১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
চিত্রে $e_2$ তৃতীয় বোর কক্ষপথে। এক-ইলেকট্রন H মডেলে $r_3=3^2a_0=9(0.5292\times10^{-10})=4.7628\times10^{-10}\,\mathrm m$। $v_3=e^2/(2\epsilon_0nh)=7.29093\times10^5\,\mathrm{m\,s^{-1}}$।
তাই কক্ষপথ-আবর্তন কম্পাঙ্ক $f_{\rm orb}=v_3/(2\pi r_3)=2.43636\times10^{14}\,\mathrm{s^{-1}}\approx2.44\times10^{14}$ বার প্রতি সেকেন্ড। এটি বোর মডেলের ফল; স্থির কক্ষপথে ইলেকট্রন এই কম্পাঙ্কে ধ্রুপদি বিকিরণ করে—এ দাবি নয়।
চিত্রে $e_1$-এর স্থানান্তর $4\rightarrow2$ এবং $e_2$-এর $3\rightarrow1$। $\lambda^{-1}=R_H(1/n_f^2-1/n_i^2)$ থেকে যথাক্রমে $\lambda_1\approx486.27\,\mathrm{nm}$ এবং $\lambda_2\approx102.57\,\mathrm{nm}$। প্রথমটি দৃশ্যমান, দ্বিতীয়টি অতিবেগুনি।
তবে UV শ্রেণির অন্তর্ভুক্ত হওয়া মানেই সাধারণ নোট-পরীক্ষণ যন্ত্রে উপযোগী নয়। $102.57\,\mathrm{nm}$ শূন্যস্থান-অতিবেগুনি অঞ্চলে পড়ে এবং সাধারণ বায়ু ও প্রচলিত কাচে প্রবলভাবে শোষিত হয়। নোটের নিরাপত্তা কালি উত্তেজিত করার তরঙ্গদৈর্ঘ্য, আলো পৌঁছানোর ব্যবস্থা ও সুরক্ষা না-জেনে এটিকে সরাসরি উপযোগী বলা যায় না। সাধারণ UV-প্রতিপ্রভা পরীক্ষায় উপযুক্ত দীর্ঘতর UV উৎস ব্যবহৃত হয়। তাই শ্রেণিবিভাগে $e_2$-টি UV হলেও বাস্তব ব্যবহার নিশ্চিত করার জন্য আরও শর্ত প্রয়োজন।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | পদার্থ | ঘনমাত্রা | আয়তন |
|---|---|---|---|
| ১ | MX₃ | 1.25×10⁻³ M | 20 mL |
| ২ | BOH | 2.15×10⁻² M | 100 mL |
M(OH)₃-এর Ksp=3.75×10⁻⁶।
পূর্ণ আয়নীকরণ ও আয়তন যোগযোগ্য ধরে মোট $120\,\mathrm{mL}$। মিশ্রণের প্রাথমিক $[\mathrm{M^{3+}}]=(20/120)(1.25\times10^{-3})=2.08333\times10^{-4}\,\mathrm M$ ও $[\mathrm{OH^-}]=(100/120)(2.15\times10^{-2})=1.79167\times10^{-2}\,\mathrm M$।
$Q_{sp}=[\mathrm{M^{3+}}][\mathrm{OH^-}]^3=1.19820\times10^{-9}<3.75\times10^{-6}=K_{sp}$। অতএব উল্ লিখিত মডেলে মিশ্রণের ফলে $\mathrm{M(OH)_3}$ অধঃক্ষেপ পড়বে না।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$\mathrm{A}_2 \mathrm{~B}_4(\mathrm{~g}) \stackrel{\Delta}{\rightleftharpoons} 2 \mathrm{AB}_2(\mathrm{~g})$
$A$ ও $B$-এর পারমাণরিক সংখ্যা যথাক্রমে $7$ ও $8$। $25^{\circ} \mathrm{C}$ তাপমাত্রা ও $1$ atm চাপে $\mathrm{A}_2 \mathrm{~B}_4$ এর $18 \%$ বিয়োজিত হয় .
