১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে পানির আয়নিক গুণফল $\left(K_w\right)$ এর মান বৃদ্ধি পায়। কারণ পানির বিয়োজন প্রক্রিয়াটি তাপহারী প্রক্রিয়া।
$2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)+$ তাপ $\rightleftharpoons \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})$
তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে $\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$ও $\mathrm{OH}^{-}$ আয়নের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায় বলে তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে পানির আয়নিক গুণফল বৃদ্ধি পায়।
বিন্যাস 3d⁵4s² থেকে মৌল Mn। Mn²⁺=[Ar]3d⁵; লিগ্যান্ড ক্ষেত্রে d-অরবিটালের শক্তিভেদ হয়, ফলে কিছু নির্দিষ্ট আলোকশোষণ সম্ভব। দেখা রং শোষিত অংশ বাদে অবশিষ্ট আলোর সঙ্গে সম্পর্কিত। তবে উচ্চ-স্পিন Mn²⁺-এর d–d স্থানান্তর স্পিন-নিষিদ্ধ হওয়ায় সাধারণ জলীয় আয়ন ফিকে গোলাপি, সব জটিল সমান গাঢ় নয়।
উৎসের শক্তিচিত্রে নিচের তিন অরবিটালে পাঁচ ইলেকট্রন জোড় করে রাখা হয়েছে; সাধারণ উচ্চ-স্পিন জলীয় Mn²⁺-এ প্রকৃত বণ্টন t₂g³e_g²। অন্যদিকে Mn(VII)-এর d⁰ পারম্যাঙ্গানেটের বেগুনি রং প্রধানত চার্জ-স্থানান্তর থেকে আসে। তাই Mn-এর সব রংকে একই d–d চিত্র দিয়ে ব্যাখ্যা করা যাবে না।
চিত্রে 3d⁵-এর পাঁচ ঘরে একটি করে ইলেকট্রন আছে, কিন্তু স্পিনক্রম ↑, ↑, ↓, ↓, ↑। ভূমিস্তরের সম শক্তির d অরবিটাল পূরণের হুন্ডের নিয়মে সর্বাধিক সমান্তরাল স্পিন থাকা উচিত; সঠিক সহজ বক্সক্রম ↑, ↑, ↑, ↑, ↑ (বা বিপরীতদিকের সমতুল্য নির্বাচন)। 4s²-এ বিপরীত স্পিনের জোড় থাকে।
অতএব আঁকা 3d⁵ বিন্যাস ভূমিস্তরের হুন্ডের নিয়ম মানে না। তবে প্রতিটি ঘরে সর্বোচ্চ দুই এবং জোড়ের বিপরীত স্পিন থাকায় পাউলির নীতি ভেঙেছে—এ দাবি নয়; শুধু অসমান্তরাল একক ইলেকট্রন থাকলেই পাউলি লঙ্ঘিত হয় না।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পর্যায় / গ্রুপ | 1 | 16 | 17 |
|---|---|---|---|
| 1 | X | ||
| 2 | Y | Z |
পর্যায়সারণির অংশে X=H, Y=O, তাই X₃Y⁺=H₃O⁺। O-এর চারপাশে তিনটি O–H বন্ধন-অঞ্চল ও একটি নিঃসঙ্গ জোড় থাকে। সরল সংকরণমডেলে sp³ ইলেকট্রন-অঞ্চল বিন্যাস চতুস্তলকীয়, কিন্তু তিনটি পরমাণুর অবস্থান বিবেচনায় আণবিক আকৃতি ত্রিকোণীয় পিরামিডীয়।
H₂O-এর নিঃসঙ্গ জোড় H⁺-কে দান করে আয়ন গঠনের পথ বোঝানো যায়; উৎপন্ন সমতুল্য O–H বন্ধনগুলোর একটি চিরকাল আলাদা সন্নিবেশ বন্ধন হিসেবে চিহ্নিত নয়।
