রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে অবস্থায় কোনো উভমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়ার সম্মুখ বিক্রিয়ার বেগ এবং বিপরীত বা পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার বেগ সমান হয়, তাকে রাসায়নিক সাম্যাবস্থা বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পোলারিটি ও পোলারায়নের মধ্যে মূল পার্থক্যগুলো নিচে দেওয়া হলো:
   ১. সংজ্ঞাগত পার্থক্য: সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ দুটি পরমাণুর তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্যের কারণে বন্ধনজোড় ইলেকট্রন অধিক তড়িৎ ঋণাত্মক পরমাণুর দিকে আংশিক স্থানান্তরিত হয়ে অণুতে সৃষ্ট আংশিক ধনাত্মক ও ঋণাত্মক মেরুকে পোলারিটি বলে। অপরদিকে, কোনো ক্যাটায়ন কর্তৃক অ্যানায়নের ইলেকট্রন মেঘ বিকৃত করার প্রক্রিয়াকে পোলারায়ন বলে।
   ২. যৌগের প্রকৃতি: পোলারিটি হলো সমযোজী যৌগের একটি বৈশিষ্ট্য যা বন্ধনে আংশিক আয়নিক চরিত্রের সৃষ্টি করে। পক্ষান্তরে, পোলারায়ন হলো আয়নিক যৌগের একটি বৈশিষ্ট্য যার ফলে আয়নিক বন্ধনে আংশিক সমযোজী বৈশিষ্ট্যের উদ্ভব ঘটে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে Z এর পারমাণবিক সংখ্যা ৮, অর্থাৎ Z মৌলটি হলো অক্সিজেন (O)। সুতরাং, $H_2Z$ যৌগটি হলো পানি ($H_2O$)।
   বিক্রিয়াটি হলো:
   $H_2O + H^+ \longrightarrow H_3O^+ (A)$
   অতএব, উৎপাদ যৌগ 'A' হলো হাইড্রোনিয়াম আয়ন ($H_3O^+$)।

   $H_3O^+$ আয়নের অরবিটাল গঠন:
   অক্সিজেনের ইলেকট্রন বিন্যাস: $_8O = 1s^2 \ 2s^2 \ 2p_x^2 \ 2p_y^1 \ 2p_z^1$।
   $H_2O$ অণুতে অক্সিজেনের কেন্দ্রীয় পরমাণুতে $sp^3$ সংকরায়ন ঘটে। এর ফলে চারটি সমশক্তির $sp^3$ সংকর অরবিটাল সৃষ্টি হয়। এদের মধ্যে দুটি সংকর অরবিটালে একজোড়া করে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল (lone pair) থাকে এবং অবশিষ্ট দুটি সংকর অরবিটালে একটি করে বিজোড় ইলেকট্রন থাকে।

   ১. সমযোজী বন্ধন গঠন: দুটি হাইড্রোজেনের $1s^1$ অরবিটালের সাথে অক্সিজেনের বিজোড় ইলেকট্রনযুক্ত দুটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের মুখোমুখি অধিক্রমণের মাধ্যমে দুটি শক্তিশালী সমযোজী সিগমা ($σ$) বন্ধন গঠিত হয়।
   ২. সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন গঠন: $H_2O$ এর অক্সিজেন পরমাণুতে অবশিষ্ট থাকা দুটি মুক্তজোড় ইলেকট্রনের একটি দ্বারা অক্সিজেন পরমাণু কোনো ইলেকট্রনবিহীন প্রোটন বা হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$)-এর ফাঁকা $1s$ অরবিটালের সাথে ইলেকট্রন যুগল শেয়ার করে একটি সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন তৈরি করে।

   ফলে $H_3O^+$ আয়নে তিনটি $O-H$ বন্ধন থাকে (যার দুটি সমযোজী ও একটি সন্নিবেশ সমযোজী, যদিও গঠনের পর বন্ধন তিনটি সমতুল্য) এবং অক্সিজেনের ওপর একজোড়া মুক্তজোড় ইলেকট্রন বিদ্যমান থাকে। মুক্তজোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণের কারণে এর জ্যামিতিক আকৃতি ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের গ্রাফ থেকে মৌল তিনটি শনাক্ত করা হলো:

   • Z এর পারমাণবিক সংখ্যা ৮, অর্থাৎ মৌলটি অক্সিজেন ($O$)
   • X এর পারমাণবিক সংখ্যা ৯, অর্থাৎ মৌলটি ফ্লোরিন ($F$)
   • Y এর পারমাণবিক সংখ্যা ১৭, অর্থাৎ মৌলটি ক্লোরিন ($Cl$)

   আয়নীকরণ শক্তির পরিবর্তন ও এর কারণ:
   গ্যাসীয় অবস্থায় কোনো মৌলের এক মোল বিচ্ছিন্ন পরমাণু থেকে একটি করে ইলেকট্রন অপসারিত করে এক মোল ধনাত্মক আয়নে পরিণত করতে যে পরিমাণ শক্তির প্রয়োজন হয়, তাকে ঐ মৌলের আয়নীকরণ শক্তি বলে। আয়নীকরণ শক্তি মৌলের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ এবং কার্যকর নিউক্লীয় চার্জের ওপর নির্ভর করে।

   ১. Z (অক্সিজেন) এবং X (ফ্লোরিন) এর তুলনা:
   অক্সিজেন ($O$, পারমাণবিক সংখ্যা ৮) এবং ফ্লোরিন ($F$, পারমাণবিক সংখ্যা ৯) উভয়ই পর্যায় সারণির দ্বিতীয় পর্যায়ের মৌল। একই পর্যায়ে বাম থেকে ডানে অগ্রসর হলে নতুন কোনো প্রধান শক্তিস্তর যুক্ত হয় না, কিন্তু নিউক্লিয়াসে ধনাত্মক চার্জ (প্রোটন সংখ্যা) এবং বহিঃস্থ স্তরে ইলেকট্রন সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। এর ফলে বহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রনের প্রতি নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বৃদ্ধি পায় এবং পারমাণবিক ব্যাসার্ধ হ্রাস পায়। ব্যাসার্ধ হ্রাস পাওয়ার কারণে পরমাণু থেকে সর্ববহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রন অপসারণ করতে অধিক শক্তির প্রয়োজন হয়। এই কারণে পারমাণবিক সংখ্যা ৮ থেকে ৯-এ বৃদ্ধি পেলে অক্সিজেনের তুলনায় ফ্লোরিনের প্রথম আয়নীকরণ শক্তি বৃদ্ধি পায় (Z < X)।

   ২. X (ফ্লোরিন) এবং Y (ক্লোরিন) এর তুলনা:
   ফ্লোরিন ($F$, পারমাণবিক সংখ্যা ৯) এবং ক্লোরিন ($Cl$, পারমাণবিক সংখ্যা ১৭) একই গ্রুপ (গ্রুপ-১৭ বা হ্যালোজেন)-এর অন্তর্ভুক্ত। গ্রুপের ওপর থেকে নিচে নামলে প্রতিটি মৌলের ক্ষেত্রে নতুন একটি করে প্রধান শক্তিস্তর বা কক্ষপথ যুক্ত হয়। নতুন শক্তিস্তর যুক্ত হওয়ার কারণে নিউক্লিয়াস থেকে যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রনের দূরত্ব উল্লেখযোগ্য হারে বৃদ্ধি পায় এবং ভেতরের স্তরের ইলেকট্রনগুলোর আবরণী প্রভাবও (Shielding effect) বাড়ে। ফলে নিউক্লিয়াস কর্তৃক সর্ববহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রনের ওপর আকর্ষণ দুর্বল হয়ে পড়ে এবং পারমাণবিক আকার বৃদ্ধি পায়। তাই ক্লোরিনের সর্ববহিঃস্থ স্তর থেকে ইলেকট্রন অপসারণ করতে ফ্লোরিনের তুলনায় কম শক্তির প্রয়োজন হয়। এজন্য ফ্লোরিনের তুলনায় ক্লোরিনের প্রথম আয়নীকরণ শক্তি হ্রাস পায় (X > Y)।

   অতএব, উদ্দীপকের মৌলগুলোর আয়নীকরণ শক্তির ক্রম হলো: $X > Z > Y$ বা $F > O > Cl$ (বা গ্রাফে প্রদর্শিত রূপ: $Z$ থেকে $X$-এ বৃদ্ধি এবং $X$ থেকে $Y$-এ হ্রাস)।