প্রদত্ত সংখ্যাকে নির্দিষ্ট তাপমাত্রার একটি আনুষ্ঠানিক দ্রাব্যতা-সাম্য ধ্রুবক ধরে $\mathrm{Na_2CO_3(s)\rightleftharpoons2Na^++CO_3^{2-}}$। সম্পৃক্ত দ্রবণে আয়নের সক্রিয়তা-ভিত্তিক রাশির প্রচলিত ঘনমাত্রা সন্নিকর্ষ $[\mathrm{Na^+}]^2[\mathrm{CO_3^{2-}}]=8.7\times10^{-6}$; সোডিয়াম আয়নের ঘনমাত্রার বর্গ নিতে হবে।
সরল মডেলে মোলার দ্রাব্যতা S হলে রাশি $(2S)^2S=4S^3$। তবে $\mathrm{Na_2CO_3}$ সাধারণত বেশ দ্রবণীয়; তাপমাত্রা/কঠিন দশা না-দেওয়া এই ক্ষুদ্র মানকে বাস্তব পরীক্ষিত ধ্রুবক বলে গ্রহণ করা যায় না। এখানে শুধু প্রশ্নে দেওয়া রাশির আনুষ্ঠানিক অর্থ ব্যাখ্যা করা হয়েছে।
A-এর পারমাণবিক সংখ্যা 7, B-এর 8, তাই A=N ও B=O; $\mathrm{AB_2=NO_2}$। পানির সঙ্গে প্রাথমিক সামগ্রিক বিক্রিয়ায় দুটি ভিন্ন অম্ল তৈরি করে বলে একে মিশ্র অ্যানহাইড্রাইড বলা হয়: $\mathrm{2NO_2(g)+H_2O(l)\rightarrow HNO_2(aq)+HNO_3(aq)}$।
এখানে নাইট্রাস ও নাইট্রিক অম্ল তৈরি হয়। পরবর্তী পরিবেশ/জারণে $\mathrm{HNO_2}$-এর পরিবর্তন হতে পারে; দেখানো সমীকরণটি মূল অম্ল-উৎপাদন ব্যাখ্যা করে।
প্রথমে বিশুদ্ধ $\mathrm{N_2O_4}$ ও আদর্শ গ্যাস ধরে $K_p=4\alpha_1^2P_1/(1-\alpha_1^2)=4(0.18)^2/(1-0.18^2)=0.1339396\,\mathrm{atm}$। একই $25^\circ\mathrm C$-এ $P_2=0.75\,\mathrm{atm}$ হলে $\alpha_2^2=K_p/(4P_2+K_p)$, অর্থাৎ $\alpha_2=0.2067327$।
সুতরাং বিযোজন $18\%$ থেকে $20.6733\%$ হয়; বৃদ্ধি $2.6733$ শতাংশ-পয়েন্ট, হুবহু 3 শতাংশ-পয়েন্ট নয়। পুরোনো বিযোজনমাত্রার তুলনায় আপেক্ষিক বৃদ্ধি প্রায় $14.85\%$, সেটিও $3\%$ নয়।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | দ্রবণ | আয়তন | অন্য তথ্য |
|---|---|---|---|
| A | 5% HCOOH দ্রবণ | 50 mL | Ka=1.75×10⁻⁵ |
| B | NaOH দ্রবণ | 40 mL | pH=13 |
5%-এর ভর/আয়তন বা ভর/ভর ভিত্তি চিত্রে লেখা নেই।
চিত্রের $5\%$-কে ভর/আয়তন, অর্থাৎ প্রতি $100\,\mathrm{mL}$ দ্রবণে $5\,\mathrm g$ HCOOH ধরে $C=(50/46)=1.0869565\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$। প্রদত্ত $K_a=1.75\times10^{-5}$ ব্যবহার করে $K_a=x^2/(C-x)$।
তাই $x=[\mathrm{H^+}]=[-K_a+\sqrt{K_a^2+4K_aC}]/2$ থেকে $\mathrm{pH}=2.36125\approx2.36$। এখানে কার্যকর সক্রিয়তার পরিবর্তে ঘনমাত্রা নেওয়া হয়েছে। 5% যদি ভর/ভর বোঝায়, ঘনত্ব ছাড়া C নির্ধারণ করা যায় না; চিত্রে শতকরা ঘনমাত্রার ভিত্তি লেখা নেই।
