রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দুটি পরমাণুর যোজ্যতা স্তরের দুটি পারমাণবিক অরবিটাল একই সরলরেখায় বা অক্ষ বরাবর মুখোমুখি (head-on) অধিক্রমণের ফলে যে সমযোজী বন্ধন গঠিত হয়, তাকে সিগমা (σ) বন্ধন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অক্সিজেনের (O) পারমাণবিক আকার ছোট এবং এর তড়িৎ-ঋণাত্মকতার মান (৩.৫) বেশ উচ্চ। ফলে H2O অণুর O-H বন্ধন তীব্র পোলার প্রকৃতির হয় এবং অণুগুলোর মধ্যে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন সৃষ্টি হয়ে অণুগুলো সংগুণিত অবস্থায় থাকে। এই বন্ধন ভাঙতে অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয়, তাই সাধারণ তাপমাত্রায় H2O তরল।

   অন্যদিকে, সালফারের (S) পারমাণবিক আকার বড় এবং এর তড়িৎ-ঋণাত্মকতা (২.৫৮) কম হওয়ায় H2S অণুর H-S বন্ধনে কার্যকর পোলারিটি তৈরি হয় না এবং হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হতে পারে না। অণুগুলোর মধ্যে কেবল দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল কার্যকর থাকে। ফলে সাধারণ তাপমাত্রায় H2S গ্যাসীয় হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের Q (পারমাণবিক সংখ্যা ৬) হলো কার্বন (C) এবং R (পারমাণবিক সংখ্যা ৭) হলো নাইট্রোজেন (N)। এদের হাইড্রাইডসমূহ যথাক্রমে মিথেন (CH4) এবং অ্যামোনিয়া (NH3)।

   CH4 এবং NH3 উভয় অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণুতে sp3 সংকরণ ঘটে। তবে VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্বানুযায়ী নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণের কারণে এদের জ্যামিতিক আকৃতি ভিন্ন হয়।

   ১. CH4 অণুর গঠনে:
   কার্বনের যোজ্যতা স্তরে ৪টি বিজোড় ইলেকট্রন ৪টি sp3 সংকর অরবিটাল তৈরি করে, যা ৪টি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে ৪টি সিগমা বন্ধন (Bond Pair বা BP) গঠন করে। এখানে কোনো নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় (Lone Pair বা LP) নেই। ফলে বিকর্ষণ বল সুষম (BP-BP) হওয়ায় এটি সুষম চতুস্তলকীয় (Tetrahedral) আকৃতি ধারণ করে এবং বন্ধন কোণ ১০৯.৫° হয়।

   ২. NH3 অণুর গঠনে:
   নাইট্রোজেনের sp3 সংকরিত চারটি অরবিটালের মধ্যে ৩টি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে ৩টি সমযোজী বন্ধন (BP) গঠন করে এবং ১টি অরবিটালে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন (LP) বিদ্যমান থাকে। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে বিকর্ষণ ক্রম: LP-BP > BP-BP। এই নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণের কারণে বন্ধন কোণ হ্রাস পেয়ে ১০৭° হয় এবং অণুর আকৃতি চতুস্তলকীয় না হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় (Trigonal Pyramidal) রূপ নেয়।

   অতএব, কেন্দ্রীয় পরমাণুদ্বয় একই sp3 সংকরণ প্রদর্শন করলেও নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে CH4 ও NH3-এর আকৃতি ভিন্ন হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের R হলো নাইট্রোজেন (N, পারমাণবিক সংখ্যা ৭) এবং T হলো ফসফরাস (P, পারমাণবিক সংখ্যা ১৫)। এরা উভয়েই পর্যায় সারণির গ্রুপ-১৫ এর মৌল হলেও ক্লোরিনের সাথে নাইট্রোজেন শুধু একটি যৌগ (NCl3) এবং ফসফরাস দুটি যৌগ (PCl3 ও PCl5) গঠন করে।

   ১. নাইট্রোজেনের ক্ষেত্রে:
   নাইট্রোজেনের স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   7N = 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz¹
   নাইট্রোজেনের যোজ্যতা স্তর দ্বিতীয় শক্তিস্তর (n=2)। দ্বিতীয় শক্তিস্তরে কেবল 2s ও 2p উপস্তর বিদ্যমান, কোনো 2d উপস্তর নেই। ক্লোরিনের সাথে যুক্ত হওয়ার সময় এটি যোজ্যতা স্তরের ৩টি বিজোড় ইলেকট্রনের সাহায্যে তিনটি সমযোজী বন্ধন তৈরি করে NCl3 গঠন করতে পারে। উত্তেজিত অবস্থাতেও ফাঁকা d-অরবিটাল না থাকায় 2s অরবিটালের ইলেকট্রন উচ্চতর শক্তিতে স্থানান্তরিত হতে পারে না। ফলে নাইট্রোজেন পঞ্চযোজ্যতা প্রদর্শন করতে পারে না এবং NCl5 গঠিত হয় না। তাই ক্লোরিনের সাথে নাইট্রোজেন কেবল NCl3 গঠন করে।

   ২. ফসফরাসের ক্ষেত্রে:
   ফসফরাসের স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   15P = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3px¹ 3py¹ 3pz¹ 3d⁰
   ফসফরাসের যোজ্যতা স্তরে ৩টি বিজোড় ইলেকট্রন থাকায় সাধারণ অবস্থায় এটি তিনটি ক্লোরিন পরমাণুর সাথে ইলেকট্রন শেয়ারের মাধ্যমে সমযোজী PCl3 যৌগ গঠন করে।
   আবার, ফসফরাসের যোজ্যতা স্তর হলো তৃতীয় শক্তিস্তর (n=3), যেখানে ফাঁকা 3d উপস্তর বিদ্যমান। উত্তেজিত অবস্থায় ফসফরাসের 3s অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন ফাঁকা 3d অরবিটালে স্থানান্তরিত হয়:
   15P* = 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3px¹ 3py¹ 3pz¹ 3dxy¹
   ফলে ফসফরাসের যোজ্যতা স্তরে ৫টি অযুগ্ম ইলেকট্রন সৃষ্টি হয় এবং sp3d সংকরণের মাধ্যমে এটি পাঁচটি ক্লোরিন পরমাণুর সাথে পাঁচটি সিগমা বন্ধন তৈরি করে PCl5 যৌগ গঠন করতে পারে।

   সুতরাং, ফাঁকা d-অরবিটালের অনুপস্থিতির কারণে 'R' (নাইট্রোজেন) ক্লোরিনের সাথে কেবল NCl3 গঠন করলেও ফাঁকা d-অরবিটালের উপস্থিতির কারণে 'T' (ফসফরাস) অষ্টক সম্প্রসারণের মাধ্যমে PCl3 ও PCl5 উভয় যৌগই গঠন করতে পারে।