রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব পরমাণুর প্রোটন সংখ্যা সমান কিন্তু ভর সংখ্যা ভিন্ন, তাদেরকে পরস্পরের আইসোটোপ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পানির বিয়োজন একটি তাপহারী (endothermic) প্রক্রিয়া:
   $\text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{H}^+(aq) + \text{OH}^-(aq); \quad \Delta H > 0$
   লা-শাতেলিয়ার নীতি অনুসারে, তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যাবস্থা ডানদিকে সরে যায়, অর্থাৎ পানির স্বতঃবিয়োজন বৃদ্ধি পায়। ফলে দ্রবণে $\text{H}^+$ এবং $\text{OH}^-$ আয়নের ঘনমাত্রার গুণফল তথা পানির আয়নিক গুণফল ($K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-]$)-এর মান বৃদ্ধি পায়। বিপরীতভাবে তাপমাত্রা হ্রাস পেলে $K_w$-এর মান কমে। সুতরাং, পানির আয়নিক গুণফল তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে n = 4 বিবেচনা করলে মৌল তিনটি হলো:
   ১. $\text{P}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $[\text{Ar}] 3d^1 4s^2$, যা স্ক্যান্ডিয়াম ($\text{Sc}$);
   ২. $\text{Q}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $[\text{Ar}] 3d^6 4s^2$, যা আয়রন ($\text{Fe}$);
   ৩. $\text{R}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $[\text{Ar}] 3d^{10} 4s^2$, যা জিংক ($\text{Zn}$)।

   যেসব মৌলের সর্বশেষ ইলেকট্রনটি d-অরবিটালে প্রবেশ করে, তাদেরকে d-ব্লক মৌল বলে। উদ্দীপকের $\text{P (Sc)}$, $\text{Q (Fe)}$, এবং $\text{R (Zn)}$ তিনটিরই সর্বশেষ ইলেকট্রন d-অরবিটালে প্রবেশ করায় এরা সকলেই d-ব্লক মৌল।

   কিন্তু অবস্থান্তর মৌলের সংজ্ঞানুযায়ী, যেসব d-ব্লক মৌলের অন্তত একটি সুস্থিত আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাসে d-অরবিটাল আংশিক পূর্ণ থাকে (অর্থাৎ $d^{1-9}$ হয়), তাদেরকে অবস্থান্তর মৌল বলে।

   • $\text{Sc}$ এর সুস্থিত আয়ন $\text{Sc}^{3+}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^0$। এখানে d-অরবিটাল ফাঁকা ($3d^0$), আংশিক পূর্ণ নয়। তাই $\text{Sc}$ অবস্থান্তর মৌল নয়।
   • $\text{Zn}$ এর সুস্থিত আয়ন $\text{Zn}^{2+}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}$। এখানে d-অরবিটাল সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ ($3d^{10}$), আংশিক পূর্ণ নয়। তাই $\text{Zn}$ অবস্থান্তর মৌল নয়।
   • অপরপক্ষে, $\text{Fe}$ এর সুস্থিত আয়ন $\text{Fe}^{2+}$ ও $\text{Fe}^{3+}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস যথাক্রমে $3d^6$ এবং $3d^5$, যা আংশিক পূর্ণ d-অরবিটাল। ফলে $\text{Fe}$ একটি অবস্থান্তর মৌল।

   অতএব, উদ্দীপকের মৌলগুলো থেকে প্রমাণিত হয় যে, সকল d-ব্লক মৌলই অবস্থান্তর মৌল নয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের $\text{Q}$ মৌলটি হলো আয়রন ($\text{Fe}$)।

   ১. $[\text{Q}(\text{CN})_6]^{4-}$ তথা $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}$ জটিল আয়নে $\text{Fe}$ এর জারণ মান $+2$:
   $\text{Fe}^{2+} \text{ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: } [\text{Ar}] 3d^6$
   সায়ানাইড আয়ন ($\text{CN}^-$) একটি অত্যন্ত শক্তিশালী লিগ্যান্ড (strong field ligand)। এর প্রভাবে হুন্ডের নীতি ভঙ্গ করে $3d$ অরবিটালের ৬টি ইলেকট্রন যুগলবদ্ধ হয়ে নিম্ন শক্তির $t_{2g}$ অরবিটালে অবস্থান নেয় ($t_{2g}^6 e_g^0$)। ফলে এতে কোনো অযুগ্ম বা বিজোড় ইলেকট্রন থাকে না (অযুগ্ম ইলেকট্রন সংখ্যা $n = 0$)। কোনো জটিল আয়নে অযুগ্ম ইলেকট্রন না থাকলে তা ডায়াম্যাগনেটিক ধর্ম প্রদর্শন করে। তাই $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}$ ডায়াম্যাগনেটিক।

   ২. $[\text{Q}(\text{CN})_6]^{3-}$ তথা $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$ জটিল আয়নে $\text{Fe}$ এর জারণ মান $+3$:
   $\text{Fe}^{3+} \text{ এর ইলেকট্রন বিন্যাস: } [\text{Ar}] 3d^5$
   এখানেও $\text{CN}^-$ একটি শক্তিশালী লিগ্যান্ড হওয়ায় ইলেকট্রনগুলো যথাসম্ভব জোড়বদ্ধ হয় এবং বিন্যাসটি দাঁড়ায় $t_{2g}^5 e_g^0$। ফলে ৫টি ইলেকট্রনের মধ্যে ৪টি জোড়বদ্ধ হলেও ১টি অযুগ্ম ইলেকট্রন অবশিষ্ট থেকে যায় (অযুগ্ম ইলেকট্রন সংখ্যা $n = 1$)। যেহেতু এই জটিল আয়নে একটি বিজোড় বা অযুগ্ম ইলেকট্রন উপস্থিত থাকে, তাই এটি চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা আকর্ষিত হয় এবং প্যারাম্যাগনেটিক ধর্ম প্রদর্শন করে।

   সুতরাং, অযুগ্ম ইলেকট্রনের উপস্থিতির পার্থক্যের কারণেই $[\text{Q}(\text{CN})_6]^{4-}$ ডায়াম্যাগনেটিক অথচ $[\text{Q}(\text{CN})_6]^{3-}$ প্যারাম্যাগনেটিক।