রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো দ্রবণে উপস্থিত হাইড্রোজেন আয়নের মোলার ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদমকে উক্ত দ্রবণের pH বলে। অর্থাৎ, pH = -log[H⁺] ।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   H₂O যৌগে অক্সিজেন (O) ও হাইড্রোজেন (H) সমযোজী বন্ধনে যুক্ত। অক্সিজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা (3.5) হাইড্রোজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা (2.1) অপেক্ষা অনেক বেশি। ফলে O–H বন্ধনের শেয়ারকৃত ইলেকট্রন যুগল অক্সিজেনের দিকে অধিক আকৃষ্ট হয়, যার দরুন অক্সিজেন পরমাণুতে আংশিক ঋণাত্মক আধান (δ⁻) এবং হাইড্রোজেন পরমাণুতে আংশিক ধনাত্মক আধান (δ⁺) সৃষ্টি হয়ে দুটি বিপরীতধর্মী পোলের সৃষ্টি হয়। তাই H₂O একটি পোলার যৌগ।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে Y হলো পারমাণবিক সংখ্যা 7 বিশিষ্ট মৌল নাইট্রোজেন (N) এবং Z হলো পারমাণবিক সংখ্যা 8 বিশিষ্ট মৌল অক্সিজেন (O)।
   উভয়ের ইলেকট্রন বিন্যাস:
   ₇N → 1s² 2s² 2pₓ¹ 2pᵧ¹ 2p_z¹
   ₈O → 1s² 2s² 2pₓ² 2pᵧ¹ 2p_z¹

   পর্যায় সারণির একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে গেলে সাধারণত পরমাণুর ব্যাসার্ধ কমে এবং প্রথম আয়নিকরণ শক্তি বৃদ্ধি পায়। কিন্তু নাইট্রোজেনের যোজ্যতা স্তরের p-অরবিটালটি অর্ধপূর্ণ (2p³) হওয়ায় এটি অধিক সুস্থিত। পক্ষান্তরে, অক্সিজেনের যোজ্যতা স্তরের p-অরবিটাল অর্ধপূর্ণ নয় (2p⁴) এবং 2pₓ অরবিটালে ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণ বিদ্যমান। ফলে অধিক সুস্থিত নাইট্রোজেন থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে অক্সিজেন অপেক্ষা বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়। তাই Z (অক্সিজেন)-এর চেয়ে Y (নাইট্রোজেন)-এর আয়নিকরণ শক্তির মান বেশি।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে X (পারমাণবিক সংখ্যা 1) হলো হাইড্রোজেন (H), Y (পারমাণবিক সংখ্যা 7) হলো নাইট্রোজেন (N) এবং Z (পারমাণবিক সংখ্যা 8) হলো অক্সিজেন (O)। অতএব, X ও Y দ্বারা গঠিত যৌগ হলো NH₃ এবং X ও Z দ্বারা গঠিত যৌগ হলো H₂O।

   উভয় যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণুর সংকরণ নির্ণয়:
   NH₃-এ কেন্দ্রীয় পরমাণু N-এর ইলেকট্রন বিন্যাস: ₇N → 1s² 2s² 2pₓ¹ 2pᵧ¹ 2p_z¹। এতে ৩টি বন্ধনজোড় (bp) এবং ১টি মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন রয়েছে। সংকরিত অরবিটালের সংখ্যা = ৩ + ১ = ৪, অর্থাৎ N পরমাণুটি sp³ সংকরিত।

   H₂O-তে কেন্দ্রীয় পরমাণু O-এর ইলেকট্রন বিন্যাস: ₈O → 1s² 2s² 2pₓ² 2pᵧ¹ 2p_z¹। এতে ২টি বন্ধনজোড় (bp) এবং ২টি মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন রয়েছে। সংকরিত অরবিটালের সংখ্যা = ২ + ২ = ৪, অর্থাৎ O পরমাণুটিও sp³ সংকরিত।

   উভয়ের সংকরণ sp³ হলেও আকৃতি ভিন্ন হওয়ার কারণ:
   VSEPR (ভেসপার) তত্ত্ব অনুযায়ী, মুক্তজোড়-মুক্তজোড় বিকর্ষণ > মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণ > বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণ (lp-lp > lp-bp > bp-bp)।
   আদর্শ sp³ সংকরণের বন্ধন কোণ 109.5° এবং আকৃতি চতুস্তলকীয়।
   ১. NH₃ অণুতে ১টি মুক্তজোড় ও ৩টি বন্ধনজোড় ইলেকট্রন রয়েছে। lp-bp বিকর্ষণের কারণে H–N–H বন্ধন কোণ হ্রাস পেয়ে 107° হয় এবং এর আকৃতি হয় ত্রিকোণাকার পিরামিডীয়।
   ২. H₂O অণুতে ২টি মুক্তজোড় ও ২টি বন্ধনজোড় ইলেকট্রন রয়েছে। এখানে দুটি মুক্তজোড়ের মধ্যে তীব্র lp-lp বিকর্ষণ এবং lp-bp বিকর্ষণের ফলে H–O–H বন্ধন কোণ আরও হ্রাস পেয়ে 104.5° হয় এবং এর আকৃতি কৌণিক বা উল্টানো 'V' আকৃতির হয়।
   অতএব, সংকরণ একই (sp³) হওয়া সত্ত্বেও মুক্তজোড় ইলেকট্রনের সংখ্যার ভিন্নতার কারণে এদের আকৃতি ভিন্ন।