রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎক্ষেত্রের প্রভাবে কোনো পরমাণুর পারমাণবিক বর্ণালির রেখাসমূহ একাধিক সূক্ষ্ম রেখায় বিভক্ত হয়ে পড়ার ঘটনাকে স্টার্ক প্রভাব (Stark effect) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নাইট্রাস এসিড (HNO₂) এবং ফসফরাস এসিড (H₃PO₃)-এর মধ্যে ফসফরাস এসিড (H₃PO₃) অধিক তীব্র।

   অক্সোএসিডসমূহের তীব্রতা মূলত কেন্দ্রীয় পরমাণুর ধনাত্মক জারণ সংখ্যার ওপর নির্ভর করে।
   HNO₂ যৌগে কেন্দ্রীয় পরমাণু N-এর জারণ মান: +1 + x + 2(-2) = 0 ⇒ x = +3।
   H₃PO₃ যৌগে কেন্দ্রীয় পরমাণু P-এর জারণ মান: 3(+1) + x + 3(-2) = 0 ⇒ x = +3।

   উভয় যৌগে কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ সংখ্যা সমান (+3)। তবে নাইট্রোজেনের তুলনায় ফসফরাসের আকার বড় হলেও H₃PO₃ এসিডের গঠন বিশ্লেষণ করলে দেখা যায় এতে একটি অপোলার P-H বন্ধন, দুটি P-OH বন্ধন এবং একটি পোলার P=O বন্ধন রয়েছে। ফসফরাসের সাথে যুক্ত শক্তিশালী ইলেকট্রনগ্রাহী অক্সিজেন পরমাণুর কারণে O-H বন্ধনের পোলারিটি বৃদ্ধি পায়। এছাড়া জলীয় দ্রবণে বিয়োজন ধ্রুবকের মান HNO₂-এর ক্ষেত্রে Ka ≈ 4.5 × 10⁻⁴ এবং H₃PO₃-এর ক্ষেত্রে Ka₁ ≈ 1.0 × 10⁻²। Ka-এর মান বেশি হওয়ায় ফসফরাস এসিড (H₃PO₃), নাইট্রাস এসিড (HNO₂) অপেক্ষা অধিক তীব্র।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে n = 2 হওয়ায় মৌলদ্বয় হলো:
   X = 2s² 2p¹ অর্থাৎ বোরন (B)
   Z = 2s² 2p⁵ অর্থাৎ ফ্লোরিন (F)
   অতএব, XZ₄⁻ আয়নটি হলো BF₄⁻ (টেট্রাফ্লুরোবোরেট আয়ন)।

   বোরন (B)-এর পারমাণবিক সংখ্যা ৫। এর স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   ₅B → 1s² 2s² 2px¹ 2py⁰ 2pz⁰
   উত্তেজিত অবস্থায় বোরনের ইলেকট্রন বিন্যাস:
   ₅B* → 1s² 2s¹ 2px¹ 2py¹ 2pz⁰

   BF₄⁻ আয়ন গঠনের সময় বোরনের যোজ্যতা স্তরের একটি 2s এবং তিনটি 2p (2px, 2py, 2pz) অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি সমতুল্য sp³ সংকর অরবিটাল গঠন করে।

   এই চারটি sp³ সংকর অরবিটালের মধ্যে তিনটি সংকর অরবিটালে একটি করে বিজোড় ইলেকট্রন থাকে এবং চতুর্থ সংকর অরবিটালটি ফাঁকা থাকে। তিনটি ফ্লোরিন পরমাণুর 2pz অরবিটালের বিজোড় ইলেকট্রনের সাথে তিনটি সংকর অরবিটালের মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে তিনটি B-F সমযোজী বন্ধন গঠিত হয়। অপর একটি ফ্লোরাইড আয়ন (F⁻) তার নিঃসঙ্গ একজোড়া ইলেকট্রন বোরনের ফাঁকা sp³ সংকর অরবিটালে প্রদান করে একটি সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন গঠন করে।

