রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   গ্যাসীয় অবস্থায় কোনো মৌলের এক মোল বিচ্ছিন্ন পরমাণুর প্রতিটির সর্ববহিঃস্থ স্তর থেকে এক মোল ইলেকট্রন অপসারণ করে অসীম দূরত্বে নিয়ে এক মোল একক ধনাত্মক আয়নে পরিণত করতে যে পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হয়, তাকে ঐ মৌলের প্রথম আয়নীকরণ শক্তি বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হুন্ডের নীতি ও কোয়ান্টাম বলবিদ্যা অনুসারে, কোনো উপস্তরের সমশক্তির অর্বিটালগুলো যখন অর্ধেক পূর্ণ (যেমন p³) অথবা সম্পূর্ণ পূর্ণ (যেমন p⁶) থাকে, তখন ইলেকট্রন মেঘের প্রতিসম বণ্টন ঘটে। এ প্রতিসাম্যের কারণে আন্তঃইলেকট্রনীয় বিকর্ষণ সর্বনিম্ন হয় এবং সর্বোচ্চ সংখ্যক ইলেকট্রন সমমুখী স্পিনযুক্ত হওয়ায় তাদের মধ্যে বিনিময় শক্তি (Exchange Energy) সর্বাধিক হয়। উচ্চ বিনিময় শক্তি ও প্রতিসাম্যের কারণে অর্ধপূর্ণ 'p' অর্বিটাল অন্যান্য অপূর্ণ অর্বিটালের তুলনায় অধিক স্থিতিশীল হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের গ্রুপ-১৭ এর পর্যায়-৩ এর মৌল B হলো ক্লোরিন (Cl) এবং নাইট্রোজেনের সাথে গঠিত যৌগটি হলো NCl₃ (NB₃)।

   NCl₃ যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেন (N, পারমাণবিক সংখ্যা ৭):
   N-এর সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস: ₇N = 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹

   যৌগ গঠনের সময় যোজ্যতা স্তরের একটি 2s এবং তিনটি 2p অর্বিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি সমশক্তির sp³ সংকর অর্বিটাল তৈরি করে (sp³ সংকরণ)।
   সংকর অর্বিটালগুলোর মধ্যে:

   • একটি sp³ সংকর অর্বিটালে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন (lone pair) থাকে।
   • বাকি তিনটি sp³ সংকর অর্বিটালে একটি করে বিজোড় ইলেকট্রন থাকে।

   নাইট্রোজেনের এই তিনটি অর্ধপূর্ণ sp³ সংকর অর্বিটাল তিনটি ক্লোরিন (B) পরমাণুর যোজ্যতা স্তরের বিজোড় ইলেকট্রনবিশিষ্ট 3p_z অর্বিটালের সাথে অক্ষ বরাবর মুখোমুখি অধিক্রমণ করে তিনটি N-Cl সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে।

   sp³ সংকরণের স্বাভাবিক জ্যামিতিক কাঠামো চতুস্তলকীয় এবং বন্ধন কোণ ১০৯.৫° হওয়ার কথা থাকলেও, ভেসপার (VSEPR) তত্ত্বানুযায়ী একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়ের বিকর্ষণের কারণে (lp-bp বিকর্ষণ > bp-bp বিকর্ষণ) বন্ধন কোণ হ্রাস পেয়ে প্রায় ১০৭° হয় এবং অণুর আকৃতি ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের গ্রুপ-১৭ এর হ্যালোজেন মৌলগুলো হলো:
   পর্যায় ২: A = F (ফ্লোরিন)
   পর্যায় ৩: B = Cl (ক্লোরিন)
   পর্যায় ৪: C = Br (ব্রোমিন)
   পর্যায় ৫: D = I (আয়োডিন)

   তড়িৎ ঋণাত্মকতার ক্রম:
   পর্যায় সারণির একই গ্রুপের ওপর থেকে নিচে নামলে পারমাণবিক ব্যাসার্ধ বৃদ্ধি পায়, ফলে নিউক্লিয়াস কর্তৃক বন্ধনজোড় ইলেকট্রনের আকর্ষণ ক্ষমতা কমে যায়। তাই গ্রুপ-১৭ এর মৌলগুলোর তড়িৎ ঋণাত্মকতার স্বাভাবিক ক্রম হলো:
   F > Cl > Br > I

   ইলেকট্রন আসক্তির ব্যতিক্রমী ক্রম:
   সাধারণ নিয়ম অনুযায়ী গ্রুপের ওপর থেকে নিচে পারমাণবিক আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে ইলেকট্রন আসক্তি হ্রাস পাওয়ার কথা। সেই হিসেবে ফ্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি ক্লোরিনের চেয়ে বেশি হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু প্রকৃতপক্ষে ইলেকট্রন আসক্তির ক্রমটি হলো:
   Cl > F > Br > I

   ব্যতিক্রমের কারণ:
   ফ্লোরিনের পারমাণবিক সংখ্যা ৯ এবং আকার অত্যন্ত ছোট (২য় পর্যায়ের মৌল)। এর সর্ববহিঃস্থ ২য় শক্তিস্তরে ৭টি ইলেকট্রন অত্যন্ত ঘনসন্নিবিষ্টভাবে অবস্থান করে, ফলে সেখানে উচ্চ ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব সৃষ্টি হয়। যখন বাইরে থেকে অতিরিক্ত একটি ইলেকট্রন ফ্লোরিনের ক্ষুদ্র 2p উপস্তরে প্রবেশ করতে চায়, তখন সেখানে বিদ্যমান ইলেকট্রনগুলোর সাথে তীব্র আন্তঃইলেকট্রনীয় বিকর্ষণ ঘটে। এই বিকর্ষণ কাটিয়ে নতুন ইলেকট্রন প্রবেশ করাতে কিছুটা শক্তি ব্যয়িত হয়, ফলে নির্গত শক্তির পরিমাণ হ্রাস পায়।

   অপরদিকে ক্লোরিন ৩য় পর্যায়ের মৌল হওয়ায় এর পারমাণবিক আকার ফ্লোরিন অপেক্ষা যথেষ্ট বড় এবং এর সর্ববহিঃস্থ 3p উপস্তরে ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব তুলনামূলকভাবে কম। ফলে নতুন ইলেকট্রন প্রবেশের ক্ষেত্রে ইলেকট্রনীয় বিকর্ষণ অনেক কম হয় এবং অধিক শক্তি নির্গত হয়।

   এই কারণে ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি (-৩৪৯ kJ/mol) ফ্লোরিনের চেয়ে (-৩২৮ kJ/mol) বেশি হয়। সুতরাং তড়িৎ ঋণাত্মকতার ক্রম F > Cl হলেও ইলেকট্রন আসক্তির ক্ষেত্রে Cl > F হয়ে ব্যতিক্রম দেখা যায়।