১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
Na গ্রুপ-1 এর মৌল এবং এটি পানির সাথে বিক্রিয়া করে তীব্র ক্ষারীয় NaOH যৌগ উৎপন্ন করে।
$\mathrm{2Na+2H_2O\rightarrow2NaOH+H_2}$; NaOH-এর নিচে তীব্র ক্ষার লেখা।
আবার NaOH অম্লের অম্লত্বকে বিনষ্ট করতে পারে এবং বিক্রিয়ায় লবণ ও পানি উৎপন্ন করে।
$\mathrm{NaOH+HCl\rightarrow NaCl+H_2O}$; নিচে যথাক্রমে ক্ষার, অম্ল, লবণ, পানি।
তাই সোডিয়াম মৌলকে ক্ষার ধাতু বলা হয়।
চিত্রের বাইরের স্তর চতুর্থ শক্তিস্তর, $n=4$। এখানে $l=0,1,2,3$; প্রতিটি উপস্তরে $m_l=-l,\ldots,+l$ এবং প্রতি অরবিটালে $m_s=\pm1/2$-এর সর্বোচ্চ দুই ইলেকট্রন থাকে।
| উপস্তর | l | অরবিটাল সংখ্যা 2l+1 | সর্বোচ্চ ইলেকট্রন |
|---|---|---|---|
| 4s | 0 | 1 | 2 |
| 4p | 1 | 3 | 6 |
| 4d | 2 | 5 | 10 |
| 4f | 3 | 7 | 14 |
মোট অরবিটাল 16 এবং ধারণক্ষমতা 32। এটি স্তরের সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতা, কোনো নির্দিষ্ট পরমাণুতে ঐ স্তরের বাস্তব ইলেকট্রন সংখ্যা নয়।
নিরপেক্ষ K-এর ভূমিস্তর বিন্যাস $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$। ক্রমানুসারে 11 তম ইলেকট্রন 3s-এ এবং 19 তম 4s-এ যায়। $3s$-এর $n+l=3$, $4s$-এর 4, $3d$-এর 5; প্রচলিত আউফবাউ পূরণক্রমে 3s আগে এবং 4s, 3d-এর আগে পূর্ণ হয়। আয়ন বা অন্য পরমাণুতে শক্তিক্রম অপরিবর্তনীয়—এ দাবি নয়।
প্রথম 3s ইলেকট্রনের সম্ভাব্য কোয়ান্টাম সংখ্যা $(3,0,0,+1/2)$ এবং 4s ইলেকট্রনের $(4,0,0,+1/2)$। স্পিনের চিহ্ন নির্বাচন প্রচলিত দিকনির্দেশ; n ভিন্ন হওয়ায় চার সংখ্যা এক নয়। তাই এই বিন্যাস পাউলির বর্জন নীতি ভঙ্গ করে না; প্রত্যেক একই অরবিটালের দুই ইলেকট্রনের স্পিন বিপরীত হতে হয়।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
পাত্র 1:50 mL 1 MNaCl; পাত্র 2:50 mL 0.005 MAgNO₃। উভয় পাত্র থেকে নিচের পাত্র 3-এ তীর দিয়ে মেশানো দেখানো।
$\left[25^{\circ} \mathrm{C}\right.$ তাপমাত্রায় NaCl এর দ্রাব্যতা $35.7 \mathrm{~g} / 100 \mathrm{~mL} ; \mathrm{K}_{\mathrm{sp}}(\mathrm{AgCl}) =1.6 \times 10^{-10}$ এবং $Ag$ এর পারমাণবিক ভর $\left.=108 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}\right]$
প্রথম পাত্রে NaCl-এর মোল $=1\times0.050=0.050$; ভর $=0.050\times58.5=2.925\,\mathrm g$। প্রশ্নের 35.7g/100 mL-কে একই দ্রবণ-আয়তনের ভিত্তিতে ধরে এবং লবণ যোগে আয়তন পরিবর্তন উপেক্ষা করলে 50 mL-এ সম্পৃক্ততার জন্য 17.85g; অতিরিক্ত $17.85-2.925=14.925\,\mathrm g$।
তবে দ্রাব্যতার 100 mL যদি দ্রাবক পানির আয়তন বোঝায়, প্রাথমিক 50 mL দ্রবণে পানির পরিমাণ/ঘনত্ব না-জেনে এ হিসাব নির্ভুল নয়। দেওয়া এককে দ্রাবক না দ্রবণের ভিত্তি স্পষ্ট নয়; উপরোক্ত সংখ্যাটি প্রচলিত সরলীকৃত ব্যাখ্যার শর্তাধীন ফল।
উদ্দীপকের পাত্র-৩ এ সংঘটিত বিক্রিয়াটি $\mathrm{NaCl}+\mathrm{AgNO}_3 \rightarrow \mathrm{AgCl}+\mathrm{NaNO}_3$
এখানে,
$\begin{aligned} V_1 & =50 \mathrm{~mL} \\ S_1 & =0.005 \mathrm{M} \\ V & =(50+50) \mathrm{mL} \\ & =100 \mathrm{~mL}\end{aligned}$
মিশ্রিত দ্রবণে $\mathrm{Ag}^{+}$আয়নের ঘনমাত্রা,
$\begin{aligned} \{\left[\mathrm{Ag}^{+}\right] \} & =\frac{V_1 S_1}{V} \\ & =\frac{50 \times 0.005}{100} \\ & =2.5 \times 10^{-3} \mathrm{M}\end{aligned}$
আবার এখানে,
