রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানি বা যেকোনো জলীয় দ্রবণে উপস্থিত হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$ বা $H_3O^+$) এবং হাইড্রক্সাইড আয়নের ($OH^-$) মোলার ঘনমাত্রার গুণফলকে পানির আয়নিক গুণফল ($K_w$) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হাইড্রোজেন পরমাণুর ইলেকট্রন যখন বাইরে থেকে শক্তি শোষণ করে নিম্ন শক্তিস্তর থেকে উচ্চ শক্তিস্তরে যায় এবং পরবর্তীতে শক্তি বিকিরণ করে পুনরায় নিম্ন শক্তিস্তরে ফিরে আসে, তখন এই বিকিরিত শক্তির কারণে বর্ণালি রেখার উৎপত্তি হয়। বোর পরমাণু মডেল অনুসারে শক্তি পার্থক্যের সমীকরণ $\Delta E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$ মেনে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটন নিঃসৃত হয়। এই নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোক রশ্মিসমূহ স্পেকট্রোমিটারে বিভিন্ন রেখা হিসেবে আবির্ভূত হয়ে লাইম্যান, বামার, প Paschen ইত্যাদি হাইড্রোজেন বর্ণালি রেখা তৈরি করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $n=5$ দেওয়া আছে।
   সুতরাং মৌল $X$-এর সর্ববহিস্থ স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো $(5-2)s^2 (5-2)p^6 = 3s^2 3p^6$। অর্থাৎ $X$ মৌলটি হলো আর্গন ($_{18}\text{Ar}$)।

   ক্লাথ্রেট বা খাঁচা যৌগ হলো এমন এক ধরনের অন্তর্ভুক্তিমূলক যৌগ, যেখানে একটি অণুর তৈরি স্ফটিক জালকের খাঁচার মতো ফাঁকা স্থানে অপর কোনো উপযুক্ত আকারের অণু বা পরমাণু রাসায়নিক বন্ধন ছাড়াই ভৌতভাবে আটকে থাকে।

   আর্গন ($X$) একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস হলেও এর পরমাণুর আকার এমন যে তা পানি, কুইনল ইত্যাদি অণু দ্বারা গঠিত বরফ বা স্ফটিক জালকের ফাঁকা গহ্বরের (cavity) আকারের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হয়। উচ্চ চাপে ও উপযুক্ত তাপমাত্রায় কুইনল বা পানি যখন স্ফটিক গঠন করে, তখন হাইড্রোজেন বন্ধন দ্বারা গঠিত ফাঁকা জালকের ভেতরে আর্গন পরমাণুগুলো দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বলের দ্বারা আবদ্ধ হয়ে পড়ে। ফলে আর্গন সহজে ক্লাথ্রেট যৌগ গঠন করতে পারে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে $n=5$ অনুসারে মৌলগুলো শনাক্ত করা হলো:

   • $Y$-এর বহিস্থ স্তর: $ns^2 np^6 = 5s^2 5p^6$, অর্থাৎ $Y$ হলো জেনন ($_{54}\text{Xe}$)।
   • $Z^-$ এর বহিস্থ স্তর: $(n-3)s^2 (n-3)p^6 = 2s^2 2p^6$। অতএব $Z$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস $2s^2 2p^5$, যা ফ্লোরিন ($_{9}\text{F}$)।

   সুতরাং যৌগগুলো হলো: $\text{XeF}_2$, $\text{XeF}_4$, $\text{XeF}_6$ এবং $\text{XeF}_8$ (উদ্দীপকে $\text{YZ}_s$ মূলত $\text{YZ}_8$ নির্দেশ করে)।

   ১. $\text{XeF}_2$: $\text{Xe}$-এর বহিঃস্তরের একটি $5p$-ইলেকট্রন $5d$-অরবিটালে উন্নীত হয়ে দুটি অযুগ্ম ইলেকট্রন তৈরি করে ($sp^3d$ সংকরণ)। এটি ফ্লোরিনের সাথে দুটি সমযোজী বন্ধন তৈরি করে $\text{XeF}_2$ গঠন করে, যা সম্ভব।

   ২. $\text{XeF}_4$: উত্তেজিত অবস্থায় দুটি ইলেকট্রন $5d$-অরবিটালে গিয়ে চারটি অযুগ্ম ইলেকট্রন তৈরি করে ($sp^3d^2$ সংকরণ) এবং চারটি F পরমাণুর সাথে যুক্ত হয়ে $\text{XeF}_4$ গঠন করে, যা সম্ভব।

   ৩. $\text{XeF}_6$: উত্তেজিত অবস্থায় তিনটি ইলেকট্রন $5d$-তে স্থানান্তরিত হয়ে ছয়টি অযুগ্ম ইলেকট্রন সৃষ্টি করে ($sp^3d^3$ সংকরণ)। ফলে $\text{XeF}_6$ গঠিত হয়, যা সম্ভব।

   ৪. $\text{XeF}_8$: $\text{XeF}_8$ গঠিত হতে জেননের অষ্টক সম্পূর্ণ উন্মুক্ত হয়ে $sp^3d^4$ সংকরণ ও আটটি ফ্লোরিন পরমাণুর প্রয়োজন। কিন্তু জেনন পরমাণুর আকারের তুলনায় একই সাথে আটটি ফ্লোরিন পরমাণু স্থান সংকুলান করতে পারে না। প্রচণ্ড স্টেরিক বাধার (steric hindrance) এবং ফ্লোরিনের নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়গুলোর মধ্যবর্তী তীব্র বিকর্ষণের কারণে $\text{XeF}_8$ গঠিত হতে পারে না বা এটি অত্যন্ত অস্থিতিশীল। (তবে $\text{XeF}_8^{2-}$ আয়ন হিসেবে জটিল যৌগ তৈরি করে)।

   সুতরাং, যৌগগুলোর সবগুলোর গঠন সম্ভব নয়; $\text{XeF}_2$, $\text{XeF}_4$ ও $\text{XeF}_6$ গঠন সম্ভব হলেও $\text{XeF}_8$ গঠিত হতে পারে না।