রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   d-ল্যাকটিক এসিডের গঠন সংকেত হলো:
   COOH
   |
   H--C--OH
   |
   CH3
   (যেখানে কাইরাল কার্বনের ডানপাশে -OH মূলক বিদ্যমান থাকে এবং এটি এক-সমতলীয় আলোর তলকে ঘড়ির কাঁটার দিকে বা ডানাবর্তে আবর্তন করে)।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় বহিঃস্থ ডিসি উৎস থেকে তড়িৎ প্রবাহিত করলে তড়িৎবিশ্লেষ্য পদার্থের আয়নসমূহ বিপরীত তড়িৎদ্বারের দিকে গমন করে।
   অ্যানোডে ঋণাত্মক আয়ন (অ্যানায়ন) ইলেকট্রন ত্যাগ করে জারিত হয়, যা একটি জারণ অর্ধ-বিক্রিয়া:
   $A^- \rightarrow A + e^-$
   অন্যদিকে, ক্যাথোডে ধনাত্মক আয়ন (ক্যাটায়ন) ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয়, যা বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া:
   $B^+ + e^- \rightarrow B$
   যেহেতু অ্যানোড ও ক্যাথোডে একই সাথে ইলেকট্রন বর্জন (জারণ) ও ইলেকট্রন গ্রহণ (বিজারণ) সংঘটিত হয়, তাই তড়িৎ বিশ্লেষণ একটি যুগপৎ রেডক্স (Redox) বিক্রিয়া।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের তথ্য অনুযায়ী, কার্বক্সিলিক এসিডের সোডিয়াম লবণ X হলো সোডিয়াম বেনজোয়েট ($C_6H_5COONa$)। সোডিয়াম বেনজোয়েটকে সোডালাইম ($NaOH + CaO$) সহযোগে উত্তপ্ত করলে ডিকার্বক্সিলেশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে বেনজিন (Y) উৎপন্ন হয়:
   $C_6H_5COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} C_6H_6 + Na_2CO_3$

   বেনজিনকে গাঢ় $HNO_3$ এবং গাঢ় $H_2SO_4$ সহযোগে ৫০°-৬০°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে নাইট্রেশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে নাইট্রোবেনজিন (Z) উৎপন্ন হয়:
   $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4, 50-60^\circ C} C_6H_5NO_2 + H_2O$

   বেনজিন (Y) হতে নাইট্রোবেনজিন (Z) প্রস্তুতির বিক্রিয়াটি ইলেকট্রোফিলিক অ্যারোমেটিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া। এর ক্রিয়াকৌশল নিচে তিনটি ধাপে সম্পন্ন হয়:

   ১. ইলেকট্রোফাইল ($NO_2^+$ আয়ন) সৃষ্টি:
   গাঢ় $HNO_3$ ও গাঢ় $H_2SO_4$ বিক্রিয়া করে শক্তিশালী ইলেকট্রোফাইল নাইট্রোনিয়াম আয়ন ($NO_2^+$) তৈরি করে:
   $HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$

   ২. সিগমা জটিল (কার্বোক্যাটায়ন) গঠন:
   বেনজিন বলয়ের পাই-ইলেকট্রন মেঘ নাইট্রোনিয়াম আয়নকে ($NO_2^+$) আক্রমণ করে একটি অস্থায়ী সিগমা complex বা অ্যারেনিয়াম আয়ন গঠন করে:
   $C_6H_6 + NO_2^+ \rightarrow [C_6H_6-NO_2]^+$ (সিগমা কমপ্লেক্স, যা রেজোন্যান্স দ্বারা স্থিতিশীল হয়)

   ৩. প্রোটন অপসারণ ও বলয়ের অ্যারোমেটিসিটি পুনরুদ্ধার:
   প্রথম ধাপে উৎপন্ন $HSO_4^-$ ক্ষারক হিসেবে কাজ করে এবং সিগমা কমপ্লেক্স থেকে একটি প্রোটন ($H^+$) গ্রহণ করে। এর ফলে বেনজিন বলয়ের অ্যারোমেটিসিটি পুনঃপ্রতিষ্ঠিত হয় এবং নাইট্রোবেনজিন (Z) উৎপন্ন হয়:
   $[C_6H_6-NO_2]^+ + HSO_4^- \rightarrow C_6H_5NO_2 + H_2SO_4$

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে Y হলো বেনজিন ($C_6H_6$) এবং Z হলো নাইট্রোবেনজিন ($C_6H_5NO_2$)।

   ১. Y (বেনজিন)-এর নাইট্রেশন:
   বেনজিন বলয়ে কোনো প্রতিস্থাপক না থাকায় এর ছয়টি কার্বন পরমাণুই সমতুল্য। গাঢ় $HNO_3$ ও গাঢ় $H_2SO_4$ এর উপস্থিতিতে নাইট্রেশন করলে যেকোনো একটি কার্বনে ইলেকট্রোফাইল ($NO_2^+$) প্রতিস্থাপিত হয়ে নাইট্রোবেনজিন (মনো-নাইট্রো যৌগ) তৈরি হয়।

   ২. Z (নাইট্রোবেনজিন)-এর নাইট্রেশন:
   নাইট্রোবেনজিনের নাইট্রো মূলক ($-NO_2$) একটি তীব্র ইলেকট্রন-আকর্ষী মূলক (মেটা-নির্দেশক মূলক)। $-NO_2$ মূলকের নাইট্রোজেন পরমাণু অক্সিজেন পরমাণুর সাথে যুক্ত থাকায় অক্সিজেনের উচ্চ তড়িৎ-ঋণাত্মকতার কারণে রেজোন্যান্স প্রক্রিয়ায় বলয় থেকে ইলেকট্রন পাই-বন্ধন মেসোমারিক প্রভাব (-M) দ্বারা নিজের দিকে টেনে নেয়।
   নাইট্রোবেনজিনের রেজোন্যান্স কাঠামোগুলো বিবেচনা করলে দেখা যায়:

   • রেজোন্যান্সের ফলে বলয়ের অর্থো (o-) এবং প্যারা (p-) অবস্থানে ধনাত্মক আধানের সৃষ্টি হয়, ফলে ওই অবস্থানগুলোতে ইলেকট্রন ঘনত্ব মারাত্মকভাবে হ্রাস পায়।
   • কিন্তু মেটা (m-) অবস্থানে কোনো সরাসরি ধনাত্মক আধান সৃষ্টি হয় না। অর্থাৎ, অর্থো ও প্যারা অবস্থানের তুলনায় মেটা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব অপেক্ষাকৃত বেশি থাকে।
     ফলে নতুন আগত ইলেকট্রোফাইল ($NO_2^+$) মেটা অবস্থানে সহজে যুক্ত হয় এবং নাইট্রেশন বিক্রিয়ায় মূলত ১,৩-ডাই-নাইট্রোবেনজিন বা মেটা-ডাইনাইট্রোবেনজিন উৎপন্ন হয়।

   অতএব, বেনজিনে (Y) ইলেকট্রন ঘনত্ব সুষম থাকায় মনো-নাইট্রোবেনজিন পাওয়া যায়; কিন্তু নাইট্রোবেনজিনে (Z) রেজোন্যান্সের কারণে $-NO_2$ মূলক অর্থো-প্যারা অবস্থানকে নিষ্ক্রিয় করায় পরবর্তী নাইট্রেশনে ভিন্ন উৎপাদ হিসেবে মেটা-ডাইনাইট্রোবেনজিন পাওয়া যায়।