রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব রাসায়নিক পদার্থ নিজেদের বর্ণ পরিবর্তনের মাধ্যমে কোনো বিক্রিয়ার সমাপ্তি বিন্দু বা অ্যাসিড-ক্ষারক প্রমণ দ্রবণের প্রশমন বিন্দু নির্দেশ করে, তাদেরকে নির্দেশক বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ রাসায়নিক কোষে লবণ সেতু ব্যবহারের প্রধান কারণগুলো হলো:
   ১. এটি দুটি অর্ধকোষের দ্রবণদ্বয়ের মধ্যে প্রত্যক্ষ সংযোগ ছাড়াই পরোক্ষ সংযোগ স্থাপন করে তড়িৎ বর্তনী পূর্ণ করে।
   ২. এটি বিক্রিয়া চলাকালীন উভয় অর্ধকোষের দ্রবণে ক্যাটায়ন ও অ্যানায়নের সমতা রক্ষা করে তড়িৎ নিরপেক্ষতা বজায় রাখে।
   ৩. এটি দুটি তরলের মিলনতলে উৎপন্ন তরল সংযোগ বিভব বা 'লিকুইড জাংশন পটেনশিয়াল' সর্বনিম্ন বা দূর করতে সাহায্য করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে বেনজিনকে ৬০°সে তাপমাত্রায় গাঢ় $HNO_3$ ও গাঢ় $H_2SO_4$ সহযোগে উত্তপ্ত করলে নাইট্রোবেনজিন ($A$) উৎপন্ন হয়। এটি একটি ইলেকট্রনাকর্ষী (ইলেকট্রোফিলিক) প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া। বিক্রিয়াটির কৌশল তিনটি ধাপে সম্পন্ন হয়:

   ১. ইলেকট্রোফাইল ($NO_2^+$) সৃষ্টি:
   গাঢ় $H_2SO_4$ অ্যাসিড হিসেবে কাজ করে $HNO_3$-কে একটি প্রোটন প্রদান করে। ফলে পানি অপসারিত হয়ে নাইট্রোনিয়াম আয়ন ($NO_2^+$) ইলেকট্রোফাইল হিসেবে তৈরি হয়।
   $HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$

   ২. সিগমা ($σ$) জটিল বা কার্বোক্যাটায়ন সৃষ্টি:
   ইলেকট্রোফাইল $NO_2^+$ বেনজিন বলয়ের পাই ($π$) ইলেকট্রন মেঘকে আক্রমণ করে একটি মধ্যবর্তী সিগমা ($σ$) জটিল আয়ন (কার্বোনিয়াম আয়ন) গঠন করে, যা রেজোন্যান্সের মাধ্যমে স্থিতিশীলতা পায়:
   $C_6H_6 + NO_2^+ \rightarrow [C_6H_6-NO_2]^+ \quad (\sigma\text{-complex})$

   ৩. প্রোটন অপসারণ ও বেনজিন বলয়ের পুনরুৎপাদন:
   সিগমা জটিল থেকে ক্ষারক $HSO_4^-$ একটি প্রোটন ($H^+$) গ্রহণ করে বলয়ের অ্যারোমেটিক রূপ ফিরিয়ে দেয় এবং উৎপাদ হিসেবে নাইট্রোবেনজিন গঠিত হয়।
   $[C_6H_6-NO_2]^+ + HSO_4^- \rightarrow C_6H_5NO_2 + H_2SO_4$

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে উল্লিখিত যৌগদ্বয় হলো:
   যৌগ $A$: নাইট্রোবেনজিন ($C_6H_5NO_2$)
   যৌগ $B$: টলুইন ($C_6H_5CH_3$)

   এদের মধ্যে যৌগ $B$ অর্থাৎ টলুইন ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় অর্থো-প্যারা সমানু উৎপন্ন করে। নিচে এর কারণ বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. টলুইনের মিথাইল ($-CH_3$) মূলক একটি ইলেকট্রন প্রদানকারী মূলক। মিথাইল মূলকের ধনাত্মক আবেশীয় প্রভাব ($+I$ effect) এবং হাইপারকনজুগেশনের মাধ্যমে এটি বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি করে (বলয় সক্রিয়কারী মূলক)। রেজোন্যান্স বা সংস্পন্দন কাঠামোর কারণে মিথাইল মূলকের উপস্থিতিতে বেনজিন বলয়ের মেটা অবস্থানের তুলনায় অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রনের ঘনত্ব তুলনামূলকভাবে বেশি বৃদ্ধি পায়। ফলে আগত ইলেকট্রোফাইল (যেমন: $Br^+$, $NO_2^+$ ইত্যাদি) সহজে এবং অগ্রাধিকার ভিত্তিতে অর্থো ও প্যারা অবস্থানে আক্রমণ করে অর্থো ও প্যারা সমানু তৈরি করে।

   ২. পক্ষান্তরে, নাইট্রোবেনজিনের নাইট্রো ($-NO_2$) মূলক একটি তীব্র ইলেকট্রন আকর্ষী বা নিষ্ক্রিয়কারী মূলক। এর ঋণাত্মক মেসোমারিক ($-M$) প্রভাবের কারণে এটি বেনজিন বলয় থেকে ইলেকট্রন ঘনত্ব নিজের দিকে টেনে নেয়। রেজোন্যান্সের কারণে অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব অত্যন্ত কমে যায়। ফলে তুলনামূলকভাবে মেটা অবস্থানে সামান্য বেশি ইলেকট্রন ঘনত্ব থাকায় আগত ইলেকট্রোফাইল মেটা অবস্থানে যুক্ত হয়ে মেটা সমানু উৎপন্ন করে।

   সুতরাং, বিশ্লেষণ থেকে স্পষ্ট যে $A$ ও $B$ এর মধ্যে $B$ (টলুইন) ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় অর্থো-প্যারা সমানু উৎপন্ন করে।