রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সমশক্তি সম্পন্ন বিভিন্ন অরবিটালে ইলেকট্রন প্রবেশের সময় তারা যথাসম্ভব একক বা বিজোড় অবস্থায় থাকবে এবং এই বিজোড় ইলেকট্রনগুলোর স্পিন একইমুখী হবে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ফাজানের পোলারায়ন নীতি অনুসারে, ক্যাটায়নের আকার ও চার্জ একই থাকলে অ্যানায়নের আকার যত বৃদ্ধি পায়, অ্যানায়নের পোলারায়ন ক্ষমতা তথা যৌগের সমযোজী বৈশিষ্ট্য তত বৃদ্ধি পায় এবং আয়নিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস পায়। সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পেলে পানিতে দ্রাব্যতা হ্রাস পায়।

   AgF এবং AgI যৌগে ক্যাটায়ন $\text{Ag}^+$ একই হলেও $\text{I}^-$ আয়নের আকার $\text{F}^-$ আয়নের চেয়ে অনেক বড়। ফলে $\text{Ag}^+$ দ্বারা $\text{I}^-$ এর পোলারায়ন অনেক বেশি ঘটে। তাই AgI এর সমযোজী বৈশিষ্ট্য অনেক বেশি এবং এটি পানিতে অদ্রবণীয়। পক্ষান্তরে, $\text{F}^-$ এর আকার ছোট হওয়ায় এর পোলারায়ন খুব কম ঘটে এবং AgF মূলত আয়নিক থেকে যায়, ফলে এটি পানিতে দ্রবণীয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, P মৌলটি ২য় পর্যায়ের এবং এর সর্ববহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস $ns^2 np^2$ হওয়ায় এটি কার্বন (C)। সুতরাং $\text{PCl}_4$ যৌগটি হলো কার্বন টেট্রাক্লোরাইড ($\text{CCl}_4$)।

   কার্বনের স্বাভাবিক অবস্থায় ইলেকট্রন বিন্যাস:
   $_6\text{C} \rightarrow 1s^2 2s^2 2p_x^1 2p_y^1 2p_z^0$

   উত্তেজিত অবস্থায় কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস:
   $_6\text{C}^* \rightarrow 1s^2 2s^1 2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1$

   উত্তেজিত অবস্থায় কার্বনের যোজ্যতাস্তরের একটি $2s$ এবং তিনটি $2p$ ($2p_x, 2p_y, 2p_z$) অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি সমশক্তির $sp^3$ সংকর অরবিটাল তৈরি করে।

   এই চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের প্রতিটির সাথে চারটি ক্লোরিন (Cl) পরমাণুর অযুগ্ম ইলেকট্রনযুক্ত $3p_z$ অরবিটালের মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে চারটি C-Cl সিগমা ($\sigma$) বন্ধন গঠিত হয়।

   $\text{CCl}_4$ অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু কার্বনে কোনো মুক্তজোড় ইলেকট্রন নেই (চারটিই বন্ধনজোড় ইলেকট্রন)। ফলে বিকর্ষণ সুষম হওয়ায় এর আকৃতি হয় সুষম চতুস্তলকীয় (Tetrahedral) এবং Cl-C-Cl বন্ধন কোণের মান হয় $109.5^\circ$ (বা $109^\circ 28'$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক মতে, P, Q ও R হলো ২য় পর্যায়ের যথাক্রমে কার্বন (C), নাইট্রোজেন (N) এবং অক্সিজেন (O)। সুতরাং, অণু তিনটি হলো মিথেন ($\text{CH}_4$), অ্যামোনিয়া ($\text{NH}_3$) এবং পানি ($\text{H}_2\text{O}$)।

   তিনটি অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতেই $sp^3$ সংকরণ ঘটে। সংকরিত চারটি অরবিটালের জন্য আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ হওয়ার কথা $109.5^\circ$। কিন্তু VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্বানুযায়ী, মুক্তজোড় ও বন্ধনজোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণ শক্তির ক্রম হলো:
   মুক্তজোড়-মুক্তজোড় (lp-lp) > মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp) > বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp)।

   ১. $\text{CH}_4$ অণু:
   কেন্দ্রীয় C পরমাণুর যোজ্যতাস্তরে চারটি বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রন রয়েছে এবং কোনো মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন নেই। ফলে শুধুমাত্র bp-bp বিকর্ষণ সুষমভাবে কাজ করায় এর আকৃতি আদর্শ চতুস্তলকীয় এবং H-C-H বন্ধন কোণ $109.5^\circ$ হয়।

   ২. $\text{NH}_3$ অণু:
   কেন্দ্রীয় N পরমাণুতে তিনটি বন্ধনজোড় (bp) এবং একটি মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন থাকে। lp-bp বিকর্ষণ bp-bp বিকর্ষণের চেয়ে শক্তিশালী হওয়ায় N-H বন্ধনগুলো পরস্পরের কাছাকাছি সরে আসে। ফলে বন্ধন কোণ কিছুটা সংকুচিত হয়ে $107^\circ$ হয় এবং আকৃতি হয় ত্রিকোণাকার পিরামিডীয়।

   ৩. $\text{H}_2\text{O}$ অণু:
   কেন্দ্রীয় O পরমাণুতে দুটি বন্ধনজোড় (bp) এবং দুটি মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন বিদ্যমান। এখানে তীব্র lp-lp বিকর্ষণ এবং দুটি lp-bp বিকর্ষণের কারণে O-H বন্ধনযুগল আরও বেশি চেপে যায়। এর ফলে বন্ধন কোণ আরো হ্রাস পেয়ে $104.5^\circ$ হয় এবং এর আকৃতি কৌণিক বা V-আকৃতির হয়।

   অতএব, মুক্তজোড় ইলেকট্রন সংখ্যার ভিন্নতার কারণে কেন্দ্রীয় পরমাণুর সংকরণ একই ($sp^3$) হওয়া সত্ত্বেও অণু তিনটির বন্ধন কোণ ভিন্ন হয়।