোণ একই হবে না। নিচে এদের বিশ্লেষণ তুলে ধরা হলো:

   ১. NH₄⁺ এর বন্ধন কোণ:
   NH₄⁺ আয়নে কেন্দ্রীয় পরমাণু N এর সংকরণ অবস্থা হলো sp³।
   N এর সর্ববহিস্থ স্তরে ৫টি ইলেকট্রনের মধ্যে একটি দান করে N⁺ এ পরিণত হওয়ায় এর বহিঃস্তরে ৪টি ইলেকট্রন থাকে, যা ৪টি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে ৪টি সমযোজী সিগমা বন্ধন গঠন করে। এখানে কোনো মুক্তজোড় (lone pair) ইলেকট্রন নেই (৪টি বন্ধনজোড় বা bond pair)। কোনো মুক্তজোড় ইলেকট্রন না থাকায় এখানে কোনো বিকর্ষণ বিকৃতি ঘটে না। ফলে NH₄⁺ আয়নটি একটি সুষম চতুস্তলকীয় গঠন লাভ করে এবং এর বন্ধন কোণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণের সমান, অর্থাৎ 109.5° বা 109°28' হয়।

   ২. H₂S এর বন্ধন কোণ:
   H₂S অণুতে কেন্দ্রীয় পরমাণু S এর সংকরণ sp³ হলেও সালফারের সর্ববহিস্থ স্তরে ৬টি ইলেকট্রনের মধ্যে ২টি বন্ধন গঠনে ব্যবহৃত হয় এবং অবশিষ্ট ৪টি ইলেকট্রন ২টি মুক্তজোড় (lone pair) হিসেবে অবস্থান করে।
   VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, মুক্তজোড়-মুক্তজোড় বিকর্ষণ বন্ধনজোড় বিকর্ষণের চেয়ে অনেক তীব্র (lp-lp > lp-bp > bp-bp)। এই প্রবল বিকর্ষণের কারণে বন্ধন কোণটি আদর্শ কোণ 109.5° থেকে অনেক হ্রাস পেয়ে 92.1°-এ নেমে আসে (সালফারের আকার বড় ও তড়িৎ-ঋণাত্মকতা তুলনামূলক কম হওয়ায় কোণটি পানির চেয়েও উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়)।

   যেহেতু NH₄⁺ এর বন্ধন কোণ 109.5° এবং H₂S এর বন্ধন কোণ 92.1°, তাই PQ₄⁺ ও Q₂R-এর বন্ধন কোণ একই হবে না।