রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব রাসায়নিক সত্তা (ঋণাত্মক আয়ন বা নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়যুক্ত প্রসম অণু) বিক্রিয়াকালে ইলেকট্রন দান করতে পারে বা ধনাত্মক নিউক্লিয়াসের প্রতি আকৃষ্ট হয়, তাদেরকে নিউক্লিওফাইল বা কেন্দ্রাকর্ষী বিকারক বলে। যেমন: $OH^-, CN^-, NH_3$ ইত্যাদি।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ বিশ্লেষণ কোষে গলিত বা দ্রবীভূত তড়িৎ বিশ্লেষ্যের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করলে অ্যানোডে ইলেকট্রন ত্যাগ (জারণ) এবং ক্যাথোডে ইলেকট্রন গ্রহণ (বিজারণ) ঘটে।

   অ্যানোডে অ্যানায়ন এসে ইলেকট্রন ত্যাগ করে জারিত হয় (যেমন: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$), যা জারণ অর্ধবিক্রিয়া। অপরদিকে, ক্যাথোডে ক্যাটায়ন এসে ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয় (যেমন: $Na^+ + e^- \rightarrow Na$), যা বিজারণ অর্ধবিক্রিয়া।

   যেহেতু তড়িৎ বিশ্লেষণে ইলেকট্রন আদান-প্রদান একই সাথে ঘটে, তাই তড়িৎ বিশ্লেষণ একটি যুগপৎ জারণ-বিজারণ প্রক্রিয়া।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $n=1$ হলে, P যৌগটি হলো মিথেন ($CH_4$)।

   মিথেনের কেন্দ্রীয় পরমাণু কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস:
   স্বাভাবিক অবস্থায়: $C(6) = 1s^2 \ 2s^2 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1 \ 2p_z^0$
   উত্তেজিত অবস্থায়: $C^*(6) = 1s^2 \ 2s^1 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1 \ 2p_z^1$

   উত্তেজিত অবস্থায় কার্বনের যোজ্যতা স্তরের একটি $2s$ এবং তিনটি $2p$ অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি সমতুল্য $sp^3$ সংকর অরবিটাল গঠন করে। প্রতিটি $sp^3$ সংকর অরবিটালে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে।

   মিথেন অণু গঠনের সময় কার্বনের এই চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটাল চারটি হাইড্রোজেন পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে মুখোমুখি সমযোজী সিগমা ($\sigma$) বন্ধন গঠন করে। সংকরায়নটি $sp^3$ হওয়ায় মিথেন অণুর জ্যামিতিক গঠন হয় সুষম চর্তুষ্তলকীয় এবং এর $H-C-H$ বন্ধন কোণ হয় $109.5^\circ$ বা $109^\circ 28'$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $n=1$ হওয়ায় Q যৌগটি হলো ক্লোরোমিথেন ($CH_3Cl$) এবং KOH(aq) এর সাথে বিক্রিয়ায় উৎপন্ন R যৌগ (প্রশ্নে উল্লিখিত K যৌগ) হলো মিথানল ($CH_3OH$)।

   মিথাইল হ্যালাইডে স্টেরিক বাধা সবচেয়ে কম থাকায় ক্লোরোমিথেন জলীয় ক্ষারকের সাথে দ্বি-আণবিক কেন্দ্রাকর্ষী প্রতিস্থাপন ($S_N2$) প্রক্রিয়ায় বিক্রিয়া করে মিথানল তৈরি করে।

   $S_N2$ কৌশলটির ব্যাখ্যা:
   ১. আক্রমণ ও অন্তর্বর্তী জটিল সৃষ্টি: আক্রমণকারী নিউক্লিওফাইল $OH^-$ আয়ন $CH_3Cl$ অণুর $C-Cl$ বন্ধনের ঠিক বিপরীত দিক দিয়ে ধনাত্মক প্রান্তবিশিষ্ট কার্বনকে আক্রমণ করে। ফলে একটি অস্থায়ী পঞ্চ-সমন্বয়ী অবস্থান্তর জটিল (Transition state) সৃষ্টি হয়, যেখানে একই সাথে কার্বনের সাথে $O-H$ বন্ধন গঠিত হতে থাকে এবং $C-Cl$ বন্ধন দুর্বল হয়ে ভাঙতে থাকে।

   বিক্রিয়া সমীকরণ:
   $OH^- + H_3C-Cl \rightarrow [HO \cdots CH_3 \cdots Cl]^\ddagger \rightarrow HO-CH_3 + Cl^-$

   ২. সমাপ্তি ও উল্টায়ন (Walden Inversion): এক পর্যায়ে $Cl^-$ (লিভিং গ্রুপ) সম্পূর্ণরূপে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং মিথানল ($CH_3OH$) অণু গঠিত হয়। এ প্রক্রিয়ায় কার্বনের ত্রিমাত্রিক বিন্যাস ছাতার মতো উল্টে যায়, যাকে ওয়াল্ডেন ইনভার্সন বলে।

   এটি একটি এক ধাপবিশিষ্ট বিক্রিয়া এবং বিক্রিয়ার গতি $CH_3Cl$ ও $OH^-$ উভয়ের ঘনমাত্রার ওপর নির্ভরশীল।