$25^\circ\mathrm C$ ও $K_w=10^{-14}$ ধরে B-তে pH 13 থেকে $[\mathrm{OH^-}]=0.10\,\mathrm M$। $40\,\mathrm{mL}$-এ OH⁻ হলো $4.00\,\mathrm{mmol}$। A-তে 5% m/V ধরলে $50\,\mathrm{mL}$-এ HCOOH $=54.3478\,\mathrm{mmol}$।
$\mathrm{HCOOH+OH^-\rightarrow HCOO^-+H_2O}$ শেষে HCOOH $50.3478\,\mathrm{mmol}$ ও HCOO⁻ $4.00\,\mathrm{mmol}$ থাকে। মোট $90\,\mathrm{mL}$ হলেও অনুপাত একই; আনুমানিক Henderson–Hasselbalch হিসাবে $\mathrm{pH}=\mathrm pK_a+\log(4/50.3478)=3.65704$।
অল্প শক্তিশালী অম্লের h mmol যোগ হলে, $0
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$\begin{aligned} & X=\ldots \ldots \ldots .(n-2) s^2(n-2) p^6 \\ & Y=\ldots \ldots \ldots . n s^2 n p^6 \\ & Z^{-}=\ldots \ldots . .(n-3) s^2(n-3) p^6\end{aligned}$
এখানে, $n = 5$
$Y$-এর শেষ স্তর $5s^25p^6$, তাই Y হলো Xe। $Z^-$-এর পূর্ণ দ্বিতীয় স্তর থেকে Z হলো F। অতএব যৌগগুলো XeF₂, XeF₄, XeF₆ ও XeF₈। প্রথম তিনটি প্রতিষ্ঠিত নিরপেক্ষ জেনন ফ্লুরাইড; একইভাবে স্থিতিশীল নিরপেক্ষ XeF₈ পাওয়া যায় না।
VSEPR মডেলে XeF₂ হলো AX₂E₃—সরলরৈখিক; XeF₄ হলো AX₄E₂—বর্গাকার সমতলীয়; XeF₆-এ ছয় বন্ধন-অঞ্চল ও এক নিঃসঙ্গ জোড়ের কারণে বিকৃত গঠন হয়। ভারী নিষ্ক্রিয় গ্যাসের ফ্লুরিনের সঙ্গে বন্ধনকে শুধু 5d-তে ইলেকট্রন উত্তোলনের কল্পিত ধাপ দিয়ে সম্পূর্ণ ব্যাখ্যা করা যায় না। XeF₈ অনুপস্থিতির একমাত্র কারণ “প্রকৃতিতে শক্তি নেই”—এ সিদ্ধান্তও যথার্থ নয়।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$(i)$ $\mathrm{FeS}_2 \xrightarrow\{\Delta\} \mathrm{~A}(\mathrm{~s})+\mathrm{B}$ (অধাতব মৌল)
$(ii)$ $\mathrm{B}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{BO}_2(\mathrm{~g})$
$(iii)$ $\mathrm{BO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{BO}_3(\mathrm{~g})$
কেবল FeS₂-কে উত্তপ্ত করার অসম্পূর্ণ সমীকরণ থেকে উৎপন্ন কঠিন A-এর নির্দিষ্ট দশা নিশ্চিত করা যায় না; তাপমাত্রা ও পরিবেশ অনুযায়ী আয়রন সালফাইডের উৎপাদ ভিন্ন হতে পারে। তাই A-কে অনিবার্যভাবে Fe₃S₄ ধরে সাধারণ প্যারাচৌম্বক পদার্থ বলা যথার্থ নয়।
