রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   রসায়ন শাস্ত্রের যে শাখায় রাসায়নিক পদার্থের নকশা, সংশ্লেষণ ও ব্যবহারের ক্ষেত্রে এমন পদ্ধতি বা কৌশল প্রয়োগ করা হয় যাতে ক্ষতিকর বর্জ্যের উৎপাদন শূন্য বা ন্যূনতম পর্যায়ে রাখা যায় এবং পরিবেশ দূষণ রোধ করা যায়, তাকে গ্রিন কেমিস্ট্রি বা সবুজ রসায়ন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   জাল টাকা শনাক্তকরণে অতিবেগুনি (UV) রশ্মি ব্যবহৃত হয়। আসল নোট তৈরির সময় একটি বিশেষ নিরাপত্তা সুতা বা প্রতীকে প্রতিপ্রভা সৃষ্টিকারী উপাদান (যেমন: ফসফর ও ফ্লুরোসেন্ট যৌগ) যুক্ত করা হয়। এই যৌগগুলো সাধারণ আলোতে দৃশ্যমান হয় না। কিন্তু যখন আসল নোটে নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের UV রশ্মি ফেলা হয়, তখন ফসফর অণুগুলো UV রশ্মির শক্তি শোষণ করে উত্তেজিত হয় এবং পরবর্তীতে দৃশ্যমান আলোর পরিসরে আলো বিকিরণ করে দীপ্তি ছড়ায়। কিন্তু জাল নোটে এ ধরনের বিশেষ রাসায়নিক উপাদান বা ফ্লুরোসেন্ট ডাই অনুপস্থিত থাকে বা সাধারণ ছাপ দেওয়া থাকে, ফলে UV রশ্মি ফেললে কোনো প্রতিপ্রভা সৃষ্টি হয় না। এভাবে UV রশ্মির মাধ্যমে খুব সহজেই জাল নোট শনাক্ত করা যায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে দেওয়া আছে, n = 2।
   অতএব,
   X মৌলের যোজনী শেলের ইলেকট্রন বিন্যাস = (2+1)s² (2+1)p³ = 3s² 3p³। অর্থাৎ, X হলো ফসফরাস (P)।
   A মৌলের যোজনী শেলের ইলেকট্রন বিন্যাস = (2+1)s² (2+1)p⁵ = 3s² 3p⁵। অর্থাৎ, A হলো ক্লোরিন (Cl)।

   P এবং Cl উভয়ই পর্যায় সারণির তৃতীয় পর্যায়ের অধাতব মৌল। সাধারণত অধাতুর অক্সাইডসমূহ অম্লীয় প্রকৃতির হয়।
   তৃতীয় পর্যায়ে ফসফরাসের প্রধান অক্সাইড হলো P₂O₅ (ফসফরাস পেন্টাঅক্সাইড) এবং ক্লোরিনের সর্বোচ্চ জারণ সংখ্যার অক্সাইড হলো Cl₂O₇ (ডাইক্লোরিন হেপ্টাঅক্সাইড)।

   কোনো অধাতব অক্সাইডের অম্লধর্ম মূলত কেন্দ্রীয় পরমাণুর তড়িৎ ঋণাত্মকতা এবং জারণ সংখ্যার ওপর নির্ভর করে:
   ১. একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে গেলে মৌলের পরমাণুর আকার হ্রাস পায়, কার্যকরী নিউক্লীয় চার্জ বৃদ্ধি পায় এবং তড়িৎ ঋণাত্মকতা বৃদ্ধি পায়। ফসফরাসের চেয়ে ক্লোরিনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা বেশি (P এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা ২.১৯, কিন্তু Cl এর ৩.১৬)।
   ২. এদের সর্বোচ্চ জারণ অবস্থার অক্সাইডে:
   P₂O₅ যৌগে P এর জারণ সংখ্যা +৫ এবং পানির সাথে বিক্রিয়ায় অর্থোফসফোরিক এসিড (H₃PO₄) উৎপন্ন করে:
   P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄
   অপরদিকে Cl₂O₇ যৌগে Cl এর জারণ সংখ্যা +৭ এবং পানির সাথে বিক্রিয়ায় শক্তিশালী পারক্লোরিক এসিড (HClO₄) তৈরি করে:
   Cl₂O₇ + H₂O → 2HClO₄

   কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ সংখ্যা যত বেশি হয় এবং তড়িৎ ঋণাত্মকতা যত বৃদ্ধি পায়, অক্সাইডের ইলেকট্রন আকর্ষণ ক্ষমতা তত বাড়ে এবং এটি পানির সাথে যুক্ত হয়ে তীব্র এসিড তৈরি করে। ক্লোরিনের পারক্লোরিক এসিড (HClO₄) একটি অত্যন্ত শক্তিশালী এসিড, অন্যদিকে ফসফরিক এসিড (H₃PO₄) অপেক্ষাকৃত মৃদু এসিড।
   অতএব, X (P) অপেক্ষা A (Cl) মৌলের অক্সাইড অধিক তীব্র অম্লধর্মী।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের তথ্য অনুসারে, n = 2 বিবেচনা করলে:
   Q এর যোজনী শেলের ইলেকট্রন বিন্যাস 2s² 2p³; সুতরাং Q মৌলটি নাইট্রোজেন (N)।
   X এর যোজনী শেলের ইলেকট্রন বিন্যাস 3s² 3p³; সুতরাং X মৌলটি ফসফরাস (P)।
   A এর যোজনী শেলের ইলেকট্রন বিন্যাস 3s² 3p⁵; সুতরাং A মৌলটি ক্লোরিন (Cl)।

   অতএব, প্রশ্নে উল্লেখিত যৌগ দুটি হলো QA₅ বা NCl₅ এবং XA₅ বা PCl₅। যৌগ দুটির গঠনের সম্ভাব্যতা নিচে যুক্তিসহ আলোচনা করা হলো:

   ১. QA₅ (NCl₅) গঠনের সম্ভাব্যতা:
   নাইট্রোজেনের (N, পারমাণবিক সংখ্যা ৭) সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস হলো:
   N (7) = 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹
   নাইট্রোজেনের যোজ্যতা শক্তিস্তর হলো দ্বিতীয় শক্তিস্তর (n=2)। দ্বিতীয় শক্তিস্তরে শুধুমাত্র 2s এবং 2p উপস্তর বিদ্যমান, কোনো 2d উপস্তর নেই। উদ্দীপিত অবস্থায়ও 2s অরবিটালের ইলেকট্রন জোড় ভেঙে উচ্চতর শক্তিসম্পন্ন অরবিটালে স্থানান্তরিত হওয়ার কোনো সুযোগ নেই। ফলে নাইট্রোজেনের পক্ষে ৫টি বিজোড় ইলেকট্রন তৈরি করা অসম্ভব। যোজ্যতাস্তরে ফাঁকা d-অরবিটাল না থাকায় নাইট্রোজেন তার অষ্টক সম্প্রসারণ করতে পারে না এবং এর সর্বোচ্চ যোজনী ৪ হতে পারে। ফলে নাইট্রোজেন পাঁচটি ক্লোরিনের সাথে সমযোজী বন্ধন গঠন করে NCl₅ গঠন করতে পারে না। অর্থাৎ, NCl₅ গঠন সম্ভব নয়।

   ২. XA₅ (PCl₅) গঠনের সম্ভাব্যতা:
   ফসফরাসের (P, পারমাণবিক সংখ্যা ১৫) ভূমি অবস্থায় ইলেকট্রন বিন্যাস হলো:
   P (15) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p_x¹ 3p_y¹ 3p_z¹
   ফসফরাসের যোজ্যতা শক্তিস্তর হলো তৃতীয় শক্তিস্তর (n=3)। তৃতীয় শক্তিস্তরে ফাঁকা 3d উপস্তর বিদ্যমান।
   উত্তেজিত অবস্থায় ফসফরাসের 3s অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন ফাঁকা 3d অরবিটালে উন্নীত হয়:
   P* (15) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p_x¹ 3p_y¹ 3p_z¹ 3d_z²¹
   উত্তেজিত অবস্থায় ফসফরাসের যোজ্যতাস্তরে ৫টি অযুগ্ম ইলেকট্রন সৃষ্টি হয় এবং এরা sp³d সংকরায়ণে অংশগ্রহণ করে ৫টি সমতুল্য সংকর অরবিটাল গঠন করে। এই পাঁচটি সংকর অরবিটালের সাথে পাঁচটি ক্লোরিন পরমাণুর অযুগ্ম p-অরবিটাল সামনাসামনি অধিক্রমণ করে পাঁচটি P–Cl সিগমা (σ) বন্ধন গঠনের মাধ্যমে PCl₅ তৈরি করে। ফাঁকা d-অরবিটালের উপস্থিতির কারণে ফসফরাস অষ্টক সম্প্রসারণ করতে পারে।

   অতএব, যুক্তিযুক্ত আলোচনা থেকে দেখা যায় যে, QA₅ (NCl₅) গঠন অসম্ভব হলেও XA₅ (PCl₅) যৌগটি সহজেই গঠিত হয়।