১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | তথ্য |
|---|---|
| A | 0.0017gCaF₂, 150 mL সম্পৃক্ত দ্রবণ |
| X | 150 mL 0.25 MFeCl₃ |
| Y | 30 mL 0.5 MNH₄OH |
$\left[\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_3\right.$ এর $\left.\mathrm{K}_{\mathrm{sp}}=3.74 \times 10^{-38}\right]$
দেওয়া দ্রাব্য ভর 0.0017g ও সম্পৃক্ত দ্রবণের আয়তন 0.150L থেকে ভর-দ্রাব্যতা $0.0017/0.150=0.0113333\,\mathrm{g\,L^{-1}}$। CaF₂-এর মোলার ভর 78 ধরে $s=0.0017/(78\times0.150)=1.452991\times10^{-4}\,\mathrm M$।
$\mathrm{CaF_2(s)\rightleftharpoons Ca^{2+}+2F^-}$-এর ঘনমাত্রা-ভিত্তিক $K_{sp}=s(2s)^2=4s^3=1.227013\times10^{-11}\,\mathrm{M^3}$। Ksp-কে সরাসরি g/L এককে লেখা যায় না; g/L দ্রাব্যতার একক। তাপগতীয় সক্রিয়তা-ভিত্তিক Ksp মাত্রাহীন। তাই প্রশ্নের একক-নির্দেশে অসংগতি আছে; শুধু CaF₂-এর মোলারভরের ঘন গুণ করে আয়নের ভর-ঘনমাত্রা রাশি পাওয়া যায় না।
মোট আয়তন 180 mL ধরে Fe³⁺-এর আনুষ্ঠানিক ঘনমাত্রা 0.25×150/180=0.20833 M, অ্যামোনিয়ার আনুষ্ঠানিক ঘনমাত্রা 0.5×30/180=0.08333 M। কিন্তু জলীয় অ্যামোনিয়া দুর্বল ক্ষার; 0.08333 M-কে সরাসরি [OH⁻]বলা যাবে না।
প্রদত্ত Fe(OH)₃Ksp-এর জন্য এই Fe³⁺ ঘনমাত্রায় অধঃক্ষেপের সূচনায় $[\mathrm{OH^-}]_{\rm crit}=(3.74\times10^{-38}/0.20833)^{1/3}=5.64\times10^{-13}\,\mathrm M$। অ্যামোনিয়া যোগে Fe³⁺-এর হাইড্রক্সাইড অধঃক্ষেপ প্রত্যাশিত; মোট সমীকরণ $\mathrm{Fe^{3+}+3NH_3+3H_2O\rightarrow Fe(OH)_3(s)+3NH_4^+}$।
তবে প্রকৃত মিশ্রণের আয়নিক গুণফলের নির্দিষ্ট মান পেতে অ্যামোনিয়ার Kb, Fe³⁺-এর আর্দ্র বিশ্লেষণ ও অম্লত্বসহ সাম্য সমাধান প্রয়োজন। উৎসের Q≈1.205×10⁻⁴ দুর্বল ক্ষারকে পূর্ণআয়নিত ধরার ভুল ফল; সেটিকে নির্ভুল সংখ্যা হিসেবে ব্যবহার করা যায় না।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
ইথানল $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}\right)$ পানিতে দ্রবণীয়। কারণ ইথানলে বিদ্যমান $-OH$ মূলক পোলার হওয়ায় পানির অণুর সাথে $H-$ বন্ধনের মাধ্যমে যুক্ত হয়ে পানিতে দ্রবীভূত হয়।
ইথানলও পানিরমধ্যে Oδ−–Hδ+···O হাইড্রোজেন বন্ধনের ছিন্ন রেখা; কিছু O-তেজুড়েছে C₂H₅, অন্য O-তেআরেক H।
H পরমাণুর বোরমডেলে $E_n=-2.179\times10^{-18}/n^2\,\mathrm J$। তাই $E_1=-2.179\times10^{-18}\,\mathrm J$ এবং $E_3=-2.4211\times10^{-19}\,\mathrm J$। উৎসে ব্যবহৃত গোলকৃতধ্রুবকে যথাক্রমে−2.174×10⁻¹⁸ ও−2.416×10⁻¹⁹J পাওয়া যায়; সিদ্ধান্ত একই।
শূন্য শক্তি মুক্ত ইলেকট্রনের অবস্থার সাপেক্ষে নেওয়া। −2.42×10⁻¹⁹, −2.18×10⁻¹⁸ এর চেয়ে বড়, তাই E₃ উচ্চ শক্তিস্তর। ঋণাত্মক চিহ্ন হারিয়ে E₁ ধনাত্মক বা শক্তিরএকক erg·s লেখা যাবে না; শক্তিরএকক erg বা J।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
X=C, Y=Si, M=Cl; তাই XM₄=CCl₄ ও YM₄=SiCl₄। মেরুকৃত Si–Cl বন্ধনে Si তড়িৎধনাত্মক; পানির অক্সিজেনের নিউক্লিওফিলিক আক্রমণ ও ধারাবাহিক প্রতিস্থাপনে Si–OH এবং HCl তৈরি হয়। মোট আনুষ্ঠানিক ধাপ $\mathrm{SiCl_4+4H_2O\rightarrow Si(OH)_4+4HCl}$; পরে সিলানলগুলোর ঘনীভবনে জলযুক্ত সিলিকা গঠন হতে পারে।
