রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অ্যাসিটিক এসিডের (CH₃COOH) ৬–১০% জলীয় দ্রবণকে ভিনেগার বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ম্যাগনেসিয়ামের (Mg) ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²। এখানে যোজ্যতা স্তরের s-অরবিটালটি ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ (3s²) থাকায় এটি বেশ সুস্থিত কাঠামো প্রদর্শন করে।

   এই সুস্থিত ইলেকট্রন বিন্যাসে অতিরিক্ত একটি ইলেকট্রন প্রবেশ করাতে গেলে পরমাণু স্বতঃস্ফূর্তভাবে ইলেকট্রন গ্রহণ করে না, বরং ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণজনিত বাধা অতিক্রম করতে বাইরে থেকে শক্তি সরবরাহ করতে হয়। অর্থাৎ প্রক্রিয়াটি তাপহারী বা শক্তিগ্রাহী হয়। তাই ম্যাগনেসিয়ামের প্রথম ইলেকট্রন আসক্তির মান ধনাত্মক হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্রে হাইড্রোজেন পরমাণুর বিকিরণ বর্ণালির তিনটি সিরিজ—A, B ও C প্রদর্শিত হয়েছে।

   বোর পরমাণু মডেল অনুসারে, পরমাণুর ইলেকট্রন নির্দিষ্ট ব্যাসার্ধের অনুমোদিত স্থায়ী কক্ষপথে আবর্তন করে। হাইড্রোজেন পরমাণু শক্তি শোষণ করলে ইলেকট্রন নিম্ন শক্তিস্তর থেকে উচ্চতর শক্তিস্তরে উন্নীত হয়। এই উত্তেজিত অবস্থা অত্যন্ত ক্ষণস্থায়ী (প্রায় 10⁻⁸ s) হওয়ায় ইলেকট্রন শক্তি বিকিরণ করে পুনরায় নিম্ন শক্তিস্তরে ফিরে আসে।

   উচ্চ শক্তিস্তর ($n_2$) থেকে নিম্ন শক্তিস্তরে ($n_1$) ইলেকট্রনের ধাপান্তরের সময় বিকিরিত শক্তির পরিমাণ:
   $\Delta E = E_2 - E_1 = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$
   বা, তরঙ্গসংখ্যা $\bar{\nu} = \frac{1}{\lambda} = R_H \left( \frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2} \right)$

   বোর তত্ত্বানুসারে সিরিজসমূহের উৎপত্তি নিম্নরূপ:
   ১. A-সিরিজ (লাইম্যান সিরিজ): ইলেকট্রন যেকোনো উচ্চ শক্তিস্তর ($n_2 = 2, 3, 4, 5, 6, 7$) থেকে ১ম শক্তিস্তরে ($n_1 = 1$) নেমে আসলে লাইম্যান সিরিজ উৎপন্ন হয়। এটি অতিবেগুনি (UV) অঞ্চলে অবস্থান করে।
   ২. B-সিরিজ (বামার সিরিজ): ইলেকট্রন উচ্চ শক্তিস্তর ($n_2 = 3, 4, 5, 6, 7$) থেকে ২য় শক্তিস্তরে ($n_1 = 2$) নেমে আসলে বামার সিরিজ উৎপন্ন হয়। এটি দৃশ্যমান (Visible) অঞ্চলে দেখা যায়।
   ৩. C-সিরিজ (প্যাশেন সিরিজ): ইলেকট্রন উচ্চ শক্তিস্তর ($n_2 = 4, 5, 6, 7$) থেকে ৩য় শক্তিস্তরে ($n_1 = 3$) নেমে আসলে প্যাশেন সিরিজ উৎপন্ন হয়। এটি অবলোহিত (IR) অঞ্চলে সৃষ্টি হয়।

   এভাবেই বোর তত্ত্বানুসারে উদ্দীপকের বিভিন্ন বর্ণালি সিরিজের উৎপত্তি ঘটে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের 'B' সিরিজটি হলো হাইড্রোজেন বর্ণালির বামার সিরিজ, যেখানে নিম্ন শক্তিস্তর $n_1 = 2$ এবং উচ্চ শক্তিস্তর $n_2 = 3, 4, 5, 6, 7$। দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসীমা সাধারণত ৩৮০ nm থেকে ৭৮০ nm (বা ৪০০ – ৭০০ nm)।

