রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোনো স্বল্প দ্রবণীয় লবণের সম্পৃক্ত দ্রবণে উপস্থিত উপাদান আয়নসমূহের মোলার ঘনমাত্রার উপযুক্ত ঘাতসহ গুণফলকে ঐ তাপমাত্রায় লবণটির দ্রাব্যতা গুণফল ($K_{sp}$) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

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

   মানুষের রক্তের স্বাভাবিক pH প্রায় ৭.৪ (৭.৩৫ - ৭.৪৫)। রক্তে মূলত কার্বনিক এসিড-বাইকার্বনেট বাফার ($H_2CO_3/HCO_3^-$), ফসফেট বাফার এবং প্রোটিন বাফার বিদ্যমান থাকে। রক্তে সামান্য পরিমাণ এসিড ($H^+$) প্রবেশ করলে বাইকার্বনেট আয়ন ($HCO_3^-$) তার সাথে যুক্ত হয়ে মৃদু $H_2CO_3$ গঠন করে এবং সামান্য ক্ষার ($OH^-$) প্রবেশ করলে কার্বনিক এসিড তার সাথে বিক্রিয়া করে পানি ও বাইকার্বনেট তৈরি করে প্রশমিত করে। এভাবে রক্তে pH এর মান প্রায় স্থির থাকে। তাই রক্ত একটি উৎকৃষ্ট বাফার দ্রবণ।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের C এবং D মৌল দুটি হলো যথাক্রমে ফসফরাস ($P$, পারমাণবিক সংখ্যা ১৫) এবং সালফার ($S$, পারমাণবিক সংখ্যা ১৬)। এদের মধ্যে ফসফরাসের ($P$) আয়নীকরণ শক্তি বেশি।

   কারণ নিচে ব্যাখ্যা করা হলো:
   ফসফরাস ($P$) ও সালফার ($S$) এর ইলেকট্রন বিন্যাস:
   $_P (15) \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p_x^1 3p_y^1 3p_z^1$
   $_S (16) \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p_x^2 3p_y^1 3p_z^1$

   আমরা জানি, সাধারণত একই পর্যায়ের বাম থেকে ডানে গেলে পারমাণবিক ব্যাসার্ধ হ্রাসের কারণে মৌলসমূহের প্রথম আয়নীকরণ শক্তি বৃদ্ধি পায়। সেই হিসাবে সালফারের আয়নীকরণ শক্তি ফসফরাসের চেয়ে বেশি হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু হুন্ডের নিয়ম অনুসারে কোনো উপস্তর ইলেকট্রন দ্বারা অর্ধপূর্ণ ($p^3$) বা পূর্ণ ($p^6$) থাকলে তা অতিরিক্ত সুস্থিতি লাভ করে।

   ফসফরাসের সর্ববহিস্থ $3p$ উপস্তরটি অর্ধপূর্ণ ($3p^3$) হওয়ায় এটি অত্যন্ত সুস্থিত ইলেকট্রন বিন্যাস। ফলে এর সুস্থিত কাঠামো থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে তুলনামূলকভাবে বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়। পক্ষান্তরে, সালফারের সর্ববহিস্থ স্তরে ৪টি ইলেকট্রন ($3p^4$) থাকায় এবং $3p_x$ অরবিটালে একজোড়া ইলেকট্রনের পারস্পরিক বিকর্ষণের কারণে একটি ইলেকট্রন সহজে অপসারিত হয়ে অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল অর্ধপূর্ণ $3p^3$ কাঠামো লাভ করতে চায়।

   অতএব, অর্ধপূর্ণ অরবিটালের অতিরিক্ত সুস্থিতির কারণে C (ফসফরাস) এর প্রথম আয়নীকরণ শক্তি D (সালফার) অপেক্ষা বেশি হয়।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের মৌল দুটি হলো A = কার্বন ($C$) এবং B = সিলিকন ($Si$), এবং E হলো ক্লোরিন ($Cl$)।
   অতএব, $AE_4$ এবং $BE_4$ যৌগ দুটি যথাক্রমে কার্বন টেট্রাক্লোরাইড ($CCl_4$) এবং সিলিকন টেট্রাক্লোরাইড ($SiCl_4$)।

   যৌগ দুটি পানির সাথে একই ধরনের আচরণ প্রদর্শন করে না; নিচে তা যুক্তিসহ বিশ্লেষণ করা হলো:

   পানির সাথে আর্দ্রবিশ্লেষণ বা বিক্রিয়া সংঘটিত হওয়ার জন্য কেন্দ্রীয় পরমাণুর ফাঁকা বা উপযুক্ত অরবিটাল থাকা আবশ্যক, যাতে পানির অক্সিজেন পরমাণু তার মুক্তজোড় ইলেকট্রন দান করে সন্নিবেশ বন্ধন গঠন করতে পারে।

   ১. $CCl_4$-এর ক্ষেত্রে:
   কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস: $_6C \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^2$। কার্বনের সর্ববহিস্থ প্রধান শক্তিস্তর হলো দ্বিতীয় শক্তিস্তর ($n=2$), যেখানে কোনো ফাঁকা $d$-অরবিটাল নেই (যেহেতু $2d$ অরবিটাল অসম্ভব)। ফলে পানির অণুর অক্সিজেনের মুক্তজোড় ইলেকট্রন গ্রহণ করার মতো কোনো ফাঁকা অরবিটাল কার্বনে থাকে না। এই কারণে $CCl_4$ পানির সাথে বিক্রিয়া বা আর্দ্রবিশ্লেষিত হয় না।

   ২. $SiCl_4$-এর ক্ষেত্রে:
   সিলিকনের ইলেকট্রন বিন্যাস: $_{14}Si \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 3d^0$। সিলিকন তৃতীয় পর্যায়ের মৌল হওয়ায় এর সর্ববহিস্থ শক্তিস্তরে ফাঁকা $3d$-অরবিটাল বিদ্যমান রয়েছে। ফলে পানির সাথে সংস্পর্শে এলে সিলিকন তার ফাঁকা $3d$-অরবিটালে পানির অক্সিজেন পরমাণু থেকে মুক্তজোড় ইলেকট্রন গ্রহণ করে ক্ষণস্থায়ী সন্নিবেশ বন্ধন তৈরি করতে পারে। এর ফলে এটি দ্রুত আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়ে সিলিসিক এসিড [$Si(OH)_4$] এবং হাইড্রোক্লোরিক এসিড ($HCl$) উৎপন্ন করে:
   $SiCl_4 + 4H_2O \rightarrow Si(OH)_4 + 4HCl$

   অতএব, ফাঁকা $d$-অরবিটালের অনুপস্থিতির কারণে $CCl_4$ আর্দ্রবিশ্লেষিত হয় না কিন্তু ফাঁকা $d$-অরবিটালের উপস্থিতির কারণে $SiCl_4$ সহজেই পানির দ্বারা আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়। সুতরাং, যৌগ দুটি পানির সাথে ভিন্ন ভিন্ন আচরণ প্রদর্শন করে।