রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সমযোজী বন্ধনের সুষম বিভাজনের ফলে সৃষ্ট বিজোড় ইলেকট্রনযুক্ত অত্যন্ত সক্রিয় পরমাণু বা মূলককে মুক্ত মূলক (Free Radical) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অ্যামোনিয়া ($NH_3$) এবং অ্যানিলিন ($C_6H_5NH_2$) উভয় যৌগের নাইট্রোজেন পরমাণুতে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন বিদ্যমান থাকায় এরা লুইস ক্ষারক হিসেবে কাজ করে।

   তবে অ্যানিলিনের ক্ষেত্রে নাইট্রোজেনের মুক্তজোড় ইলেকট্রন বেনজিন বলয়ের পাই ($π$) ইলেকট্রন মেঘের সাথে রেজোন্যান্সে অংশগ্রহণ করে বলয়ে ছড়িয়ে পড়ে। ফলে নাইট্রোজেন পরমাণুতে ইলেকট্রন ঘনত্ব হ্রাস পায় এবং প্রোটন ($H^+$) গ্রহণ করার ক্ষমতা কমে যায়। পক্ষান্তরে, অ্যামোনিয়ায় কোনো রেজোন্যান্স না থাকায় নাইট্রোজেনের নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল সহজে প্রোটনকে দান করতে পারে। এ কারণে অ্যামোনিয়া অপেক্ষা অ্যানিলিন দুর্বল ক্ষারক।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী,
   উভয় গ্যাস একই তাপমাত্রা অর্থাৎ $T = 30^°\text{C} = (30 + 273)\text{ K} = 303\text{ K}$-এ রয়েছে।

   A গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   চাপ, $P_A = 450\text{ mm(Hg)} = \frac{450}{760}\text{ atm} \approx 0.5921\text{ atm}$
   আয়তন, $V_A = 600\text{ mL}$

   B গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   চাপ, $P_B = 0.7\text{ atm}$
   আয়তন, $V_B = 500\text{ mL}$

   স্টপকক খুলে দিলে মিশ্রণের মোট আয়তন,
   $V = V_A + V_B = 600\text{ mL} + 500\text{ mL} = 1100\text{ mL}$

   ধরি, গ্যাস মিশ্রণের মোট চাপ $P$।
   বয়েলের সূত্রানুসারে,
   $P \times V = P_A \times V_A + P_B \times V_B$
   বা, $P \times 1100 = (0.5921 \times 600) + (0.7 \times 500)$
   বা, $P \times 1100 = 355.26 + 350$
   বা, $P \times 1100 = 705.26$
   বা, $P = \frac{705.26}{1100} \approx 0.641\text{ atm}$

   (অথবা মিলিমিটার পারদে: $P = \frac{450 \times 600 + (0.7 \times 760) \times 500}{1100} = \frac{270000 + 266000}{1100} = \frac{536000}{1100} \approx 487.27\text{ mm(Hg)}$)

   অতএব, স্টপকক খোলা অবস্থায় গ্যাস মিশ্রণের মোট চাপ $0.641\text{ atm}$ (বা $487.27\text{ mm(Hg)}$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   আদর্শ আচরণ থেকে কোনো বাস্তব গ্যাসের বিচ্যুতির মাত্রা প্রধানত গ্যাস অণুগুলোর আণবিক ভর এবং অণুগুলোর মধ্যবর্তী ভ্যানডার ওয়ালস আকর্ষণ বলের ওপর নির্ভর করে। যেসব গ্যাসের আণবিক ভর বেশি, তাদের অণুসমূহের আকার ও পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বেশি হওয়ায় তাদের মধ্যকার ভ্যানডার ওয়ালস আকর্ষণ বলের মান বেশি হয় এবং আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুতিও বেশি ঘটে।

   আদর্শ গ্যাস সমীকরণ $PV = nRT = \frac{w}{M}RT$ হতে পাই,
   আণবিক ভর, $M = \frac{wRT}{PV}$

   এখানে,
   $R = 0.0821\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$
   $T = 30^°\text{C} = 303\text{ K}$

   A গ্যাসের জন্য:
   ভর, $w_A = 0.63\text{ g}$
   চাপ, $P_A = \frac{450}{760}\text{ atm} \approx 0.5921\text{ atm}$
   আয়তন, $V_A = 600\text{ mL} = 0.6\text{ L}$

   অতএব, $M_A = \frac{0.63 \times 0.0821 \times 303}{0.5921 \times 0.6} = \frac{15.672}{0.35526} \approx 44.11\text{ g/mol}$
   (যা কার্বন ডাই-অক্সাইড, $CO_2$ গ্যাসের কাছাকাছি)

   B গ্যাসের জন্য:
   ভর, $w_B = 0.42\text{ g}$
   চাপ, $P_B = 0.7\text{ atm}$
   আয়তন, $V_B = 500\text{ mL} = 0.5\text{ L}$

   অতএব, $M_B = \frac{0.42 \times 0.0821 \times 303}{0.7 \times 0.5} = \frac{10.448}{0.35} \approx 29.85\text{ g/mol}$

   গণনা থেকে দেখা যায় যে, A গ্যাসের আণবিক ভর ($44.11\text{ g/mol}$) B গ্যাসের আণবিক ভর ($29.85\text{ g/mol}$) অপেক্ষা বেশি। আণবিক ভর বেশি হওয়ায় A গ্যাসের অণুগুলোর আকার বড় এবং এদের মধ্যে আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল (ভ্যানডার ওয়ালস বল) B গ্যাসের চেয়ে অনেক বেশি কার্যকর। ফলে ভ্যানডার ওয়ালস ধ্রুবক '$a$'-এর মান A গ্যাসের ক্ষেত্রে বেশি।

   অতএব, B গ্যাসের তুলনায় A গ্যাসের আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুতি বেশি।