রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে দ্রবণে সামান্য পরিমাণ অম্ল বা ক্ষারক যোগ করা সত্ত্বেও দ্রবণের pH-এর মান অপরিবর্তিত থাকে বা প্রায় স্থির থাকে, তাকে বাফার দ্রবণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পলির বর্জন নীতি অনুযায়ী: একই পরমাণুতে যেকোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান কখনো সমান হতে পারে না; অন্তত একটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান অবশ্যই ভিন্ন হবে।

   উদাহরণস্বরূপ: হিলিয়াম ($He, Z=2$) পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো $1s^2$। এর প্রথম ইলেকট্রনের জন্য চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান: $n=1, l=0, m=0, s=+\frac{1}{2}$ এবং দ্বিতীয় ইলেকট্রনের জন্য মানসমূহ: $n=1, l=0, m=0, s=-\frac{1}{2}$। এখানে দেখা যায় প্রথম তিনটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান সমান হলেও ঘূর্ণন কোয়ান্টাম সংখ্যা ($s$) ভিন্ন।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী $n=2$ বিবেচনা করলে:
   P মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস $(n-1)s^1 = 1s^1$, যা হাইড্রোজেন ($H$)।
   Q মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস $ns^2 np^2 = 2s^2 2p^2$, যা কার্বন ($C$)।
   S মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস $ns^2 np^4 = 2s^2 2p^4$, যা অক্সিজেন ($O$)।
   সুতরাং, $P_2S$ যৌগটি হলো পানি ($H_2O$) এবং $QS_2$ যৌগটি হলো কার্বন ডাইঅক্সাইড ($CO_2$)।

   সাধারণ তাপমাত্রায় $H_2O$ তরল কিন্তু $CO_2$ গ্যাসীয় হওয়ার কারণ:
   ১. $H_2O$ অণুতে হাইড্রোজেনের সাথে অধিক তড়িৎ-ঋণাত্মক অক্সিজেন পরমাণু যুক্ত থাকায় অণুটি অত্যন্ত পোলার। ফলে একটি পানির অণুর ধনাত্মক হাইড্রোজেন প্রান্তের সাথে অপর পানির অণুর ঋণাত্মক অক্সিজেন প্রান্তের মধ্যে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হয়। এতে অনেকগুলো পানির অণু পরস্পরের সাথে সংবদ্ধ (associated) অবস্থায় থাকে। তাই সাধারণ তাপমাত্রায় পানি তরল।
   ২. অপরদিকে, $CO_2$ একটি সরলরৈখিক অণুরূপে ($O=C=O$) বিদ্যমান। এর দুটি $C=O$ বন্ধনের ডাইপোল মোমেন্ট বিপরীতমুখী হওয়ায় পরস্পরকে নাকচ করে দেয়, ফলে $CO_2$ একটি অপোলার অণু। এর অণুগুলোর মধ্যে কেবল অত্যন্ত দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল কাজ করে। এই দুর্বল বল ভাঙতে খুব কম শক্তির প্রয়োজন হয়। তাই সাধারণ তাপমাত্রায় $CO_2$ গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী $n=2$ হলে:
   Q হলো কার্বন ($C$) এবং R হলো নাইট্রোজেন ($N$, বিন্যাস $2s^2 2p^3$)।
   অতএব, Q ও R-এর হাইড্রাইড দুটি হলো যথাক্রমে মিথেন ($CH_4$) এবং অ্যামোনিয়া ($NH_3$)।

   এই দুটি হাইড্রাইডের মধ্যে $CH_4$-এর বন্ধন-কোণের মান $NH_3$ অপেক্ষা বেশি।

   কারণ বিশ্লেষণ:
   ১. $CH_4$ ও $NH_3$ উভয়ের কেন্দ্রীয় পরমাণু যথাক্রমে $C$ ও $N$ $sp^3$ সংকরিত। $sp^3$ সংকরায়নের স্বাভাবিক জ্যামিতিক কাঠামো চতুস্তলকীয় এবং স্বাভাবিক বন্ধন কোণ $109.5^\circ$ বা $109^\circ 28'$ হওয়া উচিত।

   ২. $CH_4$ অণুতে কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুর চারপাশে ৪টি সংকর অরবিটাল ৪টি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে ৪টি সমযোজী বন্ধন তৈরি করে। এতে চারটিই বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রন এবং কোনো নিঃসঙ্গজোড় (lp) ইলেকট্রন নেই। VSEPR নীতি অনুসারে, বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp) বিকর্ষণ সুষম হওয়ায় $CH_4$-এর আকৃতি আদর্শ চতুস্তলকীয় হয় এবং এর বন্ধন-কোণ ($H-C-H$) থাকে $109.5^\circ$।

   ৩. অপরদিকে, $NH_3$ অণুতে কেন্দ্রীয় নাইট্রোজেন পরমাণুতে ৩টি বন্ধনজোড় (bp) ইলেকট্রন এবং ১টি নিঃসঙ্গজোড় (lp) ইলেকট্রন থাকে। VSEPR নীতি অনুসারে ইলেকট্রন জোড়ের বিকর্ষণ ক্ষমতার ক্রম হলো:
   নিঃসঙ্গজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp) বিকর্ষণ > বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp) বিকর্ষণ।

   এই শক্তিশালী lp-bp বিকর্ষণের কারণে নাইট্রোজেনের তিনটি $N-H$ বন্ধনজোড় ভেতরের দিকে চেপে যায়। ফলে চতুস্তলকীয় কাঠামো বিকৃত হয়ে ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় রূপ নেয় এবং এর বন্ধন-কোণ ($H-N-H$) হ্রাস পেয়ে প্রায় $107^\circ$ এ নেমে আসে।

   সুতরাং, মিথেনের ($CH_4$) বন্ধন-কোণ ($109.5^\circ$), অ্যামোনিয়ার ($NH_3$) বন্ধন-কোণ ($107^\circ$) অপেক্ষা বেশি।