রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরমাণুতে ইলেকট্রন প্রবেশের সময় প্রথমে নিম্ন শক্তির অরবিটালে প্রবেশ করে এবং ক্রমান্বয়ে উচ্চ শক্তির অরবিটাল পূর্ণ করে— এই নিয়মকে আউফবাউ নীতি (Aufbau principle) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   $Al(OH)_3$-এর দ্রাব্যতা গুণফল $3.7 \times 10^{-15}$ বলতে বোঝায়— নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সাইডের সম্পৃক্ত জলীয় দ্রবণে উপস্থিত অ্যালুমিনিয়াম আয়ন ($Al^{3+}$) এবং হাইড্রক্সাইড আয়নের ($OH^-$) মোলার ঘনমাত্রার উপযুক্ত ঘাতসহ গুণফল হলো $3.7 \times 10^{-15} \text{ mol}^4\text{L}^{-4}$।

   অর্থাৎ, সাম্যাবস্থায়:
   $Al(OH)_3(s) \rightleftharpoons Al^{3+}(aq) + 3OH^-(aq)$
   $K_{sp} = [Al^{3+}][OH^-]^3 = 3.7 \times 10^{-15}$

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্র-২ হলো অ্যামোনিয়া ($NH_3$) অণু। চিত্র-২ অর্থাৎ $NH_3$ অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেনে $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে।

   ব্যাখ্যা:
   নাইট্রোজেনের স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   $_7N \rightarrow 1s^2 \ 2s^2 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1 \ 2p_z^1$

   যোজ্যতা স্তরের একটি $2s$ এবং তিনটি $2p$ ($2p_x, 2p_y, 2p_z$) অরবিটাল পরস্পরের সাথে মিশ্রিত হয়ে সমশক্তির চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটাল তৈরি করে।

   এই চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মধ্যে একটিতে একজোড়া নিঃসঙ্গ বা মুক্তজোড় ইলেকট্রন (lone pair) থাকে এবং অবশিষ্ট তিনটি সংকর অরবিটালে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে। এই তিনটি একক ইলেকট্রনযুক্ত $sp^3$ সংকর অরবিটাল তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে তিনটি $N-H$ সিগমা ($\sigma$) বন্ধন গঠন করে। এভাবে চিত্র-২ এ নাইট্রোজেনের $sp^3$ সংকরায়ন সম্পন্ন হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্র-১ হলো পানি ($H_2O$) এবং চিত্র-২ হলো অ্যামোনিয়া ($NH_3$)। উভয়ের কেন্দ্রীয় পরমাণুতে $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে, তবুও এদের বন্ধন কোণ ভিন্ন হয়।

   VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্ব অনুসারে, পরমাণুর যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন জোড়গুলোর বিকর্ষণ ক্ষমতার ক্রম হলো:
   মুক্তজোড়-মুক্তজোড় (lp-lp) > মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp) > বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp)।

   আদর্শ $sp^3$ সংকরায়নের ক্ষেত্রে বন্ধন কোণ $109.5^\circ$ হওয়ার কথা।

   ১. চিত্র-২ ($NH_3$ অণু): নাইট্রোজেনের যোজ্যতা স্তরে চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মধ্যে ৩টি বন্ধনজোড় (bp) এবং ১টি মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন রয়েছে। এখানে ১টি মুক্তজোড় ইলেকট্রন বন্ধনজোড় ইলেকট্রনগুলোকে বিকর্ষণ করে (lp-bp বিকর্ষণ)। ফলে $H-N-H$ বন্ধন কোণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ $109.5^\circ$ থেকে হ্রাস পেয়ে প্রায় $107^\circ$ হয় এবং এর আকৃতি ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয়।

   ২. চিত্র-১ ($H_2O$ অণু): অক্সিজেনের যোজ্যতা স্তরে চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মধ্যে ২টি বন্ধনজোড় (bp) এবং ২টি মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন বিদ্যমান। এখানে দুটি মুক্তজোড়ের মধ্যে তীব্র lp-lp বিকর্ষণ ঘটে, যা পরবর্তীতে বন্ধনজোড় ইলেকট্রনগুলোকে আরও বেশি ভেতরের দিকে ঠেলে দেয় (lp-bp বিকর্ষণ)। ফলে পানির $H-O-H$ বন্ধন কোণ আরও হ্রাস পেয়ে $104.5^\circ$ এ নেমে আসে এবং অণুর আকৃতি কৌণিক বা উল্টানো 'V' আকারের হয়।

   অতএব, কেন্দ্রীয় পরমাণুতে মুক্তজোড় ইলেকট্রনের সংখ্যার ভিন্নতার কারণে সংকরায়ন একই ($sp^3$) হওয়া সত্ত্বেও $H_2O$ এবং $NH_3$ এর বন্ধন কোণ যথাক্রমে $104.5^\circ$ ও $107^\circ$ হয়, অর্থাৎ ভিন্ন হয়।