রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ ঋণাত্মক মৌলের (যেমন: F, O, N) সাথে সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ হাইড্রোজেন পরমাণুর আংশিক ধনাত্মক প্রান্ত এবং অপর একটি তীব্র তড়িৎ ঋণাত্মক মৌলের আংশিক ঋণাত্মক প্রান্তের মধ্যে যে দুর্বল স্থির-বৈদ্যুতিক আকর্ষণ বল সৃষ্টি হয়, তাকে হাইড্রোজেন বন্ধন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   NH4+ (অ্যামোনিয়াম) আয়নের মধ্যে তিন ধরনের রাসায়নিক বন্ধন বিদ্যমান: সমযোজী বন্ধন, সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন এবং আয়নিক বন্ধন (লবণ গঠনে)। অ্যামোনিয়া (NH3) অণুতে নাইট্রোজেন পরমাণু তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে তিনটি সমযোজী বন্ধন দ্বারা যুক্ত থাকে। নাইট্রোজেন পরমাণুর অবশিষ্ট একজোড়া মুক্তজোড় ইলেকট্রন একটি H+ আয়নকে দান করে সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন গঠনের মাধ্যমে NH4+ আয়ন তৈরি করে। সুতরাং, NH4+ মূলকে সমযোজী এবং সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন বিদ্যমান।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে উল্লেখিত দ্বিতীয় পর্যায়ের পরপর তিনটি মৌল যারা হাইড্রোজেনের সাথে একই সংকরণ (sp3) প্রদর্শন করে, তারা হলো যথাক্রমে কার্বন (C), নাইট্রোজেন (N) এবং অক্সিজেন (O)। এদের হাইড্রাইডগুলো যথাক্রমে CH4, NH3 ও H2O। অতএব, উদ্দীপকের দ্বিতীয় মৌলটি হলো নাইট্রোজেন (N) এবং এর হাইড্রাইডটি হলো অ্যামোনিয়া (NH3)।

   NH3 অণুর আকৃতি নির্ণয়:
   NH3 অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু নাইট্রোজেনের ইলেকট্রন বিন্যাস: 7N = 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1। সংকরণকালে এর 2s এবং তিনটি 2p অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি sp3 সংকর অরবিটাল তৈরি করে। এই চারটি সংকর অরবিটালের মধ্যে তিনটিতে একটি করে বিজোড় ইলেকট্রন থাকে যা তিনটি H পরমাণুর 1s অরবিটালের সাথে মুখোমুখি অধিক্রমণ করে তিনটি সমযোজী সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে। চতুর্থ sp3 অরবিটালে একজোড়া নিঃসঙ্গ বা মুক্তজোড় ইলেকট্রন (lone pair) বিদ্যমান থাকে।
   VSEPR (ভেসপার) তত্ত্ব অনুযায়ী, নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় (lp-bp) বিকর্ষণ, বন্ধন জোড়-বন্ধন জোড় (bp-bp) বিকর্ষণের চেয়ে শক্তিশালী হওয়ায় বন্ধন জোড়গুলো কিছুটা সংকুচিত হয়ে যায়। ফলে চতুস্তলকীয় কোণ 109.5° থেকে হ্রাস পেয়ে 107° হয়। একটি মুক্তজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে NH3 অণুর আকৃতি নিয়মিত চতুস্তলকীয় না হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় (Trigonal Pyramidal) হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে উল্লিখিত তিনটি যৌগ হলো মিথেন (CH4), অ্যামোনিয়া (NH3) এবং পানি (H2O)। এদের পরস্পরের মধ্যে দ্রাব্যতা মূলত এদের পোলারিটি এবং আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের সামর্থ্যের ওপর নির্ভর করে। রসায়নের মৌলিক নীতি অনুযায়ী 'Like dissolves like' অর্থাৎ পোলার দ্রাবক পোলার যৌগকে এবং অপোলার দ্রাবক অপোলার যৌগকে দ্রবীভূত করে।

   ১. পানিতে NH3-এর দ্রাব্যতা:
   পানি (H2O) এবং অ্যামোনিয়া (NH3) উভয়ই তীব্র পোলার যৌগ। নাইট্রোজেন ও অক্সিজেনের উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতার কারণে NH3 এবং H2O অণুর মধ্যে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হয়। এ কারণে অ্যামোনিয়া পানিতে অত্যন্ত উচ্চ মাত্রায় দ্রবণীয়।

   ২. পানিতে CH4-এর দ্রাব্যতা:
   মিথেন (CH4) একটি সম্পূর্ণ অপোলার যৌগ, কারণ এতে কার্বন ও হাইড্রোজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য খুবই কম (প্রায় 0.4) এবং এর চতুস্তলকীয় প্রতিসম আকৃতির জন্য নেট দ্বিমেরু ভ্রামক (μ) শূন্য। অপোলার হওয়ায় মিথেন পানির সাথে কোনো হাইড্রোজেন বন্ধন বা দ্বিমেরু আকর্ষণ তৈরি করতে পারে না। ফলে মিথেন পানিতে কার্যত অদ্রবণীয়।

   ৩. মিথেনে NH3-এর দ্রাব্যতা:
   NH3 একটি পোলার যৌগ এবং CH4 একটি অপোলার হাইড্রোকার্বন। পোলার ও অপোলার অণুর মধ্যে শুধুমাত্র অত্যন্ত দুর্বল আবিষ্ট ডাইপোল বল ক্রিয়া করে। ফলে মিথেনে অ্যামোনিয়ার দ্রাব্যতা অত্যন্ত নগণ্য।

   সার্বিকভাবে, পোলারিটি ও হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের সক্ষমতার কারণে H2O ও NH3 পরস্পরের মধ্যে সর্বাধিক দ্রাব্য, কিন্তু এদের কোনোটির সাথেই অপোলার CH4 দ্রবণীয় নয়।