$\begin{aligned} & V_2=50 \mathrm{~mL} \\ & S_2=1 \mathrm{M} \\ & V=100 \mathrm{~mL}\end{aligned}$
মিশ্রিত দ্রবণে $\mathrm{Cl}^{-}$ আয়নের ঘনমাত্রা,
$\begin{aligned} \{\left[\mathrm{Cl}^{-}\right] \} & =\frac{\mathrm{V}_2 \mathrm{~S}_2}{\mathrm{~V}} \\ & =\frac{50 \times 1}{100} \\ \therefore\left[\mathrm{Cl}^{-}\right] & =0.5 \mathrm{M}\end{aligned}$
সুতরাং, $AgCl$ এর আয়নিক গুণফল,
$\begin{aligned} \mathrm{K}_{\mathrm{ip}} & =\left[\mathrm{Ag}^{+}\right] \times\left[\mathrm{Cl}^{-}\right] \\ & =\left(2.5 \times 10^{-3}\right) \times(0.5) \\ \therefore \mathrm{K}_{\mathrm{ip}} & =1.25 \times 10^{-3}\end{aligned}$
দেওয়া আছে, $\mathrm{K}_{\mathrm{sp}}(\mathrm{AgCl})=1.6 \times 10^{-10}$
যেহেতু $AgCl$ যৌগের $\mathrm{K}_{\mathrm{ip}}>\mathrm{K}_{\mathrm{sp}}$
কাজেই উদ্দীপক অনুসারে, পাত্র-৩ এ $AgCl$ এর অধঃক্ষেপ পড়বে।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
প্রথমে A₂=1 mol, B₂=2 mol, AB=0 ধরে বিক্রিয়ার অগ্রগতি x mol হলে সাম্যে $(1-x),(2-x),2x$ mol। ঘনমাত্রা গঠনে একই V-এর ঘাত লব-হরে বাতিল হয়, তাই V=1L কল্পনা করা দরকার নেই।
$K_c=50=4x^2/[(1-x)(2-x)]$ থেকে $46x^2-150x+100=0$। মূলদ্বয় প্রায় 0.934443 ও 2.32643; $0\le x\le1$ হওয়ায় দ্বিতীয়টি অগ্রহণযোগ্য। তাই AB $=2x=1.868886\approx1.869\,\mathrm{mol}$।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
প্রদত্ত pH-কে ঘনমাত্রা সন্নিকর্ষে ব্যবহার করি। A-তে HCl-এর H⁺ $=0.010\times10^{-2}=1.00\times10^{-4}\,\mathrm{mol}$। B-তে অ্যাসিটিক এসিডের প্রাথমিক মোল $=0.020\times0.002=4.00\times10^{-5}$। মোট আয়তন 0.030L।
C-তে pH 2.46 থেকে H⁺-এর মোল $=0.030\times10^{-2.46}=1.04021055\times10^{-4}$। HCl-এর অবদান বাদ দিলে দুর্বল অম্লের বিযোজিত মোল $=4.0210551\times10^{-6}$; তাই $\alpha=0.1005264$ বা 10.0526%।
এটি প্রদত্ত pH থেকে পাওয়া শর্তাধীন হিসাব; আয়তন যোগযোগ্য, HCl পূর্ণ আয়নিত ও জলের অবদান উপেক্ষিত ধরা হয়েছে। প্রদত্ত pH মাত্র দুই দশমিকে হওয়ায় পার্থক্য নিয়ে পাওয়া শতাংশকে অতিরিক্ত নির্ভুল বলা যায় না। এ তথ্য থেকে অনুমিত অ্যাসিটিক এসিডের ধ্রুবক সাধারণ প্রচলিত মানের সঙ্গে সঙ্গত নয়; তাই ফলকে প্রকৃত ধ্রুবক দিয়ে স্বাধীনভাবে যাচাইকৃত দাবি করা যাবে না।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
A-এর সুক্রোজ দ্রবণকে প্রথমে ইনভারটেজে আর্দ্রবিশ্লেষণ করা হয়: $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}+H_2O\rightarrow C_6H_{12}O_6+C_6H_{12}O_6}$। উৎপাদ গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজ। ইস্টের এনজাইমে প্রতি হেক্সোজ $\mathrm{C_6H_{12}O_6\rightarrow2C_2H_5OH+2CO_2}$।
পরে উপযুক্ত লঘু ইথানল দ্রবণে Acetobacter ব্যাকটেরিয়া ও বায়ুর অক্সিজেনের সাহায্যে $\mathrm{C_2H_5OH+O_2\rightarrow CH_3COOH+H_2O}$। এভাবে খাদ্যোপযোগী নিয়ন্ত্রিত অ্যাসিটিক এসিড দ্রবণ প্রস্তুত হয়। Acetobacter ব্যাকটেরিয়া, নিজে একটি এনজাইমের নাম নয়।
A-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।
B-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।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| মৌল | যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস |
|---|---|
