রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব রাসায়নিক পদার্থ খাদ্যদ্রব্যে যোগ করলে খাদ্যের গুণগত মান, স্বাদ ও বর্ণ অক্ষুণ্ণ থাকে এবং অণুজীবের আক্রমণজনিত পচন রোধ হয়, তাদেরকে খাদ্য সংরক্ষক (Food Preservative) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   $\mathrm{HNO_3}$ এবং $\mathrm{H_3PO_4}$ এর মধ্যে $\mathrm{HNO_3}$ অধিক শক্তিশালী এসিড।

   অক্সোএসিডসমূহের তীব্রতা সাধারণত কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ সংখ্যার ওপর নির্ভর করে। কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ সংখ্যা যার বেশি, তার ধনাত্মক চার্জের ঘনত্ব তত বেশি হয় এবং তা $\mathrm{O-H}$ বন্ধনের ইলেকট্রন যুগলকে অধিক শক্তিতে নিজের দিকে আকর্ষণ করে সহজে প্রোটন ($\mathrm{H^+}$) ত্যাগ করতে সাহায্য করে।

   $\mathrm{HNO_3}$-এ নাইট্রোজেনের জারণ সংখ্যা: $+1 + x + 3(-2) = 0 \implies x = +5$
   $\mathrm{H_3PO_4}$-এ ফসফরাসের জারণ সংখ্যা: $3(+1) + x + 4(-2) = 0 \implies x = +5$

   উভয় এসিডেই কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ সংখ্যা সমান (+5)। কেন্দ্রীয় পরমাণুর জারণ মান সমান হলে যে পরমাণুর আকার ছোট, তার চার্জের ঘনত্ব বেশি হয় এবং এসিডটি অধিক শক্তিশালী হয়। নাইট্রোজেন (N) ও ফসফরাস (P)-এর মধ্যে নাইট্রোজেনের আকার ফসফরাসের চেয়ে ছোট হওয়ায় $\mathrm{HNO_3}$-এর কেন্দ্রীয় পরমাণুর ধনাত্মক চার্জ ঘনত্ব বেশি। ফলে $\mathrm{HNO_3}$ সহজে $\mathrm{H^+}$ মুক্ত করে, তাই $\mathrm{HNO_3}$ এসিডটি $\mathrm{H_3PO_4}$ অপেক্ষা অধিক শক্তিশালী।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ৩য় পর্যায়ের মৌলগুলোর আয়নীকরণ শক্তির লেখচিত্র পর্যালোচনা করলে দেখা যায়:
   $A = \mathrm{Na}$, $B = \mathrm{Mg}$, $C = \mathrm{Al}$ এবং $G = \mathrm{Cl}$।
   অতএব, উদ্দীপকের $\mathrm{CG_3}$ যৌগটি হলো অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড ($\mathrm{AlCl_3}$)।

   $\mathrm{AlCl_3}$ এর জলীয় দ্রবণ অম্লীয় হয়। এর কারণ ব্যাখ্যা নিচে দেওয়া হলো:

   $\mathrm{AlCl_3}$ পানিতে দ্রবীভূত করলে এটি আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়। $\mathrm{Al^{3+}}$ আয়নের আকার খুব ছোট এবং চার্জ ঘনত্ব খুব উচ্চ হওয়ায় এটি পানির অণুর সাথে সন্নিবেশ বন্ধনের মাধ্যমে হাইড্রক্সিল যৌগে রূপান্তরিত হয় এবং প্রোটন ($\mathrm{H^+}$ বা $\mathrm{H_3O^+}$) উৎপন্ন করে:

   $\mathrm{AlCl_3 + 3H_2O \rightleftharpoons Al(OH)_3 + 3HCl}$

   উৎপন্ন পদার্থগুলোর মধ্যে $\mathrm{Al(OH)_3}$ একটি দুর্বল ক্ষারক এবং $\mathrm{HCl}$ একটি তীব্র এসিড। তীব্র এসিড হওয়ায় $\mathrm{HCl}$ দ্রবণে সম্পূর্ণরূপে আয়নিত হয়ে প্রচুর পরিমাণে হাইড্রোজেন আয়ন ($\mathrm{H^+}$) তৈরি করে:
   $\mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-}$

   অথবা আয়নিক সমীকরণ অনুযায়ী,
   $[\mathrm{Al(H_2O)_6}]^{3+} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons [\mathrm{Al(H_2O)_5(OH)}]^{2+} + \mathrm{H_3O^+}$

