রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব রাসায়নিক পদার্থ খাদ্যদ্রব্যের তেল বা চর্বিজাতীয় উপাদানের জারণ ক্রিয়াকে প্রতিহত বা বিলম্বিত করে খাদ্যকে পচন ও দুর্গন্ধ থেকে রক্ষা করে, তাদেরকে অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট বলা হয়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পানির স্বতঃবিয়োজন একটি তাপহারী প্রক্রিয়া:
   $\text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{H}^+(aq) + \text{OH}^-(aq); \quad \Delta H > 0$
   পানির আয়নিক গুণফল, $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-]$।
   লা-শাতেলিয়ারের নীতি অনুসারে, তাপহারী বিক্রিয়ায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা সামনের দিকে (ডান দিকে) স্থানান্তরিত হয়। এর ফলে পানির বিয়োজন বৃদ্ধি পায় এবং দ্রবণে $\text{H}^+$ ও $\text{OH}^-$ আয়নের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায়। যেহেতু $K_w$ হলো এই দুই আয়নের মোলার ঘনমাত্রার গুণফল, তাই তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পানির বিয়োজন বৃদ্ধির কারণে $K_w$ এর মানও বৃদ্ধি পায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $n=4$ দেওয়া আছে। সুতরাং মৌলটির বহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো $(4-1)d^5 4s^2$ বা $3d^5 4s^2$। মৌলটির পারমাণবিক সংখ্যা ২৫, অর্থাৎ মৌলটি হলো ম্যাঙ্গানিজ ($\text{Mn}$)।

   ম্যাঙ্গানিজ একটি অবস্থান্তর ধাতু। অবস্থান্তর মৌলের স্থিতিশীল আয়নে (যেমন $\text{Mn}^{2+}$ বা $\text{Mn}^{3+}$) অপূর্ণ $d$-অরবিটাল ($d^1 - d^9$) বিদ্যমান থাকে (যেমন $\text{Mn}^{2+}$ এর ক্ষেত্রে $3d^5$ এবং $\text{Mn}^{3+}$ এর ক্ষেত্রে $3d^4$)।

   লিগ্যান্ডের উপস্থিতিতে পঞ্চ-অবক্ষয়ী (degenerate) $d$-অরবিটালগুলো শক্তি পার্থক্যের ভিত্তিতে দুটি সেটে বিভক্ত হয়ে যায় ($t_{2g}$ ও $e_g$)। একে ক্রিস্টাল ফিল্ড বিভাজন বলা হয়। দৃশ্যমান আলোর উপস্থিতিতে নিম্ন শক্তিস্তরের $d$-অরবিটাল থেকে এক বা একাধিক ইলেকট্রন নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো শোষণ করে উচ্চ শক্তিস্তরের $d$-অরবিটালে স্থানান্তরিত হয়। একে $d\text{-}d$ ইলেকট্রনীয় অবস্থান্তর (d-d transition) বলে। শোষিত আলোর সম্পূরক বর্ণটি আমাদের চোখে প্রতিফলিত হয়, যার ফলে সংশ্লিষ্ট মৌলটি ($\text{Mn}$) রঙিন যৌগ গঠন করে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $n=4$ হওয়ায় সংশ্লিষ্ট মৌলটির যোজ্যতান্তরের অরবিটালগুলো হলো $3d$ এবং $4s$। চিত্রে দেখানো হয়েছে:
   ১. $3d$ উপস্তরে ৫টি ইলেকট্রন এবং $4s$ উপস্তরে ২টি ইলেকট্রন রয়েছে। মৌলটির মোট ইলেকট্রন বিন্যাস: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^2$ (ম্যাঙ্গানিজ, $_{25}\text{Mn}$)।

   ইলেকট্রন বিন্যাসের নীতিসমূহ বিশ্লেষণ:
   ১. আউফবাউ নীতি: ইলেকট্রন প্রথমে নিম্ন শক্তিসম্পন্ন অরবিটালে এবং পরবর্তীতে ক্রমান্বয়ে উচ্চ শক্তিসম্পন্ন অরবিটালে প্রবেশ করে। এখানে $(n+l)$ এর মান অনুযায়ী $4s$ অরবিটালের শক্তি ($4+0=4$), $3d$ অরবিটালের শক্তি ($3+2=5$) অপেক্ষা কম হওয়ায় $4s$ আগে পূর্ণ হয়ে $3d$-তে ইলেকট্রন প্রবেশ করেছে। সুতরাং, আউফবাউ নীতি এখানে সঠিকভাবে অনুসৃত হয়েছে।

   ২. পাউলির বর্জন নীতি: একই পরমাণুর যেকোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান কখনোই এক হতে পারে না। চিত্রে $4s$ অরবিটালের দুটি ইলেকট্রনের স্পিন বিপরীতমুখী ($\uparrow\downarrow$) দেখানো হয়েছে। ফলে পাউলির বর্জন নীতিও অনুসৃত হয়েছে।

   ৩. হুন্ডের নীতি: সমশক্তিসম্পন্ন অরবিটালসমূহে ইলেকট্রনগুলো এমনভাবে প্রবেশ করবে যেন তারা সর্বাধিক অযুগ্ম বা বিজোড় অবস্থায় থাকতে পারে এবং এই বিজোড় ইলেকট্রনগুলোর স্পিন একইমুখী বা সমান্তরাল হয়।
   উদ্দীপকের চিত্রে $3d$ উপস্তরের ৫টি সমশক্তিসম্পন্ন অরবিটালে ইলেকট্রনগুলো এককভাবে প্রবেশ করলেও তাদের সবার স্পিন একইমুখী দেখানো হয়নি। চিত্রে তিনটি ইলেকট্রনের স্পিন ঊর্ধ্বমুখী ($\uparrow$) এবং দুটির স্পিন নিম্নমুখী ($\downarrow$) দেখানো হয়েছে। কিন্তু হুন্ডের নিয়ম অনুসারে ৫টি ইলেকট্রনের স্পিনই একইমুখী (সবগুলো $\uparrow$ বা সবগুলো $\downarrow$) হওয়া আবশ্যক ছিল।

   অতএব, উদ্দীপকের ইলেকট্রন বিন্যাসে আউফবাউ নীতি ও পাউলির বর্জন নীতি অনুসৃত হলেও হুন্ডের নীতি সঠিকভাবে অনুসৃত হয়নি।