রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নিরপেক্ষ বা অপোলার সমযোজী অণুসমূহের মধ্যে ক্ষণস্থায়ী ডাইপোলের কারণে যে দুর্বল আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল সৃষ্টি হয়, তাকে ভ্যান্ডারওয়ালস বল বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   CaCl₂ এবং AlCl₃ লবণদ্বয়ের মধ্যে CaCl₂ পানিতে অধিক দ্রবণীয়।

   কারণ (ফাজানের নীতি):
   ক্যাটায়নের চার্জ যত বেশি এবং আকার যত ছোট হয়, তার পোলারায়ন ক্ষমতা তত বৃদ্ধি পায় এবং যৌগটি তত বেশি সমযোজী বৈশিষ্ট্য অর্জন করে।
   CaCl₂ যৌগে ক্যাটায়ন হলো Ca²⁺ এবং AlCl₃ যৌগে ক্যাটায়ন হলো Al³⁺। Ca²⁺ এর চেয়ে Al³⁺ এর চার্জ বেশি এবং আকার ছোট। ফলে Al³⁺ আয়নের পোলারায়ন ক্ষমতা Ca²⁺ এর তুলনায় অনেক বেশি। অধিক পোলারায়নের কারণে AlCl₃ সমযোজী বৈশিষ্ট্য লাভ করে, পক্ষান্তরে CaCl₂ মূলত আয়নিক যৌগ হিসেবে থাকে।
   যেহেতু পোলার দ্রাবক হিসেবে পানিতে আয়নিক যৌগ সমযোজী যৌগের চেয়ে অধিক দ্রবণীয়, তাই CaCl₂ পানিতে AlCl₃ অপেক্ষা অধিক দ্রবণীয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের তথ্যমতে:
   D (পারমাণবিক সংখ্যা ৬) হলো কার্বন (C) এবং R (পারমাণবিক সংখ্যা ৮) হলো অক্সিজেন (O)।
   অতএব, DH₄ হলো মিথেন (CH₄) এবং H₂R হলো পানি (H₂O)। সাধারণ তাপমাত্রায় CH₄ গ্যাসীয় কিন্তু H₂O তরল; এই ভৌত অবস্থার পার্থক্যের জন্য মূলত হাইড্রোজেন বন্ধনই দায়ী।

   ব্যাখ্যা:
   ১. H₂O-এর ক্ষেত্রে: অক্সিজেনের আকার ছোট এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা (৩.৫) অনেক বেশি। ফলে O-H সমযোজী বন্ধনের ইলেকট্রন অক্সিজেনের দিকে স্থানান্তরিত হওয়ায় অণুতে উচ্চ মাত্রার পোলারিটি সৃষ্টি হয়। পানির একটি অণুর আংশিক ধনাত্মক হাইড্রোজেন প্রান্ত অপর একটি অণুর আংশিক ঋণাত্মক অক্সিজেন প্রান্তের সাথে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে। হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে পানির অসংখ্য অণু পরস্পরের সংবদ্ধ (associated) হয়ে সাধারণ তাপমাত্রায় তরল হিসেবে অবস্থান করে।

   ২. CH₄-এর ক্ষেত্রে: কার্বন ও হাইড্রোজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতার মান কাছাকাছি (C = ২.৫, H = ২.১) হওয়ায় C-H বন্ধন প্রায় অপোলার। ফলে CH₄ অণুতে কোনো পোলারিটি তৈরি হয় না এবং এটি হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করতে পারে না। মিথেনের অণুগুলোর মাঝে কেবল অতি দুর্বল ভ্যান্ডারওয়ালস আকর্ষণ বল কাজ করে। এই আকর্ষণ অত্যন্ত দুর্বল হওয়ায় সাধারণ তাপমাত্রায় মিথেন গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।

   সুতরাং, DH₄ (CH₄) এবং H₂R (H₂O) এর ভৌত অবস্থার এই ভিন্নতার পেছনে মূলত হাইড্রোজেন বন্ধনই কার্যকর ভূমিকা পালন করে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের মৌলগুলো হলো D = কার্বন (C), Q = নাইট্রোজেন (N) এবং R = অক্সিজেন (O)।
   এদের গঠিত হাইড্রাইড অণু তিনটি হলো যথাক্রমে CH₄, NH₃ এবং H₂O।
   অণু তিনটির কেন্দ্রীয় পরমাণুতে একই ধরনের অর্থাৎ sp³ সংকরায়ন থাকা সত্ত্বেও এদের আকৃতি ও বন্ধন কোণ ভিন্ন হয়। এর প্রধান কারণ হলো ভেসপার (VSEPR) তত্ত্ব বা মুক্তজোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণ।

   VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, ইলেকট্রন জোড়সমূহের বিকর্ষণের ক্রম:
   মুক্তজোড়-মুক্তজোড় (lp-lp) > মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp) > বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp)

   ১. CH₄ অণুর আকৃতি: মিথেনের কেন্দ্রীয় পরমাণু C-এ ৪টি বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রন রয়েছে এবং কোনো মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন নেই। ফলে শুধুমাত্র bp-bp বিকর্ষণ সুষমভাবে কাজ করে এবং এটি একটি আদর্শ চতুস্তলকীয় (Tetrahedral) আকৃতি লাভ করে। এর বন্ধন কোণ ১০৯.৫°।

   ২. NH₃ অণুর আকৃতি: অ্যামোনিয়ার কেন্দ্রীয় N পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে ৩টি বন্ধনজোড় এবং ১টি মুক্তজোড় ইলেকট্রন রয়েছে। lp-bp বিকর্ষণ bp-bp বিকর্ষণের চেয়ে শক্তিশালী হওয়ায় N-H বন্ধনগুলো কিছুটা সংকুচিত হয়। ফলে এর আকৃতি চতুস্তলকীয় না হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় (Trigonal Pyramidal) হয় এবং বন্ধন কোণ হ্রাস পেয়ে ১০৭° হয়।

   ৩. H₂O অণুর আকৃতি: পানির কেন্দ্রীয় O পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে ২টি বন্ধনজোড় এবং ২টি মুক্তজোড় ইলেকট্রন বিদ্যমান। এখানে দুটি মুক্তজোড়ের মধ্যে তীব্র lp-lp বিকর্ষণ ঘটে এবং একই সাথে lp-bp বিকর্ষণ কাজ করায় O-H বন্ধন দুটি আরও চেপে যায়। এর ফলে পানির অণু কৌণিক বা V-আকৃতির (Bent/Angular) হয় এবং বন্ধন কোণ আরও হ্রাস পেয়ে ১০৪.৫° হয়।

   অতএব, কেন্দ্রীয় পরমাণুতে উপস্থিত মুক্তজোড় ইলেকট্রনের সংখ্যার ভিন্নতা এবং তাদের মধ্যকার বিকর্ষণ বলের পার্থক্যের কারণেই অণু তিনটির আকৃতি ও বন্ধন কোণে ভিন্নতা দেখা যায়।