প্রক্রিয়াটি দ্রুত ও তাপোৎপাদক হলেও “উৎপন্ন তাপেই শুধু বন্ধন ভেঙে যায়” বা “খালি 3d থাকলেই জলের জোড় সেখানে ঢোকে”—এই ব্যাখ্যা অপর্যাপ্ত। শক্তিশালী Si–O বন্ধন গঠন ও উপযুক্ত বিক্রিয়াপথ আর্দ্র বিশ্লেষণকে অনুকূল করে।
অন্যদিকে CCl₄ সাধারণ অবস্থায় পানিতে সহজে আর্দ্রবিশ্লেষিত হয় না; জলীয় নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপনের উপযুক্ত পথের সক্রিয়ণ বাধা বেশি। এইপার্থক্যকে শুধু Si-এর 3d আছে/কার্বনেরনেই দিয়ে সম্পূর্ণ ব্যাখ্যা করা যায় না।
X=C, Z=S; যৌগ CH₄ ও H₂S। CH₄-এচারসমতুল্য C–H বন্ধন; সরল sp³মডেলে চতুস্তলকীয় আকৃতি, কোণ প্রায় 109.5° বা 109°28′—109°5′নয়।
H₂S-এদুই S–H বন্ধনওদুই নিঃসঙ্গ জোড় থাকায় আণবিক আকৃতি বাঁকানো। কোণ প্রায় 92°; S–H বন্ধনে s–p মিশ্রণ দুর্বল ও প্রায় p অরবিটালের অংশগ্রহণ দিয়ে এইনিকট 90°কোণ বোঝানো যায়। সরল VSEPR এচার ইলেকট্রন-অঞ্চল বললেও একে আদর্শ sp³কোণথেকে শুধুবিকর্ষণে 92°করার পরিপূর্ণ যৌক্তিক প্রমাণ ধরে নেওয়া ঠিক নয়। তাইআকৃতি দুটি পৃথক।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
n=4।
| মৌল | যোজ্যতা স্তর |
|---|---|
| P | (n−1)d¹ns² |
| Q | (n−1)d⁶ns² |
| R | (n−1)d¹⁰ns² |
Q=Fe। [Fe(CN)₆]³⁻-তে Fe³⁺ হলো d⁵; শক্তিশালী CN⁻ ক্ষেত্রে নিম্ন-স্পিন t₂g⁵ বিন্যাসে একঅযুগ্ম ইলেকট্রন, তাইপ্যারাচৌম্বক। [Fe(H₂O)₆]²⁺-তে Fe²⁺ হলো d⁶; জলদুর্বলক্ষেত্র লিগ্যান্ডবলে উচ্চ-স্পিন t₂g⁴e_g²-তে চারঅযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে, তাই সেটি ও প্যারাচৌম্বক।
অতএব প্রশ্নেরদ্বিতীয়আয়নডায়াচৌম্বক—দাবি সঠিকনয়। আলাদা তুলনা হিসেবে[Fe(CN)₆]⁴⁻ নিলে Fe²⁺ নিম্ন-স্পিন t₂g⁶, সবজোড়বলে ডায়াচৌম্বক হয়; তবেএটিপ্রশ্নের জলীয়আয়নটিকেনীরবেবদলেদেওয়ারউত্তরনয়।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পর্যায় / গ্রুপ | 14 | 15 | 16 | 17 |
|---|---|---|---|---|
| 2 | A | B | C | |
| 3 | X | Y | Z |
[প্রতীকগুলো প্রচলিত প্রতীক নয়]
টেবিলে Y=P, B=N, Z=Cl; তাই YZ₅=PCl₅ ও BZ₅=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।
A=C, C=O, X=Si; তাই AC₂=CO₂ ও XC₂=SiO₂। CO₂ একক সরল O=C=O অণুবিশিষ্ট; অণুগুলোর মধ্যে তুলনামূলক দুর্বল বিচ্ছুরণ আকর্ষণ থাকায় সাধারণ কক্ষতাপ ও 1 atm-এ গ্যাস। SiO₂ বিস্তৃত সমযোজী জালিকা, যেখানে প্রতিটি Si চার O ওপ্রতি O দুই Si-এরসঙ্গেযুক্ত।
এইবিস্তৃতজালিকারগঠনবদলাতেঅনেক শক্তিলাগে, তাই সাধারণ তাপমাত্রায়কঠিন ওউচ্চ তাপীয়স্থিতিশীল। একে শুধু একমাত্রিক পলিমার শিকল বলা যথার্থনয়। সিলিকার বহুরূপ ও চাপ ভেদে তাপীয়মানবদলায়; ভৌত অবস্থার এই ব্যাখ্যায় উৎসেরঅনির্দিষ্ট 1610/2230°C সংখ্যাদরকারনেই।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$\mathrm{A}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{~B}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{AB}_3(\mathrm{~g})+$ তাপ।
$\left[35^{\circ} \mathrm{C}\right.$ তাপমাত্রা এবং 25 atm চাপে সাম্যমিশ্রণে $25 \% \mathrm{~A}_2$ এবং $25 \% \mathrm{AB}_3$ বিদামান আছে।]
