রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো উভমুখী বিক্রিয়ার যে অবস্থায় সম্মুখমুখী বিক্রিয়ার গতিবেগ এবং বিপরীতমুখী বিক্রিয়ার গতিবেগ সমান হয়, তাকে রাসায়নিক সাম্যাবস্থা বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   F ও Cl এর মধ্যে Cl এর ইলেকট্রন আসক্তি বেশি।

   ফ্লোরিনের (F) আকার ক্লোরিনের (Cl) চেয়ে যথেষ্ট ছোট হওয়ায় এর দ্বিতীয় শক্তিস্তরে ($2p$) ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব অনেক বেশি থাকে। ফলে নতুন কোনো ইলেকট্রন যুক্ত হওয়ার সময় সেখানে তীব্র আন্তঃইলেকট্রনীয় বিকর্ষণ অনুভূত হয়। অন্যদিকে, ক্লোরিনের আকার অপেক্ষাকৃত বড় হওয়ায় এর তৃতীয় শক্তিস্তরে ($3p$) ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব কম থাকে এবং আগত ইলেকট্রন কম বিকর্ষণের মুখোমুখি হয়। এই কারণে ফ্লোরিনের চেয়ে ক্লোরিনে একটি ইলেকট্রন প্রবেশ করাতে বেশি শক্তি নির্গত হয়, ফলে ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চিত্র-২ এ প্রদর্শিত অণুটি হলো অ্যামোনিয়া ($NH_3$)। অ্যামোনিয়া অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেনে ($N$) $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে।

   নাইট্রোজেনের স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   $_7N = 1s^2 \ 2s^2 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1 \ 2p_z^1$

   নাইট্রোজেনের যোজ্যতা স্তরের একটি $2s$ এবং তিনটি $2p$ ($2p_x, 2p_y, 2p_z$) অরবিটাল নিজেদের মধ্যে মিশ্রিত হয়ে সমশক্তির চারটি নতুন $sp^3$ সংকর অরবিটাল তৈরি করে।

   এই চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মধ্যে তিনটিতে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে এবং অপর একটিতে একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় (lone pair) থাকে। তিনটি বিজোড় ইলেকট্রনবিশিষ্ট $sp^3$ সংকর অরবিটাল তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে অধিক্রমণের মাধ্যমে তিনটি $N-H$ সিগমা ($\sigma$) বন্ধন গঠন করে। চতুর্থ সংকর অরবিটালে এক জোড়া মুক্তজোড় ইলেকট্রন অবস্থান করে। সুতরাং, চিত্র-২ এ $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্র-১ হলো পানি ($H_2O$) এবং চিত্র-২ হলো অ্যামোনিয়া ($NH_3$)। উভয়ের কেন্দ্রীয় পরমাণুতে ($O$ ও $N$) $sp^3$ সংকরায়ন ঘটলেও এদের বন্ধন কোণ ভিন্ন হয়। এর কারণ নিচে ব্যাখ্যা করা হলো:

   ১. আদর্শ ক্ষেত্রে $sp^3$ সংকরায়ন ঘটলে অণুর জ্যামিতিক আকৃতি চতুস্তলকীয় এবং বন্ধন কোণ $109.5^\circ$ হওয়ার কথা। কিন্তু VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্ব অনুসারে, নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণ ক্ষমতা বন্ধন জোড় ইলেকট্রনের চেয়ে বেশি। বিকর্ষণের ক্রম হলো:
   মুক্তজোড়-মুক্তজোড় (lp-lp) > মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp) > বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp)।

   ২. অ্যামোনিয়া ($NH_3$) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেনে ($N$) একটি মুক্তজোড় (lone pair) এবং তিনটি বন্ধনজোড় (bond pair) ইলেকট্রন রয়েছে। এখানে একটি lp-bp বিকর্ষণের কারণে $N-H$ বন্ধনজোড়গুলো পরস্পরের কাছাকাছি সরে আসে। ফলে বন্ধন কোণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ $109.5^\circ$ থেকে হ্রাস পেয়ে প্রায় $107^\circ$ হয় এবং আকৃতি ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয়।

   ৩. অপরপক্ষে, পানি ($H_2O$) অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু অক্সিজেনে ($O$) দুটি মুক্তজোড় এবং দুটি বন্ধনজোড় ইলেকট্রন উপস্থিত থাকে। এখানে দুটি মুক্তজোড়ের মধ্যে তীব্র lp-lp বিকর্ষণ ঘটে এবং একই সাথে শক্তিশালী lp-bp বিকর্ষণ বিদ্যমান থাকে। এই দ্বৈত ও অধিকতর তীব্র বিকর্ষণের কারণে $O-H$ বন্ধনজোড় দুটি অ্যামোনিয়ার চেয়েও আরও বেশি কাছাকাছি সংকুচিত হয়ে আসে। ফলে $H-O-H$ বন্ধন কোণ আরও হ্রাস পেয়ে $104.5^\circ$ এ নেমে আসে এবং অণুটির আকৃতি কৌণিক বা 'V' আকৃতির হয়।

   অতএব, উভয় অণুতে $sp^3$ সংকরায়ন বিদ্যমান থাকলেও মুক্তজোড় ইলেকট্রনের সংখ্যার ভিন্নতা এবং VSEPR তত্ত্বীয় বিকর্ষণের তারতম্যের কারণে এদের বন্ধন কোণ ভিন্ন হয়।