যদি উদ্দেশ্য A=Fe₃S₄ হয়, তবে এটি গ্রেইগাইট; এর আয়রন উপজালগুলোর বিপরীতমুখী চৌম্বক ভ্রামক পুরোপুরি বাতিল না-হওয়ায় এটি ফেরিচৌম্বক। বিচ্ছিন্ন উচ্চ-স্পিন Fe²⁺-এ চারটি ও Fe³⁺-এ পাঁচটি অযুগ্ম d-ইলেকট্রন থাকার যুক্তি চৌম্বক ভ্রামক বোঝায়, কিন্তু কঠিন পদার্থের সামষ্টিক চৌম্বক শ্রেণি শুধু তা দিয়ে নির্ধারিত হয় না। অতএব প্রশ্নের “A প্যারাচৌম্বকীয়” দাবিটি নির্দিষ্ট উৎপাদ ও অবস্থার তথ্য ছাড়া প্রতিষ্ঠিত নয়।
B সালফার হলে BO₂=SO₂ এবং BO₃=SO₃। সুষম জারণ সমীকরণ $\mathrm{2SO_2+O_2\rightleftharpoons2SO_3}$। গ্যাসীয় SO₂-তে কেন্দ্রীয় S-এর চারদিকে দুই বন্ধন-অঞ্চল ও এক নিঃসঙ্গ জোড়; ইলেকট্রন-অঞ্চল বিন্যাস ত্রিকোণীয় সমতলীয়, অণু বাঁকানো এবং O–S–O কোণ প্রায় $119^\circ$। পাঠ্যক্রমের সরল মডেলে একে sp² বলা হয়।
গ্যাসীয় একক SO₃ অণুতে তিন বন্ধন-অঞ্চল ও কেন্দ্রীয় নিঃসঙ্গ জোড় নেই; তাই ত্রিকোণীয় সমতলীয় গঠনে কোণ $120^\circ$। এখানেও VSEPR প্রযোজ্য। সুতরাং কোণ দুটি কাছাকাছি হলেও একই নয়। শুধু যোজ্যতা-ইলেকট্রনকে দুই দিয়ে ভাগ করার সূত্র সব যৌগে নির্বিচারে ব্যবহার করা যাবে না।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পর্যায় / গ্রুপ | 14 | 15 | 16 |
|---|---|---|---|
| ২য় | A | B | M |
| ৩য় | C | D | N |
এখানে, $A, B, C, D, M$ ও $N$ মৌলের প্রচলিত প্রতীক নয়।
A দ্বিতীয় পর্যায় ও 14 তম গ্রুপের C; তাই A₂H₄ হলো ইথিন, H₂C=CH₂। প্রতিটি কার্বনের তিনটি sp² অরবিটাল একই সমতলে প্রায় $120^\circ$ কোণে থাকে। দুটি কার্বনের একটি করে sp² অরবিটালের সম্মুখ অধিক্রমণে C–C σ বন্ধন এবং বাকি চারটির সঙ্গে H-এর 1s অধিক্রমণে চারটি C–H σ বন্ধন হয়।
প্রতিটি কার্বনের অবশিষ্ট অসংকরিত p অরবিটাল সমান্তরালভাবে পার্শ্ব অধিক্রমণ করে একটি π বন্ধন তৈরি করে। তাই C=C-এ একটি σ ও একটি π বন্ধন; ছয়টি পরমাণু একই সমতলে থাকে এবং দ্বি বন্ধনের চারদিকে অবাধ ঘূর্ণন হয় না।
B=N ও M=O; তাদের প্রচলিত হাইড্রাইড NH₃ ও H₂O। একই বাহ্যিক চাপে স্ফুটনাঙ্ক সমান নয়। উভয়েই হাইড্রোজেন বন্ধন করলেও পানি অধিক বিস্তৃত শক্তিশালী আন্তঃআণবিক জাল গঠন করে। পানি অণুর দুই H দাতা ও দুই নিঃসঙ্গ জোড় গ্রহীতা হিসেবে প্রায় চারদিকে বন্ধন গঠনের সুযোগ দেয়; NH₃-তে এই দাতা–গ্রহীতার ভার সাম্য ও বন্ধনের শক্তি আলাদা।
