রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সমশক্তিসম্পন্ন বিভিন্ন অরবিটালে ইলেকট্রন প্রবেশের সময় তারা যতক্ষণ পর্যন্ত সম্ভব অযুগ্ম বা বিজোড় অবস্থায় থাকবে এবং এই বিজোড় ইলেকট্রনগুলোর স্পিন একইমুখী হবে। এটিই হুন্ডের নীতি।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ডাইনাইট্রোজেন পেন্টাঅক্সাইড ($N_2O_5$) গঠিত হওয়ার সময় দুটি নাইট্রোজেন পরমাণু একটি সাধারণ অক্সিজেন পরমাণুর মাধ্যমে পরস্পরের সাথে যুক্ত থাকে ($N-O-N$ সেতু বন্ধন)। প্রতিটি নাইট্রোজেন পরমাণু অপর একটি অক্সিজেনের সাথে দ্বিবন্ধন ($N=O$) এবং অন্য একটি অক্সিজেনের সাথে সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন ($N \rightarrow O$) গঠন করে। এতে নাইট্রোজেনের যোজ্যতা ৪ প্রদর্শিত হয় এবং উভয় নাইট্রোজেনের অষ্টক পূর্ণ হয়। এভাবে সমযোজী ও সন্নিবেশ বন্ধনের সমন্বয়ে $N_2O_5$ গঠিত হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, $B$ হলো কার্বন ($C$, ইলেকট্রন বিন্যাস: $2s^2 2p^2$), $C$ হলো নাইট্রোজেন ($N$, ইলেকট্রন বিন্যাস: $2s^2 2p^3$) এবং $D^-$ আয়নটি হলো ক্লোরাইড আয়ন ($Cl^-$, বহিঃস্তর: $3s^2 3p^6$), অর্থাৎ $D$ হলো ক্লোরিন ($Cl$) মৌল। সুতরাং, $CD_3$ হলো $NCl_3$ এবং $BD_4$ হলো $CCl_4$।

   $NCl_3$ যৌগে নাইট্রোজেনের ফাঁকা d-অরবিটাল না থাকলেও ক্লোরিনের ফাঁকা 3d-অরবিটাল রয়েছে। আর্দ্রবিশ্লেষণের সময় পানির অক্সিজেন পরমাণু তার মুক্তজোড় ইলেকট্রন ক্লোরিনের ফাঁকা d-অরবিটালে দান করে একটি অস্থায়ী অন্তর্বর্তী জটিল যৌগ গঠন করে, যা ভেঙে গিয়ে $NH_3$ ও $HOCl$ উৎপন্ন করে:
   $NCl_3 + 3H_2O \rightarrow NH_3 + 3HOCl$

   অন্যদিকে, $CCl_4$ যৌগে কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে ($n=2$) কোনো ফাঁকা d-অরবিটাল নেই। এছাড়া চারটি বৃহৎ আকারের ক্লোরিন পরমাণুর কারণে কার্বন পরমাণু স্থানিক বাধা (steric hindrance) দ্বারা আবৃত থাকে। ফলে পানির অণু কার্বনকে মুক্তজোড় ইলেকট্রন প্রদান করতে পারে না। তাই $CD_3$ ($NCl_3$) আর্দ্রবিশ্লেষিত হলেও $BD_4$ ($CCl_4$) আর্দ্রবিশ্লেষিত হয় না।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের $B$ মৌলটি হলো কার্বন ($C$) এবং $C$ মৌলটি হলো নাইট্রোজেন ($N$)। এদের হাইড্রাইডদ্বয় যথাক্রমে মিথেন ($CH_4$) এবং অ্যামোনিয়া ($NH_3$)। এদের উভয়ের কেন্দ্রীয় পরমাণুতে $sp^3$ সংকরণ ঘটে থাকলেও বন্ধন কোণের স্পষ্ট পার্থক্য রয়েছে।

   ১. মিথেন ($CH_4$): $CH_4$ যৌগে কার্বনের বহিঃস্তরের ৪টি বিজোড় ইলেকট্রন ৪টি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে ৪টি সমযোজী বন্ধন তৈরি করে। এখানে কেন্দ্রীয় পরমাণু কার্বনে ৪টিই বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রন রয়েছে এবং কোনো মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন নেই ($bp-bp$ বিকর্ষণ)। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, মুক্তজোড় না থাকায় এটি সুষম চতুস্তলকীয় জ্যামিতি বজায় রাখে এবং এর বন্ধন কোণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ $109.5^\circ$ বা $109^\circ28'$ হয়।

   ২. অ্যামোনিয়া ($NH_3$): $NH_3$ যৌগে নাইট্রোজেনের যোজ্যতা স্তরে ৪টি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মধ্যে ৩টিতে বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রন এবং ১টিতে মুক্তজোড় (lp) ইলেকট্রন থাকে। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, ইলেকট্রন জোড়ের বিকর্ষণ ক্ষমতার ক্রম হলো:
   $\text{মুক্তজোড়-মুক্তজোড় (lp-lp)} > \text{মুক্তজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp)} > \text{বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp)}$

   এখানে ১টি মুক্তজোড় ইলেকট্রন বন্ধনজোড় ইলেকট্রনগুলোকে প্রবলভাবে বিকর্ষণ করে। ফলে $N-H$ বন্ধনজোড়গুলো কাছাকাছি সরে আসে এবং মিথেনের তুলনায় অ্যামোনিয়ার বন্ধন কোণ হ্রাস পেয়ে $107^\circ$ হয়।

   অতএব, সংকরণ একই ($sp^3$) হওয়া সত্ত্বেও মুক্তজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে $CH_4$ ও $NH_3$-এর বন্ধন কোণের পার্থক্য সৃষ্টি হয়।