রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যোজ্যতা স্তরের প্রায় সমান বা কাছাকাছি শক্তিবিশিষ্ট বিভিন্ন ধরনের অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে সমশক্তি সম্পন্ন সমান সংখ্যক নতুন অরবিটাল সৃষ্টির প্রক্রিয়াকে অরবিটাল সংকরণ বা হাইব্রিডাইজেশন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অম্লীয় বাফার দ্রবণে সামান্য পরিমাণ শক্তিশালী ক্ষার বা অ্যাসিড যোগ করলেও দ্রবণের pH অপরিবর্তিত থাকে। তীব্র অম্ল জলীয় দ্রবণে সম্পূর্ণরূপে আয়নিত হয়ে যায়, ফলে বিপরীতমুখী সাম্যাবস্থা তৈরি হয় না এবং বাইরে থেকে যোগ করা অ্যাসিড বা ক্ষারকে প্রতিহত করার কার্যকর রিজার্ভ ব্যবস্থা থাকে না। কিন্তু দুর্বল অম্ল আংশিক আয়নিত হয় এবং দ্রবণে বিয়োজিত ও অবিয়োজিত অবস্থার মধ্যে একটি গতিশীল সাম্যাবস্থা বিদ্যমান থাকে। এর ফলে দ্রবণে দুর্বল অম্ল ও তার অনুবন্ধী ক্ষারকীয় আয়নের একটি বাফার রিজার্ভ তৈরি হয়। বাইরে থেকে অল্প ক্ষার যোগ করলে তা অবিযোজিত দুর্বল অম্লের সাথে বিক্রিয়া করে প্রশমিত হয় এবং অ্যাসিড যোগ করলে তা অনুবন্ধী ক্ষারকের সাথে যুক্ত হয়ে অবিয়োজিত দুর্বল অম্ল গঠন করে। এ কারণে অম্লীয় বাফার তৈরিতে দুর্বল অম্ল অপরিহার্য।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত ইলেকট্রন বিন্যাসটি হলো $(n-1)d^5 ns^1$, যেখানে $n = 4$। মান বসিয়ে পাই, $(4-1)d^5 4s^1$ বা $3d^5 4s^1$। এটি মূলত ক্রোমিয়াম ($_{24}\text{Cr}$)-এর বহিস্থ স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস।

   সাধারণ আউফবাউ নীতি অনুসারে ইলেকট্রন প্রথমে নিম্নশক্তি সম্পন্ন $4s$ অরবিটালে প্রবেশ করে এবং তা পূর্ণ করার পর উচ্চশক্তি সম্পন্ন $3d$ অরবিটালে প্রবেশ করে। এই নীতি মেনে চললে ক্রোমিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস হওয়ার কথা ছিল:
   $_{24}\text{Cr} = 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^4 4s^2$

   কিন্তু সমশক্তি সম্পন্ন অরবিটালসমূহ অর্ধপূর্ণ ($d^5$) বা সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ ($d^{10}$) থাকলে তাদের ইলেকট্রন বিন্যাসের প্রতিসাম্যতা এবং বিনিময় শক্তি (exchange energy) সর্বাধিক হয়, যা পরমাণুকে অতিরিক্ত স্থিতিশীলতা প্রদান করে। ক্রোমিয়ামের ক্ষেত্রে $4s$ অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন সহজে $3d$ অরবিটালে স্থানান্তরিত হয়ে $3d^5 4s^1$ বিন্যাস অর্জন করে। ফলে $3d$ এবং $4s$ উভয় উপশক্তিস্তরই অর্ধপূর্ণ হয়ে অধিক স্থিতিশীল হয়। এ কারণে উদ্দীপকের ইলেকট্রন বিন্যাসটি আউফবাউ নীতির সাধারণ নিয়মের ব্যতিক্রম।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ইলেকট্রন বিন্যাসটি ক্রোমিয়াম ($_{24}\text{Cr}$)-এর, যার $d$ উপশক্তিস্তরটি হলো $3d^5$। অর্থাৎ এখানে $3d$ উপশক্তিস্তরে ৫টি ইলেকট্রন বিদ্যমান।

   আমরা জানি, কোয়ান্টাম সংখ্যা চারটি: প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা ($n$), সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা ($l$), ম্যাগনেটিক বা চৌম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা ($m$) এবং স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা ($s$)।

   $3d$ উপশক্তিস্তরের ৫টি ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে:
   ১. প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা: ৩য় শক্তিস্তর হওয়ায় প্রতিটি ইলেকট্রনের জন্য $n = 3$।
   ২. সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা: $d$ উপস্তরের জন্য $l = 2$। অতএব ৫টি ইলেকট্রনের জন্যই $l = 2$।
   ৩. হুন্ডের নিয়ম অনুসারে, সমশক্তিসম্পন্ন অরবিটালে ইলেকট্রনগুলো প্রথমে একমুখী স্পিনে একটি করে প্রবেশ করে। ফলে $3d$ উপস্তরের প্রতিটি ইলেকট্রনের স্পিন একই দিকে থাকে, অর্থাৎ সবগুলোর জন্য $s = +\frac{1}{2}$ (বা $-\frac{1}{2}$)।

   ৪. ম্যাগনেটিক কোয়ান্টাম সংখ্যা ($m$)-এর মান $-l$ থেকে $0$ হয়ে $+l$ পর্যন্ত বিস্তৃত হয়। যেহেতু $l = 2$, তাই $m$-এর পাঁচটি সম্ভাব্য মান হলো: $-2, -1, 0, +1, +2$।
   হুন্ডের নীতি ও পাউলির বর্জন নীতি অনুসারে, $3d$ উপস্তরের পাঁচটি পৃথক অরবিটালে ($d_{xy}, d_{yz}, d_{zx}, d_{x^2-y^2}, d_{z^2}$) প্রবেশ করা ৫টি ইলেকট্রনের ম্যাগনেটিক কোয়ান্টাম সংখ্যার মান হবে যথাক্রমে:

   • ১ম ইলেকট্রন: $n=3, l=2, m=-2, s=+\frac{1}{2}$
   • ২য় ইলেকট্রন: $n=3, l=2, m=-1, s=+\frac{1}{2}$
   • ৩য় ইলেকট্রন: $n=3, l=2, m=0, s=+\frac{1}{2}$
   • ৪র্থ ইলেকট্রন: $n=3, l=2, m=+1, s=+\frac{1}{2}$
   • ৫ম ইলেকট্রন: $n=3, l=2, m=+2, s=+\frac{1}{2}$

   উপর্যুক্ত বিশ্লেষণ থেকে প্রতীয়মান হয় যে, উদ্দীপকের $d$ উপশক্তিস্তরে বিদ্যমান ইলেকট্রনগুলোর প্রধান ($n$), সহকারী ($l$) এবং স্পিন ($s$) কোয়ান্টাম সংখ্যা অভিন্ন হলেও চৌম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা ($m$) প্রত্যেকের ক্ষেত্রে ভিন্ন। সুতরাং প্রশ্নোক্ত উক্তিটি যথার্থ।