রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বৃষ্টির পানির pH মান ৫.৬ এর চেয়ে কম হলে তাকে এসিড বৃষ্টি (Acid rain) বলে। বায়ুমণ্ডলের সালফার ডাই-অক্সাইড ($SO_2$) ও নাইট্রোজেনের অক্সাইডসমূহ ($NO_x$) বৃষ্টির পানির সাথে বিক্রিয়া করে সালফিউরিক এসিড ও নাইট্রিক এসিড তৈরি করার ফলে এই বৃষ্টি ঘটে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সোডিয়াম বাইকার্বনেট ($NaHCO_3$) পরীক্ষার মাধ্যমে জৈব যৌগে কার্বক্সিলিক এসিড মূলক (-COOH) শনাক্ত করা যায়।

   জৈব যৌগের নমুনার মধ্যে ৫% সোডিয়াম বাইকার্বনেট ($NaHCO_3$) দ্রবণ যোগ করলে দ্রুত বুদবুদসহ বর্ণহীন, গন্ধহীন কার্বন ডাই-অক্সাইড ($CO_2$) গ্যাস নির্গত হয়। উৎপন্ন গ্যাসকে চুনার পানির মধ্য দিয়ে চালনা করলে চুনার পানি ঘোলা হয়ে যায়, যা -COOH মূলকের উপস্থিতি নিশ্চিত করে।

   বিক্রিয়া:
   $R-COOH + NaHCO_3 \rightarrow R-COONa + H_2O + CO_2\uparrow$

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে বেনজিনকে (A) নাইট্রেশন করলে নাইট্রোবেনজিন (B) পাওয়া যায় এবং নাইট্রোবেনজিনকে $Sn/HCl$ দ্বারা বিজারিত করলে অ্যানিলিন (C) পাওয়া যায়। অতএব, C যৌগটি হলো অ্যানিলিন ($C_6H_5NH_2$)।

   সাধারণ অবস্থায় অ্যানিলিনের অ্যামিনো মূলক ($-NH_2$) একটি অর্থো-প্যারা নির্দেশক ও বলয় সক্রিয়কারী মূলক। নাইট্রোজেন পরমাণুতে বিদ্যমান নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল রেজোন্যান্সের মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি করে।

   কিন্তু নাইট্রেশন করার জন্য গাঢ় $HNO_3$ ও গাঢ় $H_2SO_4$ এর মিশ্রণ (তীব্র অম্লীয় পরিবেশ) ব্যবহার করা হয়। তীব্র অম্লীয় মাধ্যমে ক্ষারকীয় অ্যামিনো মূলক ($-NH_2$) এসিড হতে সহজে প্রোটন ($H^+$) গ্রহণ করে অ্যানিলিনিয়াম আয়নে ($-NH_3^+$) রূপান্তরিত হয়:
   $C_6H_5NH_2 + H^+ \rightarrow C_6H_5NH_3^+$

   অ্যানিলিনিয়াম আয়নের নাইট্রোজেনের উপর ধনাত্মক আধান থাকায় এটি শক্তিশালী ইলেকট্রন প্রত্যাহারী (-I প্রভাব) এবং মেটা নির্দেশক মূলক হিসেবে কাজ করে। ফলে বেনজিন বলয়ের অর্থো ও প্যারা অবস্থানের তুলনায় মেটা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব অপেক্ষাকৃত বেশি থাকে। এই কারণে উদ্দীপকের C যৌগের সরাসরি নাইট্রেশনে প্রতিস্থাপক অর্থো-প্যারা অবস্থানে যুক্ত না হয়ে প্রধানত মেটা অবস্থানে যুক্ত হয় (প্রায় ৪৭% মেটা-নাইট্রোঅ্যানিলিন ও ৫১% প্যারা-নাইট্রোঅ্যানিলিন গঠিত হয়)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের যৌগ তিনটি হলো:
   A = বেনজিন ($C_6H_6$)
   B = নাইট্রোবেনজিন ($C_6H_5NO_2$)
   C = অ্যানিলিন ($C_6H_5NH_2$)

   ইলেকট্রনাকর্ষী অ্যারোমেটিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রনের ঘনত্ব যত বেশি থাকে, ইলেকট্রনাকর্ষী বিকারক ($E^+$) তত দ্রুত আক্রমণ করতে পারে এবং বিক্রিয়ার সক্রিয়তা তত বৃদ্ধি পায়।

   ১. অ্যানিলিন (C): অ্যানিলিনের নাইট্রোজেন পরমাণুতে একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল থাকে। এই মুক্তজোড় ইলেকট্রন রেজোন্যান্সের মাধ্যমে বেনজিন বলয়ে স্থানান্তরিত হয়ে বলয়ের ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে দেয় (+M বা +R প্রভাব)। ফলে বেনজিন বলয় অত্যন্ত সক্রিয় হয়।

   ২. বেনজিন (A): বেনজিনে কোনো প্রতিস্থাপক মূলক না থাকায় এর ইলেকট্রন ঘনত্ব স্বাভাবিক থাকে।

   ৩. নাইট্রোবেনজিন (B): নাইট্রোবেনজিনের নাইট্রো মূলক ($-NO_2$) শক্তিশালী ইলেকট্রন প্রত্যাহারী বা আকর্ষী মূলক (-M ও -I প্রভাব)। নাইট্রো মূলকের নাইট্রোজেন ও অক্সিজেনের উচ্চ তড়িৎ-ঋণাত্মকতার কারণে এটি বলয় থেকে পাই-ইলেকট্রন নিজের দিকে টেনে নেয়। ফলে বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বেনজিনের চেয়ে অনেক হ্রাস পায় এবং বলয় নিষ্ক্রিয় হয়ে পড়ে।

   অতএব, বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্বের ক্রম:
   অ্যানিলিন (C) > বেনজিন (A) > নাইট্রোবেনজিন (B)

   সুতরাং, ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় যৌগ তিনটির সক্রিয়তার সঠিক ক্রম হলো:
   C > A > B (অ্যানিলিন > বেনজিন > নাইট্রোবেনজিন)।