রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানি বা কোনো জলীয় দ্রবণে বিদ্যমান হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$ বা $H_3O^+$) এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের ($OH^-$) মোলার ঘনমাত্রার গুণফলকে পানির আয়নিক গুণফল ($K_w$) বলা হয়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   খাদ্যবস্তু নষ্ট হওয়ার প্রধান কারণগুলো নিচে ব্যাখ্যা করা হলো:
   ১. অণুজীবের আক্রমণ: ব্যাকটেরিয়া, ইস্ট, মোল্ড ইত্যাদি অণুজীব অনুকূল তাপমাত্রা ও আর্দ্রতায় খাদ্যবস্তুর উপর বংশবৃদ্ধি করে এবং বিভিন্ন ক্ষতিকর টক্সিন নির্গত করে খাদ্যকে বিষাক্ত ও খাওয়ার অনুপযোগী করে তোলে।
   ২. এনজাইমের ক্রিয়া: খাদ্যের নিজস্ব কোষীয় এনজাইম অতিরিক্ত সক্রিয় হয়ে গেলে খাদ্যের রঙ, স্বাদ, গন্ধ ও পুষ্টিগুণ বিনষ্ট হয় (যেমন ফলমূল পচে নরম হয়ে যাওয়া)।
   ৩. রাসায়নিক ক্রিয়া বা জারণ: বাতাসের অক্সিজেনের উপস্থিতিতে তেল ও চর্বিজাতীয় খাদ্যের জারণ ঘটে, যার ফলে খাদ্য দুর্গন্ধযুক্ত ও তেতো স্বাদযুক্ত (র‍্যানসিডিটি) হয়ে পড়ে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে কেন্দ্রীয় মৌল X এর পারমাণবিক সংখ্যা ৭, যা নাইট্রোজেন ($N$); এবং Y এর পারমাণবিক সংখ্যা ১৫, যা ফসফরাস ($P$)। সুতরাং, $XH_3$ হলো অ্যামোনিয়া ($NH_3$) এবং $YH_3$ হলো ফসফিন ($PH_3$)।

   $NH_3$ ও $PH_3$ উভয় যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণুতে $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে এবং উভয়েরই একটি করে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় (lone pair) বিদ্যমান। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণের কারণে এদের আকৃতি চতুস্তলকীয় না হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয়।

   $NH_3$ এর ক্ষেত্রে কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেনের ($N$) তড়িৎ ঋণাত্মকতা (৩.০) ফসফরাসের ($P$) তড়িৎ ঋণাত্মকতা (২.১) অপেক্ষা বেশি এবং এর পারমাণবিক আকারও ছোট। ফলে $N-H$ বন্ধন ইলেকট্রন জোড়গুলো কেন্দ্রীয় নাইট্রোজেনের কাছাকাছি অবস্থান করে। এতে বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণ বৃদ্ধি পায় এবং বন্ধন কোণ প্রসারিত হয়ে প্রায় ১০৭° হয়।

   অন্যদিকে, $PH_3$ এর ফসফরাস পরমাণুর আকার বড় এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা কম হওয়ায় বন্ধন ইলেকট্রন জোড় ফসফরাসের চেয়ে হাইড্রোজেন পরমাণুর দিকে বেশি বিস্তৃত থাকে। ফলে বন্ধনজোড়গুলোর মধ্যকার বিকর্ষণ বল হ্রাস পায় এবং নিঃসঙ্গ জোড়ের বিকর্ষণে বন্ধন কোণ সংকুচিত হয়ে প্রায় ৯৩.৫°-এ নেমে আসে। তাই $XH_3$ অপেক্ষা $YH_3$ এর বন্ধন কোণ ছোট হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের লেখচিত্রে কেন্দ্রীয় মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা ৭, ১৫ এবং ৩৩ বিশিষ্ট তিনটি হাইড্রাইড যৌগ দেওয়া হয়েছে, যা যথাক্রমে $XH_3$ ($NH_3$), $YH_3$ ($PH_3$) এবং $ZH_3$ ($AsH_3$)। লেখচিত্রে দেখা যায়, $NH_3$ এর স্ফুটনাঙ্ক সর্বাধিক, $PH_3$ এর স্ফুটনাঙ্ক নাটকীয়ভাবে হ্রাস পায় এবং পরবর্তীতে $AsH_3$ এর স্ফুটনাঙ্ক পুনরায় কিছুটা বৃদ্ধি পায়। যৌগগুলোর এই ভিন্ন অবস্থানের কারণ নিচে বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. $XH_3$ ($NH_3$) এর ব্যতিক্রমী উচ্চ স্ফুটনাঙ্ক:
   নাইট্রোজেন পরমাণুর উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতা ও অত্যন্ত ছোট আকারের কারণে $NH_3$ অণুর $N-H$ বন্ধন অত্যন্ত পোলার হয়। ফলে অণুগুলোর মধ্যে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হয়। এই হাইড্রোজেন বন্ধন ভাঙার জন্য অধিক তাপশক্তির প্রয়োজন হয়। একারণে $NH_3$-এর স্ফুটনাঙ্ক উদ্দীপকের অন্য যৌগগুলোর চেয়ে অনেক বেশি (প্রায় ২৩৯.৭ K) এবং এটি লেখচিত্রে সবার উপরে অবস্থান করে।

   ২. $YH_3$ ($PH_3$) এর স্ফুটনাঙ্ক হ্রাস পাওয়া:
   ফসফরাসের তড়িৎ ঋণাত্মকতা কম হওয়ায় এবং পারমাণবিক আকার বড় হওয়ায় $PH_3$ অণুতে কোনো হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হয় না। অণুগুলো কেবল দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল দ্বারা আবদ্ধ থাকে। ফলে এই আকর্ষণ ভাঙতে খুব কম শক্তির প্রয়োজন হয়, যার কারণে $PH_3$-এর স্ফুটনাঙ্ক হ্রাস পেয়ে সর্বনিম্ন (প্রায় ১৮৫.৫ K) অবস্থানে নেমে আসে।

   ৩. $ZH_3$ ($AsH_3$) এর স্ফুটনাঙ্ক বৃদ্ধি পাওয়া:
   $PH_3$ থেকে $AsH_3$-এ যাওয়ার সময় কেন্দ্রীয় পরমাণু আর্সেনিকের ($As$) আণবিক ভর ও আকার ফসফরাস অপেক্ষা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। আণবিক আকার ও ইলেকট্রন সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বলের তীব্রতাও বৃদ্ধি পায়। ফলে $AsH_3$-এর স্ফুটনাঙ্ক $PH_3$ অপেক্ষা কিছুটা বৃদ্ধি পেয়ে প্রায় ২১২.৪ K হয়।

   সুতরাং, আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধনের উপস্থিতি এবং আণবিক আকার পরিবর্তনের সাথে ভ্যান ডার ওয়ালস বলের তারতম্যের কারণেই লেখচিত্রে যৌগগুলোর স্ফুটনাঙ্কের অবস্থান ভিন্ন ভিন্ন হয়েছে।