   রিডবার্গ সমীকরণ ব্যবহার করে রেখাগুলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ণয় করা যায়:
   $\frac{1}{\lambda} = R_H \left( \frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2} \right)$
   এখানে, রিডবার্গ ধ্রুবক, $R_H = 109678 \text{ cm}^{-1} = 1.09678 \times 10^7 \text{ m}^{-1}$

   ১. ১ম রেখার জন্য ($n_2 = 3 \to n_1 = 2$):
   $\frac{1}{\lambda_1} = 1.09678 \times 10^7 \left(\frac{1}{2^2} - \frac{1}{3^2}\right) = 1.5233 \times 10^6 \text{ m}^{-1}$
   $\therefore \lambda_1 \approx 656.3 \text{ nm}$ (লাল বর্ণ, দৃশ্যমান)

   ২. ২য় রেখার জন্য ($n_2 = 4 \to n_1 = 2$):
   $\frac{1}{\lambda_2} = 1.09678 \times 10^7 \left(\frac{1}{2^2} - \frac{1}{4^2}\right) = 2.0565 \times 10^6 \text{ m}^{-1}$
   $\therefore \lambda_2 \approx 486.1 \text{ nm}$ (আসমানি বর্ণ, দৃশ্যমান)

   ৩. ৩য় রেখার জন্য ($n_2 = 5 \to n_1 = 2$):
   $\frac{1}{\lambda_3} = 1.09678 \times 10^7 \left(\frac{1}{2^2} - \frac{1}{5^2}\right) = 2.3032 \times 10^6 \text{ m}^{-1}$
   $\therefore \lambda_3 \approx 434.0 \text{ nm}$ (নীল বর্ণ, দৃশ্যমান)

   ৪. ৪র্থ রেখার জন্য ($n_2 = 6 \to n_1 = 2$):
   $\frac{1}{\lambda_4} = 1.09678 \times 10^7 \left(\frac{1}{2^2} - \frac{1}{6^2}\right) = 2.4373 \times 10^6 \text{ m}^{-1}$
   $\therefore \lambda_4 \approx 410.2 \text{ nm}$ (বেগুনি বর্ণ, দৃশ্যমান)

   ৫. ৫ম রেখার জন্য ($n_2 = 7 \to n_1 = 2$):
   $\frac{1}{\lambda_5} = 1.09678 \times 10^7 \left(\frac{1}{2^2} - \frac{1}{7^2}\right) = 2.5186 \times 10^6 \text{ m}^{-1}$
   $\therefore \lambda_5 \approx 397.0 \text{ nm}$

   উদ্দীপকে প্রদর্শিত B সিরিজের ৫টি রেখার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৩৮০ nm থেকে ৭৮০ nm সীমার মধ্যে থাকায় চিত্রানুসারে প্রদর্শিত সবগুলো রেখাই দৃশ্যমান আলোর সীমার অন্তর্ভুক্ত।

   তবে তাত্ত্বিকভাবে বামার সিরিজের প্রান্তিক সীমার রেখাটির ($n_2 = \infty \to n_1 = 2$) তরঙ্গদৈর্ঘ্য হলো:
   $\lambda = \frac{4}{R_H} \approx 364.6 \text{ nm}$
   যা ৩৮০ nm-এর চেয়ে কম হওয়ায় অতিবেগুনি (UV) অঞ্চলে পড়ে এবং তা খালি চোখে দৃশ্যমান হয় না।

   অতএব, উদ্দীপকের চিত্রে প্রদর্শিত B সিরিজের রেখাগুলো (n=৩ থেকে ৭) দৃশ্যমান অঞ্চলের অন্তর্ভুক্ত হলেও সামগ্রিকভাবে বামার সিরিজের উচ্চতর ধাপান্তরের ($n_2 \ge 8$ বা অসীম) সব রেখা দৃশ্যমান হয় না।