রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারদিকে যে ত্রিমাত্রিক অঞ্চলে ইলেকট্রন পাওয়ার সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি (সাধারণত ৯০% - ৯৫%), তাকে অরবিটাল বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পলির বর্জন নীতি অনুসারে, একই পরমাণুতে যে কোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান কখনো এক হতে পারে না।

   একটি নির্দিষ্ট অরবিটালে অবস্থিত দুটি ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা ($n$), সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা ($l$) এবং চৌম্বক কোয়ান্টাম সংখ্যা ($m$)-এর মান একই হয়। তাই পলির নীতি বজায় রাখতে হলে তাদের চতুর্থ কোয়ান্টাম সংখ্যা অর্থাৎ স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা ($s$)-এর মান অবশ্যই ভিন্ন হতে হবে। অর্থাৎ একটি ইলেকট্রনের ঘূর্ণন ঘড়ির কাঁটার দিকে (স্পিন $+1/2$) হলে অপরটির ঘূর্ণন ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে (স্পিন $-1/2$) হতে হবে। স্পিন একমুখী হলে চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান একই হয়ে যেত, যা পলির বর্জন নীতি বিরোধী। তাই একই অরবিটালের দুটি ইলেকট্রনের স্পিন একমুখী হতে পারে না।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্রানুযায়ী, ইলেকট্রনটি ৩য় শক্তিস্তর থেকে ১ম শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হওয়ার সময় শক্তি বিকিরণ করছে।
   এখানে,
   নিম্ন শক্তিস্তর, $n_1 = 1$
   উচ্চ শক্তিস্তর, $n_2 = 3$
   রিডবার্গ ধ্রুবক, $R_H = 1.09678 \times 10^7 \text{ m}^{-1}$ (হাইড্রোজেন পরমাণুর ক্ষেত্রে)

   রিডবার্গ সমীকরণ হতে পাই,
   $\frac{1}{\lambda} = R_H \left( \frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2} \right)$
   $\Rightarrow \frac{1}{\lambda} = 1.09678 \times 10^7 \times \left( \frac{1}{1^2} - \frac{1}{3^2} \right) \text{ m}^{-1}$
   $\Rightarrow \frac{1}{\lambda} = 1.09678 \times 10^7 \times \left( 1 - \frac{1}{9} \right) \text{ m}^{-1}$
   $\Rightarrow \frac{1}{\lambda} = 1.09678 \times 10^7 \times \frac{8}{9} \text{ m}^{-1} = 9.74916 \times 10^6 \text{ m}^{-1}$

   অতএব, তরঙ্গদৈর্ঘ্য,
   $\lambda = \frac{1}{9.74916 \times 10^6} \text{ m} \approx 1.0257 \times 10^{-7} \text{ m} = 102.57 \text{ nm}$

   সুতরাং, বিকিরণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য $1.0257 \times 10^{-7} \text{ m}$ বা $102.57 \text{ nm}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদর্শিত মডেলটি হলো নিলস বোরের পরমাণু মডেল। পরমাণুর স্থায়িত্ব ব্যাখ্যায় এটি রাদারফোর্ডের পরমাণু মডেল অপেক্ষা অধিক ফলপ্রসূ, যা নিম্নে আলোচনা করা হলো:

   ১. ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব ও রাদারফোর্ড মডেলের সীমাবদ্ধতা: ক্লাসিক্যাল তড়িৎচৌম্বকীয় তত্ত্ব অনুসারে, কোনো চার্জযুক্ত কণা বৃত্তাকার পথে ঘুরলে তা ক্রমাগত শক্তি বিকিরণ করবে। রাদারফোর্ডের পরমাণু মডেল অনুসারে ধনাত্মক নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঋণাত্মক ইলেকট্রন অবিরাম ঘুরছে। সুতরাং ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুযায়ী ইলেকট্রন শক্তি বিকিরণ করতে করতে সর্পিলাকারে ঘুরতে ঘুরতে নিউক্লিয়াসে পতিত হওয়ার কথা। এর ফলে পরমাণুর অস্তিত্ব ও স্থায়িত্ব বিলুপ্ত হয়ে যেত, যার কোনো সন্তোষজনক সমাধান রাদারফোর্ড দিতে পারেননি।

   ২. বোর মডেলের স্থির কক্ষপথের ধারণা: ম্যাক্স প্লাঙ্কের কোয়ান্টাম তত্ত্বের ওপর ভিত্তি করে বিজ্ঞানী বোর প্রস্তাব করেন যে, ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াসের চারদিকে যে কোনো পথে নয়, বরং নির্দিষ্ট ব্যাসার্ধের অনুমোদিত স্থির বৃত্তাকার কক্ষপথে (শক্তিস্তরে) আবর্তন করে। এই নির্দিষ্ট শক্তিস্তরে আবর্তনকালে ইলেকট্রন কোনো শক্তি শোষণ বা বিকিরণ করে না। ফলে ইলেকট্রনের পক্ষে নিউক্লিয়াসে পতিত হওয়ার কোনো সম্ভাবনা থাকে না।

   ৩. শক্তি পরিবর্তন: বোর মডেল অনুসারে, ইলেকট্রন এক শক্তিস্তর থেকে অন্য শক্তিস্তরে লাফিয়ে যাওয়ার (স্থানান্তরের) সময় কেবল নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি শোষণ বা বিকিরণ করে, যা উদ্দীপকে প্রদর্শিত হয়েছে।

   অতএব, ইলেকট্রনের শক্তিস্তর নির্দিষ্ট ও স্থির থাকার কারণে পরমাণুর গঠন চিরস্থায়ী রূপ পায়। তাই পরমাণুর স্থায়িত্ব ব্যাখ্যায় উদ্দীপকের বোর মডেলটি রাদারফোর্ডের পরমাণু মডেল অপেক্ষা অধিক গ্রহণযোগ্য ও ফলপ্রসূ।