অতএব শুধু “উভয়ই পোলার” বা “উভয়েই H-বন্ধন করে” থেকে একই স্ফুটনাঙ্ক বলা যায় না। 1 atm-এ পানির প্রায় $100^\circ\mathrm C$, অ্যামোনিয়ার প্রায় $-33^\circ\mathrm C$; পানির আন্তঃআণবিক জাল বিচ্ছিন্ন করতে বেশি শক্তি লাগে।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
সুক্রোজ → A (খাদ্য সংরক্ষক)।
চর্বিযুক্ত খাদ্য + B (অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট) → সংরক্ষিত খাদ্য; তীরের ওপর জারণ রোধ লেখা।
আখের রসে থাকা সুক্রোজ থেকে প্রথমে অ্যালকোহলীয় গাঁজন, পরে বায়বীয় অ্যাসিটিক গাঁজন করে ভিনেগার প্রস্তুত করা যায়। পরিষ্কার ছাঁকা রস উপযুক্ত ঘনমাত্রা ও প্রায় $25$–$30^\circ\mathrm C$ তাপমাত্রায় ইস্ট দিয়ে গাঁজন করা হয়।
ইনভারটেজে $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}+H_2O\rightarrow C_6H_{12}O_6+C_6H_{12}O_6}$—গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজ। ইস্টের এনজাইমে প্রতি হেক্সোজের $\mathrm{C_6H_{12}O_6\rightarrow2C_2H_5OH+2CO_2}$। এরপর উপযুক্ত লঘু ইথানল দ্রবণে Acetobacter জাতীয় ব্যাকটেরিয়া ও বায়ুর অক্সিজেন দিয়ে $\mathrm{C_2H_5OH+O_2\rightarrow CH_3COOH+H_2O}$।
উৎপন্ন ইথানোয়িক এসিডের জলীয় খাদ্যোপযোগী দ্রবণ ভিনেগার। প্রয়োজনীয় স্বাস্থ্যবিধি ও নিয়ন্ত্রিত অম্লত্ব বজায় রাখতে হয়; খাদ্য তৈরির ঘরোয়া নির্দেশ হিসেবে সালফিউরিক এসিড মেশানো উপযুক্ত নয়।
A ভিনেগার এবং B অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট। ভিনেগারের অ্যাসিটিক এসিড খাদ্যের pH কমিয়ে অনেক অণুজীবের বৃদ্ধি দমন করে; আচারজাত খাবারে এটি উপকারী। তবে ভিনেগারের pH সর্বদা 4.74 নয়—4.74 অ্যাসিটিক এসিডের আনুমানিক pKa; দ্রবণের pH ঘনমাত্রা ও খাদ্যের বাফার ক্ষমতার ওপর নির্ভর করে। শুধু ভিনেগার বা ফুটানোতে সব অবস্থায় নিরাপদ সংরক্ষণ নিশ্চিত হয় না।
অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট তেল-চর্বির জারণ ও দুর্গন্ধ সৃষ্টি ধীর করে; যেমন অনুমোদিত প্রয়োগে BHA, BHT বা TBHQ। এগুলোর মূল কাজ জীবাণুনাশ নয়; সাধারণভাবে সব ইস্ট ও মোল্ড ধ্বংস করে বলা ভুল। কার্যকারিতা খাদ্য ও প্রক্রিয়াভেদে আলাদা; সর্বজনীন 100 বা 200ppm সীমা না-দিয়ে সংশ্লিষ্ট খাদ্যের অনুমোদিত মাত্রা মানতে হয়। তাই অম্লীয় আচার ও জারণপ্রবণ চর্বিযুক্ত খাদ্যে এদের উপযোগিতা ভিন্ন।