রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসের সকল অণুর বেগের বর্গের গড় মানের বর্গমূলকে গ্যাসটির মূল গড় বর্গবেগ বা RMS (Root Mean Square) বেগ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চার্লসের সূত্রানুসারে, স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের তাপমাত্রা প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধি বা হ্রাস করলে $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় তার আয়তনের $\frac{1}{273}$ অংশ যথাক্রমে বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়।

   সুতরাং, $t^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন, $V_t = V_0 \left(1 + \frac{t}{273}\right)$ (যেখানে $V_0$ হলো $0^\circ\text{C}$-এ আয়তন)।

   এখন, তাপমাত্রা কমিয়ে $t = -273^\circ\text{C}$ করা হলে,
   $V_{-273} = V_0 \left(1 + \frac{-273}{273}\right) = V_0 (1 - 1) = 0$।

   তাত্ত্বিকভাবে $-273^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন শূন্য হয়ে যায়। এই তাপমাত্রাকে পরমশূন্য তাপমাত্রা বলে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের (i) নং বিক্রিয়ায় সোডিয়াম বেনজোয়েটকে সোডালাইম ($NaOH + CaO$) সহযোগে উত্তপ্ত করলে ডিকার্বক্সিলেশন বিক্রিয়ায় বেনজিন ($C_6H_6$) উৎপন্ন হয়। অতএব, 'P' যৌগটি হলো বেনজিন ($C_6H_6$)।

   বেনজিন থেকে কার্বলিক এসিড (ফেনল) তৈরির পদ্ধতি:
   ১. বেনজিনকে অনার্দ্র $AlCl_3$-এর উপস্থিতিতে ক্লোরিনের সাথে বিক্রিয়া করালে ক্লোরোবেনজিন উৎপন্ন হয়:
   $C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{\text{অনার্দ্র } AlCl_3} C_6H_5Cl + HCl$

   ২. উৎপন্ন ক্লোরোবেনজিনকে উচ্চ তাপমাত্রা ($350^\circ\text{C}$) ও উচ্চ চাপে (150-200 atm) সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড ($NaOH$) দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করালে (ডাউ পদ্ধতি) সোডিয়াম ফেনোলেট উৎপন্ন হয়:
   $C_6H_5Cl + 2NaOH \xrightarrow{350^\circ\text{C},\, 150\text{ atm}} C_6H_5ONa + NaCl + H_2O$

   ৩. সোডিয়াম ফেনোলেটকে লঘু হাইড্রোক্লোরিক এসিড ($HCl$) দ্বারা অম্লায়িত করলে কার্বলিক এসিড (ফেনল) পাওয়া যায়:
   $C_6H_5ONa + HCl \rightarrow C_6H_5OH + NaCl$

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে:
   (i) নং বিক্রিয়া থেকে 'P' হলো বেনজিন ($C_6H_6$)।
   (ii) নং বিক্রিয়াটি উর্টজ-ফিটিগ বিক্রিয়া, যাতে ক্লোরোবেনজিন ও মিথাইল ক্লোরাইড সোডিয়াম ধাতু ও শুষ্ক ইথারের উপস্থিতিতে বিক্রিয়া করে টলুইন ($C_6H_5CH_3$) তৈরি করে। সুতরাং, 'Q' যৌগটি হলো টলুইন।

   ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় বেনজিন অপেক্ষা টলুইন অধিক সক্রিয়। এর কারণ:
   ১. বেনজিন বলয়ে কোনো ইলেকট্রন প্রদানকারী বা প্রত্যাহারকারী মূলক থাকে না। ফলে এর পাই-ইলেকট্রন ঘনত্ব সুষমভাবে বণ্টিত থাকে।
   ২. কিন্তু টলুইনে বেনজিন বলয়ের সাথে মিথাইল মূলক ($-CH_3$) যুক্ত থাকে। মিথাইল মূলক হলো একটি ইলেকট্রন প্রদানকারী মূলক। এটি আবেশীয় প্রভাব ($+I$ প্রভাব) এবং হাইপারকনজুগেশনের মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি করে।
   ৩. রেজোন্যান্সের মাধ্যমে মিথাইল মূলক বেনজিন বলয়ের অর্থো- ও প্যারা-অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে দেয়।
   রেজোন্যান্স গঠনসমূহ:
   [গঠন ১]: টলুইনের স্বাভাবিক গঠন।
   [গঠন ২]: মিথাইল কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ধন বা আবেশীয় প্রভাবে অর্থো অবস্থানে ঋণাত্মক চার্জ (কার্বানায়ন) তৈরি হয়।
   [গঠন ৩]: প্যারা অবস্থানে ঋণাত্মক চার্জ স্থানান্তরিত হয়।
   [গঠন ৪]: অপর অর্থো অবস্থানে ঋণাত্মক চার্জ সৃষ্টি হয়।

   যেহেতু বলয়ে সামগ্রিকভাবে ইলেকট্রন ঘনত্ব বেড়ে যায়, তাই আগত ইলেকট্রোফাইল ($E^+$) বেনজিনের চেয়ে টলুইন বলয়ে দ্রুত ও সহজে আক্রমণ করতে পারে। এজন্য ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় বেনজিন ('P') অপেক্ষা টলুইন ('Q') অধিক সক্রিয়।