রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো উভমুখী বিক্রিয়া সাম্যাবস্থায় থাকাকালীন যদি তার নিয়ামকসমূহ—যেমন তাপমাত্রা, চাপ বা ঘনমাত্রার পরিবর্তন করা হয়, তবে সাম্যের অবস্থান এমনভাবে পরিবর্তিত হয় যাতে নিয়ামক পরিবর্তনের প্রভাব প্রশমিত হয়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ২৫°C তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানির ক্ষেত্রে আয়নিক গুণফল, K_w = [H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴। যেহেতু প্রশম জলীয় দ্রবণে হাইড্রোজেন আয়নের ঘনমাত্রা এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের ঘনমাত্রা সমান থাকে, তাই [H⁺] = [OH⁻] = √(1.0 × 10⁻¹⁴) = 1.0 × 10⁻⁷ M। আমরা জানি, pH = -log[H⁺]। সুতরাং, প্রশম দ্রবণের pH = -log(1.0 × 10⁻⁷) = 7। এ কারণে ২৫°C তাপমাত্রায় প্রশম জলীয় দ্রবণের pH মান ৭ হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   শিক্ষার্থী X এর বিষয় সংশ্লিষ্ট যৌগটি হলো পানি (H₂O)।

   H₂O অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু অক্সিজেন (O)-এর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: ₈O = 1s² 2s² 2p_x² 2p_y¹ 2p_z¹। সংকরায়নকালে অক্সিজেনের একটি 2s এবং তিনটি 2p অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি সমতুল্য sp³ সংকর অরবিটাল তৈরি করে। আদর্শ sp³ সংকরায়নের ক্ষেত্রে অণুর জ্যামিতিক গঠন চতুস্তলকীয় এবং বন্ধন কোণ ১০৯.৫° হওয়ার কথা।

   কিন্তু H₂O অণুর কেন্দ্রীয় অক্সিজেন পরমাণুর চারটি sp³ সংকর অরবিটালের মধ্যে দুটিতে একজোড়া করে মোট দুটি মুক্তজোড় (lone pair) ইলেকট্রন থাকে এবং বাকি দুটি সংকর অরবিটাল দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর 1s অরবিটালের সাথে মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে দুটি O-H সিগমা বন্ধন (bond pair) গঠন করে।

   VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্ব অনুসারে, ইলেকট্রন জোড়গুলোর মধ্যে বিকর্ষণের তীব্রতার ক্রম হলো: lone pair - lone pair > lone pair - bond pair > bond pair - bond pair। H₂O অণুতে বিদ্যমান দুটি মুক্তজোড় ইলেকট্রনের তীব্র বিকর্ষণের কারণে এবং মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণের ফলে O-H বন্ধনজোড়গুলো পরস্পরের কাছাকাছি সংকুচিত হয়ে আসে। ফলে H₂O অণুর বন্ধন কোণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ ১০৯.৫° থেকে হ্রাস পেয়ে প্রায় ১০৪.৫° (বা ১০৪.৩°) হয় এবং এর আকৃতি কৌণিক বা উল্টানো 'V' আকৃতির হয়। এভাবে মুক্তজোড় ইলেকট্রন H₂O এর বন্ধন কোণকে তাৎপর্যপূর্ণভাবে হ্রাস করে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের আলোচ্য যৌগ দুটি হলো পানি (H₂O) এবং হাইড্রোজেন সালফাইড (H₂S)। কক্ষ তাপমাত্রায় এদের ভৌত অবস্থা ভিন্ন—H₂O তরল কিন্তু H₂S গ্যাসীয়। নিচে এর কারণ বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. তড়িৎ-ঋণাত্মকতার পার্থক্য ও পোলারিটি: অক্সিজেন (O) ও হাইড্রোজেন (H)-এর তড়িৎ-ঋণাত্মকতার মান যথাক্রমে ৩.৫ এবং ২.১। তড়িৎ-ঋণাত্মকতার পার্থক্য (৩.৫ - ২.১ = ১.৪) অনেক বেশি হওয়ায় O-H বন্ধনের সমযোজী ইলেকট্রন যুগল অক্সিজেনের দিকে প্রবলভাবে আকর্ষিত হয়। ফলে অক্সিজেন পরমাণু আংশিক ঋণাত্মক (δ⁻) এবং হাইড্রোজেন পরমাণু আংশিক ধনাত্মক (δ⁺) চার্জযুক্ত হয়ে একটি তীব্র পোলার অণু গঠিত হয়। অপরদিকে সালফার (S) ও হাইড্রোজেন (H)-এর তড়িৎ-ঋণাত্মকতা যথাক্রমে ২.৫ এবং ২.১। এদের পার্থক্য মাত্র ০.৪ হওয়ায় H₂S অণুর বন্ধন মূলত অপোলার বা অত্যন্ত মৃদু পোলার।

   ২. আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন: H₂O অণুর অক্সিজেনের উচ্চ তড়িৎ-ঋণাত্মকতা এবং ক্ষুদ্র আকারের কারণে একটি পানির অণুর ধনাত্মক হাইড্রোজেন প্রান্ত অপর পানির অণুর ঋণাত্মক অক্সিজেন প্রান্তের সাথে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন (H-bond) গঠন করতে পারে। অসংখ্য পানির অণু হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে সংবদ্ধ গুচ্ছাকারে থাকে। কক্ষ তাপমাত্রায় এই শক্তিশালী আকর্ষণ ভাঙার জন্য পর্যাপ্ত তাপশক্তি থাকে না, তাই স্বাভাবিক তাপমাত্রায় H₂O তরল অবস্থায় থাকে।

   ৩. ভ্যান্ডার ওয়ালস বল: অন্যদিকে, সালফারের আকার তুলনামূলকভাবে বড় এবং এর তড়িৎ-ঋণাত্মকতা কম হওয়ায় H₂S অণুগুলোর মধ্যে কোনো হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হতে পারে না। এর অণুগুলোর মধ্যে কেবল দুর্বল ভ্যান্ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল বিদ্যমান থাকে। কক্ষ তাপমাত্রার সাধারণ তাপীয় গতিশক্তিই এই দুর্বল আকর্ষণ বলকে অতিক্রম করার জন্য যথেষ্ট। ফলে H₂S অণুগুলো পরস্পর থেকে বিচ্ছিন্ন থাকে এবং গ্যাসীয় অবস্থায় বিরাজ করে।

   অতএব, হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের সক্ষমতার পার্থক্যের কারণেই কক্ষ তাপমাত্রায় H₂O তরল হলেও H₂S একটি গ্যাস, অর্থাৎ যৌগ দুটোর ভৌত অবস্থা ভিন্ন।