রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ধনাত্মক চার্জযুক্ত জৈব কার্বন আয়ন সংবলিত মূলক বা মধ্যবর্তী প্রজাতিকে কার্বোক্যাটায়ন (বা কার্বোনিয়াম আয়ন) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হ্যাঁ, বিউট-2-ইন জ্যামিতিক সমাণুতা প্রদর্শন করবে।

   জ্যামিতিক সমাণুতা প্রদর্শনের প্রধান শর্ত হলো— অণুতে কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন থাকতে হবে, যাতে কার্বন-কার্বন অক্ষের মুক্ত আবর্তন বাধাগ্রস্ত হয় এবং দ্বিবন্ধনযুক্ত প্রতিটি কার্বনের সাথে যুক্ত দুটি পরমাণু বা মূলক পরস্পরের থেকে ভিন্ন হতে হবে (যেমন: Cab=Cab)।

   বিউট-2-ইনের গাঠনিক সংকেত হলো: CH3-CH=CH-CH3। এখানে দ্বিবন্ধনযুক্ত প্রতিটি কার্বনের সাথে একটি হাইড্রোজেন পরমাণু (-H) এবং একটি মিথাইল মূলক (-CH3) যুক্ত থাকে, যা ভিন্ন। ফলে এটি ত্রিমাত্রিক স্থানে দুটি ভিন্ন কনফিগারেশন তৈরি করে:
   ১. সিস-বিউট-2-ইন (উভয় মিথাইল মূলক দ্বিবন্ধনের একই পাশে থাকে)।
   ২. ট্রান্স-বিউট-2-ইন (মিথাইল মূলক দুটি দ্বিবন্ধনের বিপরীত পাশে থাকে)।
   অতএব, বিউট-2-ইন জ্যামিতিক সমাণুতা প্রদর্শন করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের (i) নং বিক্রিয়ায় লৌহ (Fe) প্রভাবকের উপস্থিতিতে 450°C তাপমাত্রায় ইথাইনকে (অ্যাসিটিলিন) পলিমারকরণ করলে বেনজিন (C6H6) উৎপন্ন হয়।
   বিক্রিয়া: 3CH≡CH —(Fe, 450°C)→ C6H6 (A = বেনজিন)

   বেনজিন যৌগটি অ্যারোমেটিক কিনা তা হাকেল (Hückel) তত্ত্বের সাহায্যে ব্যাখ্যা করা যায়:
   ১. চক্রাকার ও সমতলীয় গঠন: বেনজিন একটি ছয় কার্বনবিশিষ্ট চক্রাকার এবং সমতলীয় আণবিক গঠনযুক্ত যৌগ। এর প্রতিটি কার্বন পরমাণু sp2 সংকরিত।
   ২. সঞ্চরণশীল পাই (π) ইলেকট্রন: বেনজিনের বলয়ে 3টি দ্বিবন্ধন রয়েছে, যার ফলে মোট 6টি π-ইলেকট্রন বলয়ের উপরে ও নিচে সম্পূর্ণরূপে সঞ্চরণশীল (delocalized) অবস্থায় থাকে।
   ৩. হাকেল নীতি: হাকেলের নিয়ম অনুযায়ী, কোনো সমতলীয় চাক্রিক যৌগে যদি (4n + 2) সংখ্যক সঞ্চরণশীল π-ইলেকট্রন থাকে (যেখানে n = 0, 1, 2, 3... ইত্যাদি পূর্ণসংখ্যা), তবে যৌগটি অ্যারোমেটিক হবে।
   বেনজিনের ক্ষেত্রে সঞ্চরণশীল π-ইলেকট্রন সংখ্যা = 6।
   অতএব, 4n + 2 = 6 ⇒ 4n = 4 ⇒ n = 1, যা একটি পূর্ণসংখ্যা।

   যেহেতু বেনজিন হাকেল নিয়মসহ অ্যারোমেটিক যৌগের সকল শর্ত যথাযথভাবে মেনে চলে, তাই উদ্দীপকের A যৌগটি (বেনজিন) নিশ্চিতভাবেই একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের (ii) নং বিক্রিয়াটি হলো বেনজিনের নাইট্রেশন বিক্রিয়া। গাঢ় সালফিউরিক এসিডের (H2SO4) উপস্থিতিতে 60°C তাপমাত্রায় বেনজিন ও গাঢ় নাইট্রিক এসিডের (HNO3) বিক্রিয়ায় নাইট্রোবেনজিন ও পানি উৎপন্ন হয়। এটি মূলত একটি ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন (Electrophilic Aromatic Substitution) বিক্রিয়া।

   নাইট্রেশন বিক্রিয়ার ক্রিয়াকৌশল নিম্নোক্ত তিনটি ধাপে সম্পন্ন হয়:

   ধাপ ১: ইলেকট্রোফাইল (NO2+) সৃষ্টি
   গাঢ় H2SO4 এবং গাঢ় HNO3 পরস্পরের সাথে বিক্রিয়া করে শক্তিশালী ইলেকট্রোফাইল নাইট্রোনিয়াম আয়ন (NO2+) উৎপন্ন করে:
   HNO3 + 2H2SO4 ⇌ NO2⁺ + H3O⁺ + 2HSO4⁻

   ধাপ ২: সিগমা (σ) জটিল বা কার্বোক্যাটায়ন মধ্যক গঠন
   উৎপন্ন ইলেকট্রোফাইল (NO2⁺) বেনজিন বলয়ের সঞ্চরণশীল π-ইলেকট্রন মেঘ দ্বারা আকৃষ্ট হয়ে আক্রমণ করে এবং একটি অস্থায়ী π-জটিল গঠনের মাধ্যমে অবশেষে রেজোন্যান্স-স্থিতিশীল σ-জটিল বা অ্যারেনিয়াম আয়ন (কার্বোক্যাটায়ন মধ্যক) গঠন করে। এই ধাপে বেনজিন বলয়ের সুস্থিত অ্যারোমেটিক কাঠামো সাময়িকভাবে বিনষ্ট হয় এবং এটি একটি ধীরগতির ধাপ (গতি-নির্ধারক ধাপ):
   C6H6 + NO2⁺ → [C6H6-NO2]⁺ (সিগমা কমপ্লেক্স)

   ধাপ ৩: প্রোটন অপসারণ ও অ্যারোমেটিসিটি পুনরুদ্ধার
   প্রথম ধাপে উৎপন্ন ক্ষারক HSO4⁻ সিগমা-জটিল থেকে sp3 কার্বনের সাথে যুক্ত প্রোটনকে (H+) গ্রহণ করে। ফলে কার্বন-হাইড্রোজেন বন্ধনের দুটি ইলেকট্রন বলয়ে ফিরে আসে, বেনজিন চক্রের অ্যারোমেটিসিটি পুনঃপ্রতিষ্ঠিত হয় এবং মূল উৎপাদ নাইট্রোবেনজিন গঠিত হয়:
   [C6H6-NO2]⁺ + HSO4⁻ → C6H5-NO2 + H2SO4
   এতে প্রভাবক H2SO4 পুনরুৎপাদিত হয়।