রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অনার্দ্র জিংক ক্লোরাইড (anhydrous ZnCl₂) এবং গাঢ় হাইড্রোক্লোরিক এসিডের (conc. HCl) দ্রবণকে লুকাস বিকারক বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চার্লসের সূত্রানুসারে, স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের তাপমাত্রা 0 °C থেকে প্রতি 1 °C বৃদ্ধি বা হ্রাসের জন্য গ্যাসটির 0 °C তাপমাত্রার আয়তনের 1/273 অংশ যথাক্রমে বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়।
   ধরি, 0 °C তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন = V₀ এবং t °C তাপমাত্রায় আয়তন = Vₜ।
   অতএব, Vₜ = V₀ + V₀(t/273) = V₀(1 + t/273) = V₀[(273 + t) / 273]
   এখানে তাপমাত্রা t = -273 °C হলে গ্যাসের আয়তন তাত্ত্বিকভাবে শূন্য (০) হয়ে যায়। লর্ড কেলভিন এই -273 °C তাপমাত্রাকে শূন্যবিন্দু ধরে প্রতি ডিগ্রির মান 1 সেলসিয়াস ডিগ্রির সমান রেখে তাপমাত্রা পরিমাপের একটি নতুন স্কেল প্রস্তাব করেন, যাকে 'পরম তাপমাত্রা স্কেল' বা 'কেলভিন স্কেল' বলা হয়।
   এই স্কেলে পরম তাপমাত্রা T = (273 + t) K ধরা হলে সমীকরণটি দাঁড়ায়:
   Vₜ = V₀(T / 273) বা, Vₜ / T = V₀ / 273 = ধ্রুবক।
   এভাবে চার্লসের সূত্র থেকে পরম তাপমাত্রা স্কেল প্রতিষ্ঠিত হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্রে দেখা যায় যে, চাপ (P) বৃদ্ধির সাথে A গ্যাসের PV-এর মান অপরিবর্তিত থাকে এবং এটি চাপ অক্ষের সমান্তরাল একটি সরলরেখা। সুতরাং A গ্যাসটি একটি আদর্শ গ্যাস।
   আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ প্রতিষ্ঠা:
   ১. বয়েলের সূত্রানুসারে, স্থির তাপমাত্রা ও নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন (V) তার প্রযুক্ত চাপের (P) ব্যস্তানুপাতিক:
   V ∝ 1/P (যখন T ও n স্থির) ... (i)

   ২. চার্লসের সূত্রানুসারে, স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন (V) তার পরম তাপমাত্রার (T) সমানুপাতিক:
   V ∝ T (যখন P ও n স্থির) ... (ii)

   ৩. অ্যাভোগাড্রোর সূত্রানুসারে, স্থির তাপমাত্রা ও চাপে যেকোনো গ্যাসের আয়তন (V) তার মোল সংখ্যার (n) সমানুপাতিক:
   V ∝ n (যখন P ও T স্থির) ... (iii)

   সূত্র তিনটির সমন্বয়ে পাই:
   V ∝ (n × T) / P
   বা, V = R × (n × T) / P [এখানে R একটি সার্বজনীন সমানুপাতিক ধ্রুবক, যা মোলার গ্যাস ধ্রুবক নামে পরিচিত]
   বা, PV = nRT

   এটিই হলো A গ্যাসটির অবস্থার সমীকরণ (আদর্শ গ্যাস সমীকরণ)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে B ও C গ্যাস দুটি অ্যামাগা বক্ররেখা প্রদর্শন করে, যা চাপ বৃদ্ধির সাথে আদর্শ গ্যাস A-এর মতো স্থির PV মান বজায় রাখে না। অতএব B ও C গ্যাস দুটি বাস্তব গ্যাস।

   বাস্তব গ্যাসের আদর্শ আচরণ না করার প্রধান দুটি কারণ বিজ্ঞানী ভ্যান ডার ওয়ালস চিহ্নিত করেন, যা গ্যাসের গতিবেগের দুটি ভুল স্বীকার্যের ওপর ভিত্তি করে সংশোধিত হয়:
   ১. গ্যাস অণুসমূহের নিজস্ব আয়তন: গতিবাদের স্বীকার্য অনুযায়ী গ্যাস অণুসমূহের মোট আয়তন পাত্রের আয়তনের তুলনায় নগণ্য। কিন্তু বাস্তব গ্যাসের ক্ষেত্রে উচ্চ চাপে অণুগুলো কাছাকাছি এলে তাদের নিজস্ব কার্যকরী আয়তনকে পাত্রের মোট আয়তনের তুলনায় উপেক্ষা করা যায় না। যদি প্রতি মোল গ্যাসের নিজস্ব কার্যকর আয়তন b হয়, তবে n মোল গ্যাসের কার্যকর আয়তন nb। অতএব অণুগুলোর চলাচলের জন্য কার্যকর আয়তন = (V - nb)।

   ২. আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল: গতিবাদের স্বীকার্য অনুযায়ী গ্যাস অণুগুলোর মধ্যে কোনো আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বল নেই। কিন্তু বাস্তবে উচ্চ চাপ ও নিম্ন তাপমাত্রায় অণুগুলোর মধ্যে ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ বল কাজ করে। ফলে অণুগুলো পাত্রের দেয়ালে আদর্শ গ্যাসের তুলনায় কম বল প্রয়োগ করে। এই চাপ হ্রাসের পরিমাণ আন্তঃআণবিক দূরত্বের ওপর নির্ভর করে এবং তা n²a/V² এর সমান (যেখানে a হলো ভ্যান ডার ওয়ালস ধ্রুবক)। সুতরাং গ্যাসের প্রকৃত চাপ = (P + n²a/V²)।

   এই দুটি ত্রুটি সংশোধনের মাধ্যমে ভ্যান ডার ওয়ালসের বাস্তব গ্যাসের সমীকরণ পাওয়া যায়:
   (P + n²a/V²)(V - nb) = nRT

   B ও C গ্যাসের ক্ষেত্রে:

   • B গ্যাসের (যেমন: N₂, CO₂ ইত্যাদি) ক্ষেত্রে নিম্ন চাপে আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল প্রধান্য পাওয়ায় প্রথমে PV-এর মান হ্রাস পায় (ডিপ তৈরি করে) এবং অতি উচ্চ চাপে অণুর নিজস্ব আয়তন প্রভাব বিস্তার করায় PV দ্রুত বৃদ্ধি পায়।
   • C গ্যাসের (যেমন: H₂ বা He) অণুগুলোর আকার অতি ক্ষুদ্র হওয়ায় তাদের মধ্যে আকর্ষণ বল নেই বললেই চলে, ফলে শুরু থেকেই কেবল অণুর নিজস্ব আয়তন (b) প্রভাব বিস্তার করে এবং PV-এর মান চাপের সাথে ক্রমাগত বৃদ্ধি পায়।
     এসব আন্তঃআণবিক আকর্ষণ ও নিজস্ব আয়তনের বিচ্যুতির কারণেই B ও C গ্যাস আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুত হয়।