   ফলে দ্রবণে হাইড্রোক্সাইড আয়নের ($\mathrm{OH^-}$) তুলনায় হাইড্রোনিয়াম বা হাইড্রোজেন আয়নের ($\mathrm{H^+}$) ঘনমাত্রা অনেক বৃদ্ধি পায়। এই কারণে $\mathrm{AlCl_3}$ (অর্থাৎ $\mathrm{CG_3}$)-এর জলীয় দ্রবণ অম্লীয় ধর্ম প্রদর্শন করে এবং নীল লিটমাসকে লাল করে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে ৩য় পর্যায়ের মৌলসমূহ হলো:
   $A = \mathrm{Na}$ (সোডিয়াম),
   $B = \mathrm{Mg}$ (ম্যাগনেসিয়াম),
   $C = \mathrm{Al}$ (অ্যালুমিনিয়াম),
   এবং $G = \mathrm{Cl}$ (ক্লোরিন)।

   $A$, $B$ ও $C$ মৌলের সাথে $G$ (ক্লোরিন) দ্বারা গঠিত যৌগগুলো হলো যথাক্রমে সোডিয়াম ক্লোরাইড ($\mathrm{NaCl}$), ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড ($\mathrm{MgCl_2}$) এবং অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড ($\mathrm{AlCl_3}$)।

   এই যৌগগুলোর গলনাঙ্কের ক্রম হলো: $\mathrm{NaCl > MgCl_2 > AlCl_3}$।

   বিশ্লেষণ ও ব্যাখ্যা:
   আয়নিক যৌগের সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধির সাথে সাথে তার গলনাঙ্ক হ্রাস পায়। ফাজানের নীতি অনুসারে ক্যাটায়নের পোলারায়ন ক্ষমতা বৃদ্ধি পেলে অ্যানায়নের বিকৃতি বেশি হয় এবং যৌগে সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়। ফাজানের নিয়মাবলী হলো:
   ১. ক্যাটায়নের চার্জ যত বেশি হবে, পোলারায়ন তত বেশি হবে।
   ২. ক্যাটায়নের আকার যত ছোট হবে, চার্জ ঘনত্ব বৃদ্ধির কারণে পোলারায়ন ক্ষমতা তত বাড়বে।

   $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{MgCl_2}$ এবং $\mathrm{AlCl_3}$ যৌগ তিনটিতে অ্যানায়ন হিসেবে একই ক্লোরাইড আয়ন ($\mathrm{Cl^-}$) বিদ্যমান। কিন্তু এদের ক্যাটায়নগুলো যথাক্রমে $\mathrm{Na^+}$, $\mathrm{Mg^{2+}}$ এবং $\mathrm{Al^{3+}}$।

   • ক্যাটায়নের চার্জের ক্রম: $\mathrm{Na^+ < Mg^{2+} < Al^{3+}}$
   • ক্যাটায়নের আকারের ক্রম: $\mathrm{Na^+ > Mg^{2+} > Al^{3+}}$

   ফলে ক্যাটায়নের চার্জ ঘনত্ব ও পোলারায়ন ক্ষমতার ক্রম দাঁড়ায়: $\mathrm{Na^+ < Mg^{2+} < Al^{3+}}$।

   $\mathrm{Al^{3+}}$ আয়নের চার্জ সবচেয়ে বেশি এবং আকার সবচেয়ে ছোট হওয়ায় এর পোলারায়ন ক্ষমতা সর্বাধিক। ফলে $\mathrm{AlCl_3}$-তে সমযোজী বৈশিষ্ট্য সবচেয়ে বেশি প্রকাশিত হয় এবং এর গলনাঙ্ক উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায় ($\mathrm{AlCl_3}$ প্রায় $180^\circ\mathrm{C}$-এ ঊর্ধ্বপাতিত হয়)।

   অপরদিকে $\mathrm{Na^+}$ আয়নের চার্জ কম এবং আকার তুলনামূলক বড় হওয়ায় এর পোলারায়ন ক্ষমতা সবচেয়ে কম। তাই $\mathrm{NaCl}$ প্রায় সম্পূর্ণ আয়নিক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে এবং এর গলনাঙ্ক সর্বোচ্চ (প্রায় $801^\circ\mathrm{C}$) হয়। $\mathrm{MgCl_2}$-এর বৈশিষ্ট্য এই দুটির মধ্যবর্তী (গলনাঙ্ক প্রায় $714^\circ\mathrm{C}$)।

   অতএব, যৌগগুলোর গলনাঙ্কের ক্রম:
   $\mathrm{NaCl > MgCl_2 > AlCl_3}$ অর্থাৎ, $AG > BG_2 > CG_3$।