রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারদিকে যে ত্রিমাত্রিক অঞ্চলে ইলেকট্রন পাওয়ার সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি (প্রায় ৯০-৯৫%), তাকে অরবিটাল বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কলয়েড কণাগুলোর সুস্থিতির প্রধান কারণ হলো এদের পৃষ্ঠতলে সমজাতীয় বা একই ধরনের বৈদ্যুতিক আধানের (চার্জ) উপস্থিতি এবং ব্রাউনীয় গতি।

   কলয়েড কণাগুলো দ্রবণ থেকে নির্দিষ্ট আয়ন শোষণের মাধ্যমে সমধর্মী আধানযুক্ত হয়। একই চার্জবিশিষ্ট হওয়ায় কণাগুলো পরস্পরকে বিকর্ষণ করে, ফলে এরা কাছাকাছি এসে একত্রিত বা জমাটবদ্ধ (coagulate) হয়ে তলানি ফেলতে পারে না। পাশাপাশি কণাগুলোর অবিরাম এলোমেলো ব্রাউনীয় গতি অভিকর্ষের বিপরীতে কাজ করে এদের ভাসমান রাখতে সহায়তা করে। ফলে কলয়েড দীর্ঘকাল সুস্থিত থাকে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক I-এর পরমাণুটিতে তিনটি শক্তিস্তর ($n = 1, 2, 3$) প্রদর্শিত হয়েছে। সুতরাং এর সর্ববহিঃস্থ স্তরের প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, $n = 3$।

   আমরা জানি,
   সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা, $l = 0$ হতে $(n - 1)$ পর্যন্ত।
   অতএব, $n = 3$ এর জন্য $l$-এর সম্ভাব্য মানসমূহ:
   $l = 0, 1, 2$

   আবার, চুম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা, $m = 0$ হতে $\pm l$ পর্যন্ত।

   প্রতিটি $l$-এর মানের জন্য $m$ এর মান ও অরবিটাল সংখ্যা হিসাব করা হলো:
   ১. $l = 0$ (s-উপস্তর)-এর জন্য:
   $m = 0$
   অরবিটাল সংখ্যা = ১টি ($3s$)

   ২. $l = 1$ (p-উপস্তর)-এর জন্য:
   $m = -1, 0, +1$
   অরবিটাল সংখ্যা = ৩টি ($3p_x, 3p_y, 3p_z$)

   ৩. $l = 2$ (d-উপস্তর)-এর জন্য:
   $m = -2, -1, 0, +1, +2$
   অরবিটাল সংখ্যা = ৫টি ($3d_{xy}, 3d_{yz}, 3d_{zx}, 3d_{x^2-y^2}, 3d_{z^2}$)

   অতএব, উদ্দীপক I-এর বহিঃস্থ স্তরে মোট অরবিটাল সংখ্যা = $১ + ৩ + ৫ = ৯$ টি।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে চিত্র I হলো নীলস বোর কর্তৃক প্রস্তাবিত বোর পরমাণু মডেল এবং চিত্র II হলো আর্নেস্ট রাদারফোর্ড কর্তৃক প্রস্তাবিত রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল। নিচে মডেলদ্বয়ের তুলনা আলোচনা করা হলো:

   ১. শক্তিস্তর ও আকার:

   • রাদারফোর্ড মডেল (II): ইলেকট্রনের কক্ষপথের আকার ও ব্যাসার্ধ সম্পর্কে কোনো সুনির্দিষ্ট ধারণা দেওয়া হয়নি।
   • বোর মডেল (I): নিউক্লিয়াসের চারদিকে নির্দিষ্ট ব্যাসার্ধের কতগুলো অনুমোদিত স্থির বৃত্তাকার কক্ষপথের (শক্তিস্তর) ধারণা প্রদান করা হয়েছে।

   ২. বর্ণালি ব্যাখ্যা:

   • রাদারফোর্ড মডেল (II): কোনো পরমাণুর রেখা বর্ণালির কোনো ব্যাখ্যা দিতে পারে না।
   • বোর মডেল (I): ইলেকট্রন এক শক্তিস্তর থেকে অন্য শক্তিস্তরে স্থানান্তরের সময় শক্তি শোষণ বা বিকিরণের মাধ্যমে পারমাণবিক বর্ণালি সৃষ্টির সফল ব্যাখ্যা দেয় (যেমন- হাইড্রোজেন পরমাণুর বর্ণালি)।

   ৩. কৌণিক ভরবেগ:

   • রাদারফোর্ড মডেল (II): আবর্তনশীল ইলেকট্রনের কৌণিক ভরবেগ সংক্রান্ত কোনো ধারণা নেই।
   • বোর মডেল (I): নির্দিষ্ট কক্ষপথে আবর্তনশীল ইলেকট্রনের কৌণিক ভরবেগ নির্দিষ্ট এবং তা $mvr = \frac{nh}{2\pi}$ সমীকরণ দ্বারা নির্ধারিত।

   ৪. ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব ও স্থায়িত্ব:

   • রাদারফোর্ড মডেল (II): ম্যাক্সওয়েলের তড়িৎচৌম্বকীয় বিকিরণ তত্ত্বানুযায়ী ইলেকট্রন অনবরত শক্তি বিকিরণ করে নিউক্লিয়াসে পতিত হওয়ার কথা, যা মডেলটির স্থায়িত্ব ব্যাখ্যা করতে ব্যর্থ।
   • বোর মডেল (I): স্থির কক্ষপথে আবর্তনের সময় ইলেকট্রন কোনো শক্তি শোষণ বা বিকিরণ করে না, ফলে এটি পরমাণুর সুস্থিতি ব্যাখ্যায় সফল।

   ৫. সাদৃশ্য:

   • উভয় মডেলই নিউক্লিয়াস-ভিত্তিক এবং নিউক্লিয়াস পরমাণুর কেন্দ্রস্থলে অবস্থিত। উভয় মডেলেই নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রন আবর্তনশীল।

   পরিশেষে বলা যায়, রাদারফোর্ড পরমাণু মডেলের সীমাবদ্ধতা দূর করে বোর মডেলটি পরমাণুর গঠন ও বর্ণালি সংক্রান্ত অধিকতর গ্রহণযোগ্য ব্যাখ্যা প্রদান করে।