রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   BOD (Biochemical Oxygen Demand) হলো নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় (সাধারণত ২০°সে.) নির্দিষ্ট সময়ে (৫ দিন) নির্দিষ্ট পরিমাণ পানির জৈব দূষকসমূহকে অণুজীব বা ব্যাকটেরিয়া দ্বারা জারিত করে স্থিতিশীল উপাদানে পরিণত করতে পানিতে দ্রবীভূত যে পরিমাণ অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়, মিলিগ্রাম পার লিটার (mg/L বা ppm) এককে তার মান।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   H₂SO₄ এর অনুবন্ধী ক্ষারক হলো বাইসালফেট বা হাইড্রোজেন সালফেট আয়ন (HSO₄⁻)।

   ব্রনস্টেড-লাউরি মতবাদ অনুসারে, কোনো এসিড থেকে একটি প্রোটন (H⁺) অপসারিত হলে যে ক্ষারকটি সৃষ্টি হয়, তাকে ওই এসিডের অনুবন্ধী ক্ষারক (conjugate base) বলে।
   বিক্রিয়া:
   $\text{H}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HSO}_4^-$
   এখানে, H₂SO₄ একটি প্রোটন বর্জন করে HSO₄⁻ আয়নে পরিণত হয়। উৎপন্ন HSO₄⁻ আয়নটি বিপরীতমুখী প্রক্রিয়ায় প্রোটন গ্রহণ করতে সক্ষম হওয়ায় তা ক্ষারক হিসেবে কাজ করে। অতএব, H₂SO₄ এর অনুবন্ধী ক্ষারক হলো HSO₄⁻।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে সোডিয়াম বেনজোয়েটকে সোডালাইম (NaOH + CaO) সহ উত্তপ্ত করলে ডিকার্বক্সিলেশন বিক্রিয়ায় বেনজিন উৎপন্ন হয়। অতএব, উদ্দীপকের যৌগ X হলো বেনজিন (C₆H₆)।
   বিক্রিয়া:
   $\text{C}_6\text{H}_5\text{COONa} + \text{NaOH} \xrightarrow{\text{CaO}, \ \Delta} \text{C}_6\text{H}_6 + \text{Na}_2\text{CO}_3$

   বেনজিন (X) থেকে দুই ধাপে অ্যানিলিন প্রস্তুত করা যায়:

   ১ম ধাপ: বেনজিনের নাইট্রেশন
   বেনজিনকে ৫০°-৬০°C তাপমাত্রায় গাঢ় নাইট্রিক এসিড (HNO₃) ও গাঢ় সালফিউরিক এসিডের (H₂SO₄) মিশ্রণসহ উত্তপ্ত করলে নাইট্রোবেনজিন উৎপন্ন হয়।
   $\text{C}_6\text{H}_6 + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{গাঢ় } \text{H}_2\text{SO}_4, \ 50^{\circ}-60^{\circ}\text{C}} \text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

   ২য় ধাপ: নাইট্রোবেনজিনের বিজারণ
   নাইট্রোবেনজিনকে টিন (Sn) ও গাঢ় হাইড্রোক্লোরিক এসিড (HCl) অথবা আয়রন (Fe) ও HCl দ্বারা বিজারিত করলে জায়মান হাইড্রোজেন উৎপন্ন হয়ে নাইট্রোবেনজিনকে বিজারিত করে অ্যানিলিন প্রস্তুত করে।
   $\text{Sn} + 4\text{HCl} \rightarrow \text{SnCl}_4 + 4[\text{H}]$
   $\text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 + 6[\text{H}] \xrightarrow{\text{Sn / গাঢ় HCl}} \text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
   (বিক্রিয়ায় উৎপন্ন অ্যানিলিনিয়াম ক্লোরাইডকে ক্ষার দ্রবণ দ্বারা মুক্ত করে বিশুদ্ধ অ্যানিলিন পাওয়া যায়)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বিক্রিয়া অনুসারে:
   ১. বেনজিনের নাইট্রেশনে উৎপন্ন যৌগ Y হলো নাইট্রোবেনজিন (C₆H₅NO₂)।
   ২. বেনজিনের ফ্রিডেল-ক্রাফটস অ্যালকাইলেশনে উৎপন্ন যৌগ Z হলো টলুইন (C₆H₅CH₃)।

   নাইট্রোবেনজিন (Y) এবং টলুইন (Z)-এর মধ্যে টলুইন (Z) ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় অধিক সক্রিয়।

   কারণ বিশ্লেষণ ও অনুরণন (Resonance):

   ১. টলুইন (Z): টলুইনের বেনজিন বলয়ে মিথাইল মূলক (-CH₃) যুক্ত থাকে। মিথাইল মূলক একটি ইলেকট্রন দাতা বা বলয় সক্রিয়কারী মূলক। এটি ধনাত্মক আবেশীয় প্রভাব (+I effect) এবং হাইপারকনজুগেশনের মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি করে। ফলে বেনজিন বলয়ের অর্থো- ও প্যারা-অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। অধিক ইলেকট্রন ঘনত্বের কারণে ইলেকট্রোফাইল খুব সহজেই বলয়ে আক্রমণ করতে পারে। সুতরাং, টলুইন ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপনে অত্যন্ত সক্রিয়।

   ২. নাইট্রোবেনজিন (Y): নাইট্রোবেনজিনে উপস্থিত নাইট্রো মূলক (-NO₂) একটি শক্তিশালী ইলেকট্রন প্রত্যাহারের ঋণাত্মক রেজোন্যান্স প্রভাব (-R effect) ও ঋণাত্মক আবেশীয় প্রভাব (-I effect) প্রদর্শনকারী মূলক। নাইট্রোজেনের সাথে যুক্ত অধিক তড়িৎ-ঋণাত্মক অক্সিজেন পরমাণুর আকর্ষণে নাইট্রো মূলক বেনজিন বলয় থেকে π-ইলেকট্রন নিজের দিকে টেনে নেয়। অনুরণনের ফলে বলয়ের অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ধনাত্মক চার্জের সৃষ্টি হয়, যা সমগ্র বলয়ের সামগ্রিক ইলেকট্রন ঘনত্বকে মূল বেনজিনের চেয়েও কমিয়ে দেয় (বলয় নিষ্ক্রিয়কারী মূলক)। বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব হ্রাস পাওয়ার কারণে আগত ইলেকট্রোফাইলের আক্রমণ অত্যন্ত ধীর ও প্রতিকূল হয়।

   যেহেতু ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ার হার বলয়ের ইলেকট্রন ঘনত্বের উপর সরাসরি নির্ভরশীল, তাই ইলেকট্রন সমৃদ্ধ টলুইন (Z) ইলেকট্রন ঘাটতিযুক্ত নাইট্রোবেনজিন (Y) অপেক্ষা ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় অধিক সক্রিয়।