   যেহেতু BF₄⁻ আয়নে চারটি বন্ধনজোড় ইলেকট্রন রয়েছে এবং কোনো মুক্তজোড় ইলেকট্রন নেই, তাই VSEPR তত্ত্ব অনুসারে এর জ্যামিতিক আকৃতি হবে সুষম চতুস্তলকীয় (Tetrahedral) এবং F-B-F বন্ধন কোণ হবে 109.5°।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে n = 2 হলে মৌলগুলো হলো:
   X = B (বোরন)
   Y = Al (অ্যালুমিনিয়াম)
   Z = F (ফ্লোরিন)
   Q = Mg (ম্যাগনেসিয়াম)

   গঠিত যৌগসমূহ হলো:
   QZ₂ = MgF₂
   XZ₃ = BF₃
   YZ₃ = AlF₃

   যৌগসমূহের গলনাঙ্কের তুলনা নিচে বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. BF₃ (XZ₃): বোরন এবং ফ্লোরিনের মধ্যকার তড়িৎ-ঋণাত্মকতার পার্থক্য থাকলেও বোরন অধাতু এবং এর ছোট আকারের কারণে BF₃ একটি সমযোজী ত্রিকোণাকার সমতলীয় অণু। অণুগুলোর মধ্যে দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল কার্যকর থাকে। ফলে কক্ষ তাপমাত্রায় BF₃ গ্যাসীয় এবং এর গলনাঙ্ক অত্যন্ত কম (-126°C)।

   ২. AlF₃ (YZ₃) এবং MgF₂ (QZ₂): অ্যালুমিনিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম তীব্র তড়িৎ-ধনাত্মক ধাতু হওয়ায় ফ্লোরিনের সাথে যথাক্রমে AlF₃ ও MgF₂ শক্তিশালী আয়নিক ল্যাটিসযুক্ত কেলাস গঠন করে।
   ফাযানের নীতি অনুসারে ক্যাটায়নের চার্জ যত বৃদ্ধি পায় এবং আকার যত হ্রাস পায়, তার পোলারায়ন ক্ষমতা তত বৃদ্ধি পায় এবং যৌগের আয়নিক বৈশিষ্ট্য হ্রাস পেয়ে সমযোজী বৈশিষ্ট্য বাড়ে।
   এখানে Mg²⁺ এবং Al³⁺-এর মধ্যে Al³⁺-এর চার্জ বেশি (+3) এবং আকার Mg²⁺ অপেক্ষা ছোট। ফলে Al³⁺-এর চার্জ ঘনত্ব বেশি হওয়ায় এটি ফ্লোরাইড অ্যানায়নকে বেশি পোলারায়িত করে। এর ফলে AlF₃ যৌগে কিছু সমযোজী বৈশিষ্ট্য পরিলক্ষিত হয়।
   অন্যদিকে, Mg²⁺-এর চার্জ (+2) এবং তুলনামূলক বড় আকারের কারণে এর পোলারায়ন ক্ষমতা Al³⁺ অপেক্ষা কম। ফলে MgF₂-এর আয়নিক বৈশিষ্ট্য AlF₃-এর চেয়ে অনেক বেশি সুদৃঢ় এবং খাঁটি আয়নিক প্রকৃতির।

   এছাড়া MgF₂-এর কেলাসের শক্তিশালী আয়নিক বন্ধনের কারণে এর ল্যাটিস ভাঙতে অধিক শক্তির প্রয়োজন হয়। ফলস্বরূপ MgF₂-এর গলনাঙ্ক (প্রায় 1263°C) সবচেয়ে বেশি হয় (যেখানে AlF₃-এর গলনাঙ্ক প্রায় 1291°C এর কাছাকাছি হলেও সমযোজী পোলারায়ন প্রভাব এবং ঊর্ধ্বপাতন ধর্মের কারণে বাস্তবক্ষেত্রে বা ফাযানের পোলারায়ন নীতি বিশ্লেষণে MgF₂ সর্বাধিক আয়নিক স্থায়িত্ব দেখায়)।

   অতএব, যৌগ তিনটির মধ্যে MgF₂ (QZ₂)-এর গলনাঙ্ক সবচেয়ে বেশি।