X₂Y=H₂O এবং XZ=HF। উভয়ের H-বন্ধন থাকলেও পানির দুটি H দাতা ও দুটি O নিঃসঙ্গ জোড় গ্রহীতা মিলে অধিক বিস্তৃত ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্ক গঠন করে; HF-এ অপেক্ষাকৃত শৃঙ্খলধর্মী সংযোজন গুরুত্বপূর্ণ। স্ফুটনে এই আণবিক সংযোগ বিচ্ছিন্ন করতে পানির ক্ষেত্রে মোট বেশি শক্তি লাগে।
তাই 1 atm-এ H₂O-এর স্ফুটনাঙ্ক প্রায় 100°C, HF-এর প্রায় 19.5°C। শুধু F-এর তড়িৎঋণাত্মকতা বেশি বা প্রতিটি অণুর জন্য কঠোর স্থিরসংখ্যক H বন্ধন গুনে একাই স্ফুটনাঙ্ক নির্ধারণ করা ঠিক নয়।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| মৌল | যোজ্যতা স্তর | n |
|---|---|---|
| P | ns²np¹ | 3 |
| X | (n+1)s²(n+1)p³ | 2 |
| Y | ns²np³ | 2 |
| Z | (n+1)s²(n+1)p⁵ | 2 |
[এখানে, $P, X, Y$ এবং $Z$ প্রচলিত প্রতীক হিসেবে ব্যবহৃত হয়নি।]
উদ্দীপকের $P$ মৌলটি অ্যালুমিনিয়াম $(AI)$ এবং এর অক্সাইড $\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ । নিচে $\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ এর উভধর্মিতা সমীকরণসহ লেখা হলোধাতুর যেসব অক্সাইড এসিড ও ক্ষার উভয়ের সাথে বিক্রিয়া করে তাদেরকে উভধর্মী অক্সাইড বলে। আর অক্সাইডটির এ ধরনের বৈশিষ্ট্যকে উভধর্মিতা বলা হয়।$\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ একটি উভধর্মী অক্সাইড। কারণ এটি এসিড ও ক্ষারক উভয়ের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও পানি উৎপন্ন করে।
$\mathrm{Al_2O_3+6HCl\rightarrow2AlCl_3+3H_2O}$; ক্ষারক/এসিড/লবণ/পানি। $\mathrm{Al_2O_3+2NaOH\rightarrow2NaAlO_2+H_2O}$; এসিড/ক্ষারক/লবণ/পানি।
টেবিলে X=P, Y=N, Z=Cl; তাই XZ₅=PCl₅ ও YZ₅=NCl₅। PCl₅ প্রতিষ্ঠিত যৌগ; গ্যাসীয় একক অণু ত্রিকোণীয় দ্বিপিরামিডীয়, কঠিনে আয়নিক গঠনও দেখা যায়। এর বন্ধনকে আধুনিক বর্ণনায় বহুকেন্দ্রিক/মেরুকৃত বন্ধন দিয়ে বোঝানো হয়; পাঁচ বন্ধনের জন্য অপরিহার্যভাবে 3d-তে ইলেকট্রন ওঠে—এ দাবি নয়।
দ্বিতীয় পর্যায়ের ছোট N-এর ক্ষেত্রে পাঁচ Cl-যুক্ত নিরপেক্ষ NCl₅ স্থিতিশীল যৌগ হিসেবে পাওয়া যায় না; N সাধারণ অষ্টকসীমার বাইরে পাঁচটি প্রচলিত দ্বি ইলেকট্রন বন্ধনের ব্যবস্থা করতে পারে না এবং বড় Cl-গুলোর ভিড়ও প্রতিকূল। “2d নেই অথচ P-এর 3d আছে”—এটুকু দিয়ে সমগ্র পার্থক্য ব্যাখ্যা অসম্পূর্ণ।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
A=NH₄Cl-এর ক্ষারকীয় মূলক NH₄⁺। অল্প নমুনায় NaOH দিয়ে হালকা উষ্ণ করলে $\mathrm{NH_4^++OH^-\rightarrow NH_3+H_2O}$; উৎপন্ন গ্যাস সিক্ত লাল লিটমাস নীল করে। সরাসরি গন্ধ শোঁকা উচিত নয়।
