রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতিবেগ ঐ সময়ে উপস্থিত বিক্রিয়কসমূহের সক্রিয় ভরের (মোলার ঘনমাত্রা বা আংশিক চাপের) সমানুপাতিক। একে ভরক্রিয়ার সূত্র বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ২৫°C তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানির আয়ন গুণফল, $K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 \times 10^{-14} \text{ mol}^2\text{L}^{-2}$।
   একটি জলীয় দ্রবণে এসিডের ঘনমাত্রা সর্বোচ্চ $1 \text{ M}$ হলে, দ্রবণে $[H^+] = 1 \text{ M}$ হয়। তখন $pH = -\log[H^+] = -\log(1) = 0$।
   অনুরূপভাবে, ক্ষারের ঘনমাত্রা সর্বোচ্চ $1 \text{ M}$ হলে $[OH^-] = 1 \text{ M}$ হয় এবং $[H^+] = \frac{10^{-14}}{1} = 10^{-14} \text{ M}$ হয়। সেক্ষেত্রে $pH = -\log(10^{-14}) = 14$।
   অতএব, লঘু জলীয় দ্রবণে $[H^+]$ এর মান $1 \text{ M}$ থেকে $10^{-14} \text{ M}$ সীমার মধ্যে থাকে বিধায় সাধারণ কাজের জন্য $pH$ স্কেলের মান ০ থেকে ১৪ এর মধ্যে সীমাবদ্ধ ধরা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে X হলো আখের রস (সুক্রোজ) এবং Y হলো ৬-১০% ইথানয়িক এসিড দ্রবণ (ভিনেগার)।

   আখের রস (X) থেকে ভিনেগার (Y) প্রস্তুতি নিম্নোক্তভাবে সম্পন্ন করা হয়:

   ১. গাঁজন বা সন্ধান (Fermentation) প্রক্রিয়ায় অ্যালকোহল উৎপাদন:
   আখের রসে উপস্থিত সুক্রোজ দ্রবণকে লঘু করে তাতে সামান্য অ্যামোনিয়াম সালফেট ও অ্যামোনিয়াম ফসফেট খাদ্য হিসেবে এবং ইস্ট (Yeast) যোগ করে ২০°-৩০°C তাপমাত্রায় রাখা হয়। ইস্ট নিঃসৃত ইনভার্টেজ (Invertase) এনজাইম সুক্রোজকে আর্দ্রবিশ্লেষিত করে গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজে পরিণত করে:
   $C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O \xrightarrow{\text{Invertase}} C_6H_{12}O_6 \text{ (গ্লুকোজ)} + C_6H_{12}O_6 \text{ (ফ্রুক্টোজ)}$

   এরপর ইস্ট নিঃসৃত জাইমেজ (Zymase) এনজাইম উৎপন্ন গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজকে ইথানলে পরিণত করে:
   $C_6H_{12}O_6 \xrightarrow{\text{Zymase}} 2CH_3CH_2OH + 2CO_2$

   ২. ইথানলের জারণ প্রক্রিয়ায় ভিনেগার উৎপাদন:
   উৎপন্ন লঘু ইথানল দ্রবণকে (১০% অ্যালকোহল দ্রবণ) মাইকোডার্মা অ্যাসিটাই (Mycoderma aceti) ব্যাকটেরিয়ার উপস্থিতিতে বায়ুর অক্সিজেন দ্বারা জারিত করলে ৬-১০% ইথানয়িক এসিড বা ভিনেগার (Y) তৈরি হয়:
   $CH_3CH_2OH + O_2 \xrightarrow{\text{Mycoderma aceti}} CH_3COOH + H_2O$

   এভাবে আখের রস থেকে ভিনেগার প্রস্তুত করা হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের Y যৌগটি হলো ভিনেগার (৬-১০% ইথানয়িক এসিডের জলীয় দ্রবণ)। খাদ্য সংরক্ষণে এটি অত্যন্ত কার্যকর ভূমিকা পালন করে। নিচে এর খাদ্য সংরক্ষণের কৌশল ব্যাখ্যা করা হলো:

   ১. মাধ্যমকে অম্লীয়করণ:
   ভিনেগারে থাকা দুর্বল এসিড $CH_3COOH$ জলীয় দ্রবণে সামান্য বিয়োজিত হয়ে $H^+$ আয়ন উৎপন্ন করে:
   $CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$
   এর ফলে খাদ্যের অভ্যন্তরীণ মাধ্যমের $pH$ হ্রাস পেয়ে ৪.৭৪ এর নিচে নেমে যায়। সাধারণত খাদ্য বিনষ্টকারী ব্যাকটেরিয়া ও অণুজীবের বৃদ্ধির জন্য অনুকূল $pH$ হলো ৬.৫ থেকে ৭.৫। কম $pH$-এ ব্যাকটেরিয়া বাঁচতে পারে না।

   ২. অণুজীবের কোষপ্রাচীর ভেদ ও প্রোটিন বিকৃতকরণ:
   ভিনেগারের অবিয়োজিত $CH_3COOH$ অণুগুলো অণুজীব বা ব্যাকটেরিয়ার লিপিড নির্মিত কোষপ্রাচীর সহজেই ভেদ করে তাদের কোষের ভেতরে প্রবেশ করে। কোষের ভেতরে সাইটোপ্লাজমের নিরপেক্ষ পরিবেশে এটি বিয়োজিত হয়ে প্রচুর $H^+$ আয়ন মুক্ত করে, যা কোষের অভ্যন্তরীণ $pH$ কমিয়ে দেয়।

   ৩. এনজাইমের কার্যকারিতা বিনষ্টকরণ:
   কোষের অভ্যন্তরীণ অম্লীয় পরিবেশের কারণে ব্যাকটেরিয়ার অপরিহার্য এনজাইম এবং প্রোটিনসমূহ জমাট বেঁধে বিকৃত (denature) হয়ে যায়। এর ফলে তাদের শ্বসন ও বিপাক ক্রিয়া বন্ধ হয়ে ব্যাকটেরিয়া বা অণুজীব মারা যায়।

   এভাবে ভিনেগার (Y) খাদ্যকে পচন ও অণুজীবের সংক্রমণ থেকে রক্ষা করে দীর্ঘদিন সংরক্ষণ করে।