শতকরা 25%A₂ ও 25%AB₃-কে মোল/আয়তনশতকরা এবং কেবলতিন গ্যাসধরে B₂=50%। 25 atm-এ আংশিকচাপ 6.25, 12.5, 6.25 atm। $K_p=P_{\mathrm{AB_3}}^2/(P_{\mathrm{A_2}}P_{\mathrm{B_2}}^3)=0.0032\,\mathrm{atm^{-2}}$।
$\Delta n=2-4=-2$; আদর্শরাশিতে $K_p=K_c(RT)^{-2}$, তাই $K_c=K_p(RT)^2$। উৎসের R=0.082 ও T≈308K নিলে $K_c=0.0032(0.082\times308)^2=2.04117\,\mathrm{L^2\,mol^{-2}}$। উৎসের mol⁻¹ঘাতভুল, সঠিক mol⁻²।
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি-
$\mathrm{A}_2(\mathrm{~g})+3 \mathrm{~B}_2(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{AB}_3(\mathrm{~g})+$ তাপ
বিক্রিয়াটি একটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া এবং আয়তন হ্রাসের মাধ্যমে ঘটে। নিচে উপরোক্ত বিক্রিয়ায় সাম্যাবস্থার উপর ঘনমাত্রা, তাপমাত্রা ও চাপের প্রভাব ব্যাখ্যা করা হলো-
তাপমাত্রার প্রভাব: বিক্রিয়াটি একটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া হওয়ায় কম
তাপমাত্রায় বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থা বাম থেকে ডানে গিয়ে উৎপাদ $\mathrm{AB}_3$ এর পরিমাণ বৃদ্ধি করে। তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থা ডান থেকে বামে সরে এসে $\mathrm{AB}_3$ এর উৎপাদন হ্রাস করে।
চাপের প্রভাব: বিক্রিয়াটি গ্যাসীয়, উভমুখী ও আয়তন হ্রাসের মাধ্যমে ঘটে (বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা 4 ও উৎপাদের মোল সংখ্যা 2)। কাজেই অধিক চাপে বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থা বাম থেকে ডানে গিয়ে উৎপাদ $\mathrm{AB}_3$ এর পরিমাণ বৃদ্ধি করে। চাপ হ্রাস করলে বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থা ডান থেকে বামে সরে আসে এবং $\mathrm{AB}_3$ উৎপাদন হ্রাস করে।
ঘনমাত্রার প্রভাব: বিক্রিয়ায় কিছু পরিমাণ বিক্রিয়ক $A_2$ অথবা $B_2$
যোগ করলে $A_2$ বা $B_2$ এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায়। বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থা বাম থেকে ডানে গিয়ে উৎপাদ $\mathrm{AB}_3$ এর পরিমাণ বৃদ্ধি করে। উৎপাদ $\mathrm{AB}_3$ উৎপন্ন হওয়ার সাথে সাথে বিক্রিয়াস্থল থেকে সরিয়ে নিতে হবে, নয়তো বিপরীত বিক্রিয়ার মাধ্যমে $\mathrm{AB}_3$ উৎপাদন হ্রাস করবে।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | তথ্য |
|---|---|
| A | 25 mL 0.25 MCH₃COOH, Ka 1.8×10⁻⁵ |
| B | 15 mL 0.25 MKOH |
| C | A+B দ্রবণ |
প্রথমপাত্রে CH₃COOH 6.25 mmol, দ্বিতীয়তে KOH 3.75 mmol। প্রশমনেরপরে CH₃COOH 2.50 mmol ও CH₃COO⁻3.75 mmol থাকে; মোট 40 mL। তাই অম্লীয়বাফারএবং $\mathrm{pH}\simeq\mathrm pK_a+\log(3.75/2.50)=4.92082$।
অল্প HCl যোগে $\mathrm{CH_3COO^-+H^+\rightarrow CH_3COOH}$; অল্প NaOH যোগে $\mathrm{CH_3COOH+OH^-\rightarrow CH_3COO^-+H_2O}$। এভাবে পরিবর্তন প্রশমিত হয়, কিন্তুদুইউপাদানেরঅনুপাতবদলানোরকারণে pH হুবহুঅপরিবর্তিতথাকেনা। অতিরিক্ত অম্ল/ক্ষারবাফার ক্ষমতা ছাড়িয়ে গেলে পরিবর্তনবড়হতে পারে।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
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।