রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে সাম্যাবস্থায় আপাতদৃষ্টিতে বিক্রিয়াটি থেমে গেছে বলে মনে হলেও প্রকৃতপক্ষে আণবিক পর্যায়ে সম্মুখমুখী ও বিপরীতমুখী উভয় বিক্রিয়া সমান গতিতে অবিরাম চলতে থাকে, তাকে সচল সাম্যাবস্থা বা গতিশীল সাম্যাবস্থা বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ১০০ গ্রাম দ্রাবককে সম্পৃক্ত দ্রবণে পরিণত করতে যত গ্রাম দ্রব প্রয়োজন হয়, তাকে ঐ তাপমাত্রায় ঐ দ্রবের দ্রাব্যতা বলে।
   ২৫°C তাপমাত্রায় NaCl এর দ্রাব্যতা ৩৬ বলতে বোঝায় যে, ২৫°C তাপমাত্রায় ১০০ গ্রাম পানিতে সর্বোচ্চ ৩৬ গ্রাম NaCl দ্রবীভূত হয়ে সম্পৃক্ত দ্রবণ প্রস্তুত করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, X মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস [He] 2s² 2p² হওয়ায় এটি কার্বন (C), Y মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস [Ne] 3s² 3p² হওয়ায় এটি সিলিকন (Si) এবং M মৌলটির ইলেকট্রন বিন্যাস [Ne] 3s² 3p⁵ হওয়ায় এটি ক্লোরিন (Cl)। সুতরাং, XM₄ হলো CCl₄ এবং YM₄ হলো SiCl₄।

   যৌগদ্বয়ের মধ্যে SiCl₄ আর্দ্র-বিশ্লেষিত হলেও CCl₄ আর্দ্র-বিশ্লেষিত হয় না।

   কারণ বিশ্লেষণ:
   ১. CCl₄ আর্দ্র-বিশ্লেষিত না হওয়ার কারণ: CCl₄-এ কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো 1s² 2s² 2p²। কার্বনের দ্বিতীয় প্রধান শক্তিস্তরে কোনো ফাঁকা d-অরবিটাল থাকে না। ফলে পানির আর্দ্র-বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ার সময় পানির অণুর অক্সিজেনের নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় গ্রহণ করার মতো কোনো ফাঁকা অরবিটাল কার্বনে অনুপস্থিত থাকে। তাই পানির সাথে সন্নিবেশ বন্ধন গঠন অসম্ভব হওয়ায় CCl₄ পানির দ্বারা আর্দ্র-বিশ্লেষিত হয় না।

   ২. SiCl₄ আর্দ্র-বিশ্লেষিত হওয়ার কারণ: SiCl₄-এ কেন্দ্রীয় সিলিকন পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² 3d⁰। সিলিকনের যোজ্যতা স্তরে ফাঁকা 3d-অরবিটাল রয়েছে। ফলে আর্দ্র-বিশ্লেষণের সময় পানির অণুর অক্সিজেন পরমাণু তার নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় সিলিকনের এই ফাঁকা d-অরবিটালে প্রদান করে অস্থায়ী সন্নিবেশ জটিল যৌগ গঠন করতে পারে। পরবর্তীতে এটি বিশ্লিষ্ট হয়ে সিলিসিক অ্যাসিড [Si(OH)₄] এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) গঠন করে:
   SiCl₄ + 4H₂O → Si(OH)₄ + 4HCl

   অতএব, ফাঁকা d-অরবিটালের উপস্থিতির কারণেই SiCl₄ আর্দ্র-বিশ্লেষিত হয় কিন্তু CCl₄ হয় না।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের X হলো কার্বন (C) এবং Z হলো সালফার (S, কারণ এর ইলেকট্রন বিন্যাস [Ne] 3s² 3p⁴)।
   হাইড্রোজেনের সাথে কার্বন ও সালফার গঠিত যৌগ দুটি হলো যথাক্রমে মিথেন (CH₄) এবং হাইড্রোজেন সালফাইড (H₂S)। যৌগ দুটির সংকরায়ন ও আকৃতি ভিন্ন হওয়ার কারণ নিম্নে বিশ্লেষণ করা হলো:

   ১. CH₄ এর সংকরায়ন ও আকৃতি:
   CH₄ যৌগে কেন্দ্রীয় কার্বন পরমাণুর উত্তেজিত অবস্থায় ইলেকট্রন বিন্যাস:
   C* (6) = 1s² 2s¹ 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹
   এখানে কার্বনের একটি 2s এবং তিনটি 2p অরবিটাল মিশ্রিত হয়ে চারটি সমতুল্য sp³ সংকর অরবিটাল গঠন করে। এই চারটি sp³ সংকর অরবিটালের প্রতিটির সাথে চারটি হাইড্রোজেন পরমাণুর 1s অরবিটাল সামনাসামনি অধিক্রমণের মাধ্যমে চারটি C-H সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে।
   CH₄ অণুতে বন্ধনজোড় (Bond Pair, bp) = 4 এবং মুক্তজোড় (Lone Pair, lp) = 0। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, মুক্তজোড় ইলেকট্রন না থাকায় শুধুমাত্র বন্ধনজোড়গুলোর মধ্যে বিকর্ষণের কারণে অণুর আকৃতি সুষম চতুস্তলকীয় (Tetrahedral) হয় এবং বন্ধন কোণ (H-C-H) 109.5° বা 109°28' হয়।

   ২. H₂S এর সংকরায়ন ও আকৃতি:
   H₂S যৌগে কেন্দ্রীয় সালফার পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস:
   S (16) = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p_x² 3p_y¹ 3p_z¹
   এখানে সালফারের একটি 3s এবং তিনটি 3p অরবিটালের মধ্যে সংকরায়ন ঘটলে চারটি sp³ সংকর অরবিটাল সৃষ্টি হয়। এর মধ্যে দুটি সংকর অরবিটালে একজোড়া করে নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন (Lone Pair) থাকে এবং বাকি দুটি সংকর অরবিটাল হাইড্রোজেনের 1s অরবিটালের সাথে দুটি S-H সিগমা (σ) বন্ধন গঠন করে।
   H₂S অণুতে বন্ধনজোড় (bp) = 2 এবং মুক্তজোড় (lp) = 2। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, বিকর্ষণের তীব্রতার ক্রম হলো: lp-lp > lp-bp > bp-bp। সালফারের দুটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়ের পারস্পরিক তীব্র বিকর্ষণ এবং বন্ধনজোড়গুলোর উপর এদের বিকর্ষণের কারণে চতুস্তলকীয় কাঠামোটি বিকৃত হয়ে যায়। ফলে অণুর আকৃতি কৌণিক বা উল্টানো 'V' আকারের (Bent or V-shaped) হয় এবং বন্ধন কোণ (H-S-H) উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়ে প্রায় 92.1° এ নেমে আসে।

   সুতরাং, কেন্দ্রীয় পরমাণুর সংকরায়ন একই প্রকারের (sp³) হওয়া সত্ত্বেও নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়ের উপস্থিতির পার্থক্যের কারণে CH₄ এর আকৃতি চতুস্তলকীয় এবং H₂S এর আকৃতি কৌণিক হয়।