রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   প্রমাণ অবস্থায় (২৫°C বা ২৯৮ K তাপমাত্রা, ১ atm চাপ এবং ১ M ঘনমাত্রার দ্রবণে) কোনো তড়িৎ-রাসায়নিক কোষের দুটি তড়িৎদ্বারের মধ্যে যে বিভব পার্থক্য সৃষ্টি হয়, তাকে প্রমাণ কোষ বিভব (Standard Cell Potential, $E^\circ_{\text{cell}}$) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ইথাইনে ($HC\equiv CH$) প্রতিটি কার্বন পরমাণু $sp$ সংকরিত। $sp$ সংকর অরবিটালে 's' অরবিটালের চরিত্র ৫০%, যা $sp^2$ (৩৩.৩৩%) বা $sp^3$ (২৫%) অপেক্ষা বেশি।

   's' চরিত্র বেশি হওয়ায় সংকর অরবিটালের ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের অধিক নিকটে থাকে এবং এর ফলে কার্বনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা বৃদ্ধি পায়। অধিক তড়িৎ ঋণাত্মক কার্বন পরমাণু $\text{C}-\text{H}$ বন্ধনের ইলেকট্রন যুগলকে নিজের দিকে প্রবলভাবে আকর্ষণ করে। ফলে হাইড্রোজেন পরমাণুটি আংশিক ধনাত্মক চার্জযুক্ত ($H^{\delta+}$) হয়ে পড়ে এবং সহজে প্রোটন ($H^+$) হিসেবে অপসারিত হতে পারে। ক্ষারীয় দ্রবণের উপস্থিতিতে যেমন- ধাতব সোডিয়াম বা অ্যামোনিয়াযুক্ত সিলভার নাইট্রেট দ্রবণের সাথে বিক্রিয়ায় ইথাইন হাইড্রোজেন প্রতিস্থাপন করে ধাতব লবণ গঠন করে। এ কারণে ইথাইন অম্লধর্মিতা প্রদর্শন করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, চুনাপাথরের ($CaCO_3$) তাপীয় বিয়োজনে উৎপন্ন গ্যাস A হলো কার্বন ডাইঅক্সাইড ($CO_2$)।
   বিক্রিয়া: $CaCO_3(s) \xrightarrow{\Delta} CaO(s) + CO_2(g)$

   ১নং পাত্রের জন্য:
   $CO_2$ এর ভর, $w = 20\text{ g}$
   $CO_2$ এর মোলার ভর, $M = 12 + (16 \times 2) = 44\text{ g mol}^{-1}$
   অতএব, মোলার সংখ্যা, $n = \frac{w}{M} = \frac{20}{44} \approx 0.4545\text{ mol}$

   তাপমাত্রা, $T = 25^\circ\text{C} = (25 + 273.15)\text{ K} = 298.15\text{ K}$
   সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক, $R = 8.314\text{ J mol}^{-1}\text{ K}^{-1}$

   আমরা জানি, গ্যাসের মোট গতিশক্তি ($E_k$):
   $E_k = \frac{3}{2}nRT$
   $= \frac{3}{2} \times 0.4545\text{ mol} \times 8.314\text{ J mol}^{-1}\text{ K}^{-1} \times 298.15\text{ K}$
   $\approx 1689.8\text{ J} = 1.69\text{ kJ}$

   অতএব, ১নং পাত্রের গ্যাসের মোট গতিশক্তি প্রায় $1689.8\text{ J}$ বা $1.69\text{ kJ}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী, পটাশিয়াম ক্লোরেটের ($KClO_3$) তাপীয় বিয়োজনে প্রাপ্ত B গ্যাসটি হলো অক্সিজেন ($O_2$) গ্যাস।
   বিক্রিয়া: $2KClO_3(s) \xrightarrow{\Delta, [MnO_2]} 2KCl(s) + 3O_2(g)$

   অক্সিজেন একটি বাস্তব গ্যাস। বাস্তব গ্যাসসমূহ আদর্শ গ্যাস সমীকরণ $PV = nRT$ পুরোপুরি মেনে চলে না। বিজ্ঞানী ভ্যান ডার ওয়ালস গ্যাসের গতিতত্ত্বের দুটি ত্রুটি সংশোধন করে বাস্তব গ্যাসের জন্য সমন্বিত সমীকরণ প্রদান করেন:

   ১. আয়তন সংশোধন: গ্যাসের গতিতত্ত্ব অনুযায়ী গ্যাস অণুগুলোর নিজস্ব আয়তন পাত্রের মোট আয়তনের তুলনায় নগণ্য ধরা হয়েছিল। কিন্তু বাস্তব গ্যাসের অণুগুলোর একটি নির্দিষ্ট কার্যকর আয়তন রয়েছে। পাত্রের মোট আয়তন $V$ হলে, $n$ মোল গ্যাসের মুক্ত বিচরণের প্রকৃত আয়তন হবে $(V - nb)$, যেখানে $b$ হলো গ্যাস অণুর কার্যকর আয়তনজনিত ধ্রুবক।

   ২. চাপ সংশোধন: আদর্শ গ্যাসে অণুগুলোর মধ্যে কোনো আন্তঃআণবিক আকর্ষণ নেই ধরা হলেও বাস্তব গ্যাসে অণুসমূহের মধ্যে আকর্ষণ বল বিদ্যমান। ফলে গ্যাস অণু পাত্রের দেয়ালে আদর্শ চাপের চেয়ে কম চাপ প্রয়োগ করে। পাত্রের ভেতরের দিকে আকর্ষণের দরুন চাপের হ্রাস $P' = \frac{an^2}{V^2}$। ফলে প্রকৃত চাপ হয় $\left(P + \frac{an^2}{V^2}\right)$, যেখানে $a$ হলো আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল সংক্রান্ত ধ্রুবক।

   আদর্শ গ্যাস সমীকরণ $PV = nRT$-এ সংশোধিত চাপ ও আয়তন প্রতিস্থাপন করলে ২নং পাত্রের বাস্তব গ্যাসের জন্য সংশোধিত সমীকরণটি দাঁড়ায়:
   $\left(P + \frac{an^2}{V^2}\right)(V - nb) = nRT$
   (১ মোল গ্যাসের জন্য: $\left(P + \frac{a}{V_m^2}\right)(V_m - b) = RT$)

   এটিই ২নং পাত্রের গ্যাসের জন্য আদর্শ গ্যাস সমীকরণের পরিবর্তিত ও সংশোধিত রূপ (ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ)।