রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   গ্যাসীয় অবস্থায় কোনো মৌলের এক মোল বিচ্ছিন্ন পরমাণুতে একটি করে ইলেকট্রন যুক্ত করে এক মোল একক ঋণাত্মক আয়নে পরিণত করতে যে পরিমাণ শক্তি নির্গত হয়, তাকে ঐ মৌলের ইলেকট্রন আসক্তি বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো প্রধান শক্তিস্তরের জন্য সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l-এর মান 0 থেকে (n-1) পর্যন্ত হতে পারে।

   2d অরবিটালের ক্ষেত্রে প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = 2। ফলে l-এর সম্ভাব্য মানসমূহ হলো 0 এবং 1, যা যথাক্রমে 2s ও 2p অরবিটাল নির্দেশ করে।

   d অরবিটালের জন্য l-এর মান 2 হওয়া আবশ্যক, যা n = 2 এর ক্ষেত্রে সম্ভব নয়। অতএব, 2d অরবিটাল সম্ভব নয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী, A মৌলটির প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = 2 এবং যোজ্যতাস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস 2s² 2p³। সুতরাং মৌলটি হলো নাইট্রোজেন (N, পারমাণবিক সংখ্যা 7) এবং AH₃ যৌগটি হলো অ্যামোনিয়া (NH₃)।

   নাইট্রোজেনের স্বাভাবিক ইলেকট্রন বিন্যাস:
   ₇N = 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz¹

   NH₃ অণু গঠনের সময় নাইট্রোজেনের যোজ্যতাস্তরের একটি 2s এবং তিনটি 2p (2px, 2py, 2pz) অরবিটালের মিশ্রণে চারটি সমশক্তির sp³ সংকর অরবিটাল সৃষ্টি হয়।

   এই চারটি sp³ সংকর অরবিটালের মধ্যে তিনটিতে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে এবং একটিতে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন (lone pair) থাকে। নাইট্রোজেনের তিনটি অযুগ্ম ইলেকট্রনযুক্ত sp³ সংকর অরবিটাল তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণুর 1s অরবিটালের সাথে সামনাসামনি অধিক্রমণ করে তিনটি N-H সমযোজী সিগমা (σ) বন্ধন তৈরি করে। অপর সংকর অরবিটালটিতে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় হিসেবে অবস্থান করে।

   sp³ সংকরায়নের কারণে NH₃ অণুর সাধারণ জ্যামিতিক গঠন চতুস্তলকীয় এবং আদর্শ বন্ধন কোণ 109.5° হওয়ার কথা থাকলেও, VSEPR (ভেসপার) তত্ত্বানুসারে নিঃসঙ্গজোড়-বন্ধনজোড় (lp-bp) বিকর্ষণ বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় (bp-bp) বিকর্ষণের চেয়ে শক্তিশালী হওয়ায় বন্ধন জোড়গুলো কাছাকাছি চলে আসে। এর ফলে H-N-H বন্ধন কোণ হ্রাস পেয়ে 107° হয় এবং অণুটির আকৃতি ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় রূপ ধারণ করে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে,
   Q এর যোজ্যতাস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস 2s² 2p⁴; সুতরাং Q হলো অক্সিজেন (O)। অতএব H₂Q হলো পানি (H₂O)।
   R এর যোজ্যতাস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস 3s² 3p⁴; সুতরাং R হলো সালফার (S)। অতএব H₂R হলো হাইড্রোজেন সালফাইড (H₂S)।

   H₂O এবং H₂S উভয় যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণুর (যথাক্রমে O ও S) যোজ্যতাস্তরে 4টি করে ইলেকট্রন জোড় (2টি বন্ধন জোড় বা bp এবং 2টি নিঃসঙ্গ জোড় বা lp) বিদ্যমান এবং উভয় পরমাণুতেই sp³ সংকরায়ন ঘটে। আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ 109.5° হলেও lp-lp ও lp-bp বিকর্ষণের কারণে উভয়েরই বন্ধনকোণ হ্রাস পায়। তবে যৌগদ্বয়ের বন্ধনকোণের মানের মধ্যে স্পষ্ট ভিন্নতা পরিলক্ষিত হয় (H₂O এর বন্ধনকোণ 104.5° এবং H₂S এর বন্ধনকোণ 92.1°)। এই ভিন্নতার কারণ নিচে ব্যাখ্যা করা হলো:

   ১. কেন্দ্রীয় পরমাণুর আকার ও তড়িৎ ঋণাত্মকতা: অক্সিজেনের পারমাণবিক আকার সালফারের তুলনায় ছোট এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা (3.44) সালফারের (2.58) চেয়ে বেশি। ফলে H₂O অণুতে O-H বন্ধনজোড় ইলেকট্রনসমূহ অধিক তড়িৎ ঋণাত্মক ও ছোট আকারের অক্সিজেন পরমাণুর খুব কাছাকাছি অবস্থান করে। এর ফলে O-H বন্ধনজোড়দ্বয়ের মধ্যবর্তী বিকর্ষণ (bp-bp বিকর্ষণ) তুলনামূলকভাবে বেশ শক্তিশালী হয়, যা নিঃসঙ্গ জোড়ের অধিক বিকর্ষণ সত্ত্বেও বন্ধনদ্বয়কে খুব বেশি কাছাকাছি আসতে বাধা দেয়। ফলে H-O-H বন্ধনকোণ হ্রাস পেয়ে 104.5°-তে স্থিতিশীল হয়।

   ২. সালফারের আকার ও বন্ধনজোড় বিকর্ষণ: অপরদিকে H₂S অণুতে কেন্দ্রীয় সালফার পরমাণুর আকার বড় এবং তড়িৎ ঋণাত্মকতা কম হওয়ায় S-H বন্ধনজোড় ইলেকট্রনযুগল সালফারের নিকটস্থ না হয়ে বন্ধনের মাঝামাঝি বিস্তৃত থাকে। ফলে বন্ধনজোড়দ্বয়ের মধ্যকার দূরত্ব বেশি হওয়ায় তাদের মধ্যকার bp-bp বিকর্ষণ দুর্বল হয়। এমতাবস্থায় সালফারের নিঃসঙ্গ ইলেকট্রনজোড়ের বিকর্ষণে S-H বন্ধনদ্বয় অনেক বেশি কাছাকাছি সংকুচিত হয়ে পড়ে। (এছাড়াও সালফারের সংকরায়ন প্রবণতা কম হওয়ায় বন্ধনে বিশুদ্ধ p-অরবিটালের চরিত্র বেশি থাকে)। ফলে H-S-H বন্ধনকোণ মারাত্মকভাবে হ্রাস পেয়ে প্রায় 92.1° হয়।

   অতএব, কেন্দ্রীয় পরমাণুর আকার, তড়িৎ ঋণাত্মকতা এবং বন্ধনজোড়-বন্ধনজোড় বিকর্ষণের পার্থক্যের কারণেই H₂O এবং H₂S এর বন্ধনকোণ ভিন্ন হয়।