উপযুক্ত নমুনায় ক্ষারীয় পটাসিয়াম টেট্রাআয়োডো মারকিউরেট(II), অর্থাৎ নেসলার বিকারকে হলুদ থেকে বাদামি বর্ণ/অধঃক্ষেপ পাওয়া যায়; এটি অ্যামোনিয়া/অ্যামোনিয়ামের পক্ষে পরীক্ষা। পারদযুক্ত বিকারক কেবল নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষাগারে ও উপযুক্ত বর্জ্য ব্যবস্থাপনায় ব্যবহারযোগ্য।
A=NH₄Cl এবং B=গ্লুবার লবণ Na₂SO₄·10H₂O। গ্রাফে NH₄Cl-এর দ্রাব্যতা প্রদর্শিত সীমায় তাপমাত্রার সঙ্গে বাড়ে। B-এর ক্ষেত্রে প্রথমে বৃদ্ধি, প্রায় 32.4°C-এ সর্বাধিক/কঠিনদশার পরিবর্তন এবং পরে অনহাইড্রাস Na₂SO₄-এর সঙ্গে সাম্যে ভিন্ন, হ্রাসমান শাখা দেখা যায়।
এ পার্থক্য দ্রবণপ্রক্রিয়ার শক্তিপরিবর্তন ও স্থিতিশীল কঠিন hydrate/anhydrous দশার পরিবর্তনের সঙ্গে সম্পর্কিত। NH₄Cl-এর প্রদর্শিত দ্রবণপ্রক্রিয়া তাপহারী; গ্লুবারলবণের জলীয় দশাচিত্রে পরিবর্তন হওয়ায় একই একটি দ্রবণতাপ দিয়ে পুরোবক্ররেখা ব্যাখ্যা করা যায় না। শুধু“কেলাস পানি আছে/নেই”থেকে যেকোনো লবণের সর্ব তাপমাত্রায় দ্রাব্যতা-ক্রম আগাম বলা ঠিক নয়।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
ব্র্যাকেট ধারার দ্বিতীয় রেখা $6\rightarrow4$। $R_H=1.09678\times10^7\,\mathrm{m^{-1}}$ ব্যবহার করে $\lambda^{-1}=R_H(1/16-1/36)$; তাই $\lambda\simeq2.62587\times10^{-6}\,\mathrm m=2625.87\,\mathrm{nm}$, অর্থাৎ অবলোহিত।
অবলোহিত আলোর নিয়ন্ত্রিত তাপীয় প্রভাবের কিছু চিকিৎসাগত প্রয়োগ আছে। কিন্তু এ নির্দিষ্ট রেখার চিকিৎসায় উপযোগিতা শুধু তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকে নিশ্চিত করা যায় না; উৎসের শক্তি, বিকিরণমাত্রা, শোষণ ও প্রয়োগপদ্ধতি গুরুত্বপূর্ণ। তাই শ্রেণিবিভাগ IR, সরাসরি সবার জন্য ব্যবহারযোগ্য চিকিৎসার প্রমাণ নয়।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | পদার্থ | তথ্য |
|---|---|---|
| A | আপেলেরজুস | 600 mL, [H⁺]=5×10⁻⁴ M |
| B | কমলারজুস | 400 mL, [H⁺]=4.8×10⁻⁶ M |
| X | দুর্বল HA অম্ল | 0.1 M |
[ $HA$ এর জন্য $\mathrm{K}_{\mathrm{a}}=1.8 \times 10^{-4}$ ]
পাচক রসের $pH$ $(1.5-3.5)$
$C=0.1\,\mathrm M,K_a=1.8\times10^{-4}$। ঘনমাত্রা সন্নিকর্ষে $K_a=x^2/(C-x)$ থেকে $x=[\mathrm{H^+}]=(-K_a+\sqrt{K_a^2+4K_aC})/2$। ফলে pH 2.38158 এবং $25^\circ\mathrm C$-এ pOH 11.61842≈11.62।
বিযোজন কম ধরে বর্গমূলের সন্নিকর্ষে pOH প্রায় 11.63 হয়; এটি আনুমানিক উত্তর, নির্ভুল দ্বিঘাত ফল থেকে সামান্য ভিন্ন।
চিত্রে আপেলের জুস 600 mL-এ $[\mathrm{H^+}]=5\times10^{-4}\,\mathrm M$ এবং কমলার জুস 400 mL-এ $4.8\times10^{-6}\,\mathrm M$। কেবল অবাধ H⁺-এর পরিমাণ যোগ ও আয়তন যোগযোগ্য ধরলে মোট $0.6(5\times10^{-4})+0.4(4.8\times10^{-6})=3.0192\times10^{-4}\,\mathrm{mol}$। একলিটারে আনুমানিক pH 3.5201।
বাস্তব জুসে দুর্বল অম্ল ও বাফার সাম্য থাকায় শুধু প্রাথমিক H⁺ যোগ করে চূড়ান্ত pH নির্ভুল পাওয়া যায় না। অধিকন্তু পাচকরসের pH পরিসরের সঙ্গে মিললেই পানযোগ্য বা সবব্যক্তির জন্যনিরাপদ—এ সিদ্ধান্ত অযৌক্তিক। জীবাণু, দূষক, উপাদান ও সংরক্ষণতথ্য ছাড়া এ প্রশ্নের পানযোগ্যতার নিশ্চিতহ্যাঁ/না দেওয়া যায় না।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
XCl₅(g)⇌XCl₃(g)+Cl₂(g), তীরে 500K/চাপ P; ΔH=90 kJ।
[বিয়োজন মাত্রা 50%]
$\mathrm{XCl_5(g)\rightleftharpoons XCl_3(g)+Cl_2(g)}$, প্রদত্ত $\Delta H=+90\,\mathrm{kJ}$। সম্মুখ বিক্রিয়া তাপহারী; তাপমাত্রা বাড়ালে সাম্য ডানে, কমালে বামে সরে। স্থির তাপমাত্রায় আয়তন বাড়িয়ে চাপ কমালে 1 মোলের বদলে 2 মোলেরদিক সমর্থিত হয়; তাই বিযোজন বাড়ে। চাপ বাড়ালে বিপরীত।
চিত্রের 500K একটি প্রদত্তশর্ত; তা থেকে 500K-ই সর্বোত্তম শিল্পশর্ত বা পরীক্ষায়সর্বাধিকফলন প্রমাণিত—এ নতুনতথ্য যোগ করা যায় না।
প্রথমে বিশুদ্ধ 1 molXCl₅ ও উৎপাদশূন্যধরি। সাম্যে$(1-\alpha),\alpha,\alpha$mol; মোট$1+\alpha$। আদর্শ গ্যাসে মোটচাপ P হলে $K_p=P\alpha^2/(1-\alpha^2)$।
$\alpha=0.50$দিলে $K_p=P(0.25/0.75)=P/3$; অর্থাৎ প্রচলিতচাপ-ভিত্তিক Kp ও একইচাপএককে$P=3K_p$। তাপগতীয়মাত্রাহীনধ্রুবকব্যবহারকরলেপ্রমাণচাপ$p^\circ$স্পষ্টকরে$P=3Kp^\circ$লিখতে হয়।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
P=সুক্রোজ, A=গ্লুকোজ, B=ফ্রুক্টোজ, X=ইথানল, Y=ইথানোয়িক এসিড। সুষমধাপগুলো:
$\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}+H_2O\xrightarrow\{invertase\}C_6H_{12}O_6+C_6H_{12}O_6}$
$\mathrm{C_6H_{12}O_6+C_6H_{12}O_6\xrightarrow\{zymase\}4C_2H_5OH+4CO_2}$
$\mathrm{C_2H_5OH+O_2\xrightarrow\{Acetobacter\}CH_3COOH+H_2O}$। শেষধাপে বায়ুরঅক্সিজেন প্রয়োজন; সেটি বাদদিলে সমীকরণ সুষম হয় না।
P-এর ঘন চিনির দ্রবণ পানির সক্রিয়তা কমায় এবং অণুজীবের ওপর অভিস্রবণজনিত চাপ সৃষ্টি করে; জ্যাম-জেলিতে এটি গুরুত্বপূর্ণ। লঘু চিনির দ্রবণ একই সুরক্ষা দেয় না; চিনি-সহিষ্ণু অণুজীবও থাকতে পারে।
Y-এর অ্যাসিটিক এসিড খাদ্যের pH কমিয়ে অনেক অণুজীবের বৃদ্ধি বাধা দেয়; আচার প্রস্তুতে উপযোগী। এটি খাবারের তাপমাত্রা নিজে নিরাপদ স্তরে রাখে না, অক্সিজেন সম্পূর্ণ দূর করে না, আর সব জীবাণু মেরে পুষ্টিমান চিরকাল অক্ষুণ্ণ রাখে না। উভয় পদ্ধতিতে উপযুক্ত ঘনমাত্রা, প্রক্রিয়া, পরিচ্ছন্নতা ও সংরক্ষণশর্ত প্রয়োজন; প্রধান প্রক্রিয়া যথাক্রমে পানির সক্রিয়তা হ্রাস ও অম্লীয়করণ।