| A | 3s¹ |
| B | 3s² |
| C | 3s²3p¹ |
[$A, B$ ও $C$ কোনো মৌলের প্রচলিত প্রতীক নয়।]
B=[Ne]3s² হলো Mg এবং C=[Ne]3s²3p¹ হলো Al। একই পর্যায়ে সাধারণত প্রথম আয়নীকরণ শক্তি বাড়লেও Al থেকে অপসারিত 3p ইলেকট্রন Mg-এর 3s ইলেকট্রনের চেয়ে উচ্চ শক্তির ও বেশি আড়ালপ্রাপ্ত। তাই Al থেকে সেটি সরানো সহজ। পূর্ণ 3s² উপস্তরের স্থায়িত্বও Mg-এর তুলনামূলক বেশি মানের সঙ্গে সম্পর্কিত।
ফলে Mg-এর প্রায় 737.7kJmol⁻¹, Al-এর প্রায় 577.6kJmol⁻¹; Mg>Al। শুধু পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধি দেখে এই ব্যতিক্রম বোঝা যায় না।
উদ্দীপকের তথ্যমতে, $A$ ও $C$ মৌল দুটি $Na(11)$ ও $Al(13)$ এবং এদের অক্সাইড $\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}$ ও $\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ । অক্সাইড দুটির প্রকৃতি ভিন্ন। নিচে তা বিশ্লেষণ করা হলো-
$\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}$ এর প্রকৃতি : $\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}$ ক্ষারধর্মী অক্সাইড। কেননা এটি পানির সাথে বিক্রিয়া করে $NaOH$ উৎপন্ন করে, যা তীব্র ক্ষার।
$\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}(\mathrm{~s})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) \longrightarrow 2\mathrm{NaOH}(\mathrm{aq}) \Rightarrow 2 \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})$
$\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}$ অম্লের অম্লত্বকে বিনষ্ট করে লবণ ও পানি উৎপন্ন করে থাকে।
$\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}(\mathrm{~s})+2 \mathrm{HCl}(\mathrm{aq}) \longrightarrow 2\mathrm{NaCl}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})$
$\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ এর প্রকৃতি : ধাতুর যেসব অক্সাইড পৃথক পৃথকভাবে এসিড ও ক্ষারকের সাথে বিক্রিয়া করে প্রতিক্ষেত্রে লবণ ও পানি উৎপন্ন করে তাদেরকে উভধর্মী অক্সাইড বলে।
$\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ একটি উভধর্মী অক্সাইড। কারণ এটি ক্ষারকরূপে $HCl$ এসিডের সাথে এবং এসিডরূপে গাঢ় $NaOH$ এর সাথে বিক্রিয়া করে।
ক্ষারকরূপে $\mathrm{Al_2O_3+6HCl\rightarrow2AlCl_3+3H_2O}$; এসিডরূপে $\mathrm{Al_2O_3+2NaOH\rightarrow2NaAlO_2+H_2O}$। উভয় লাইনে এসিড/ক্ষার/লবণ পরিচয় লেখা।
সুতরাং দেখা যাচ্ছে, $\mathrm{Na}_2 \mathrm{O}$ এর প্রকৃতি ক্ষারীয় এবং $\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ এর প্রকৃতি উভধর্মী। অর্থাৎ অক্সাইড দুটির প্রকৃতি ভিন্ন।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পর্যায় / গ্রুপ | 13 | 17 |
|---|---|---|
| 2 | X | Y |
[$x$ ও $y$ প্রচলিত অর্থে কোনো মৌলের প্রতীক নয়।]
বিক্রিয়া : $X Y_3+Y^{-} \rightarrow X Y_4^{-}$
ক্রোমিয়াম $(Cr)$ ক্ষেত্রে $4s$ অরবিটালে দুটো জোড়বদ্ধ ইলেকট্রন এবং d-অরবিটালে চারটি অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকা বাঞ্ছনীয় ছিল ।
$\operatorname{Cr}(24) \rightarrow 1 s^2 2 s^2 2 p^6 3 s^2 3 p^6 4 s^2 3 d^4$
কিন্তু বাস্তবক্ষেত্রে $Cr$ এর সঠিক ইলেকট্রন বিন্যাস নিম্নরূপ-
$\operatorname{Cr}(24) \rightarrow 1 s^2 2 s^2 2 p^6 3 s^2 3 p^6 4 s^1 3 d^5$
কারণ অর্ধপূর্ণ অথবা সম্পূর্ণভাবে পূর্ণ অরবিটালের সুস্থিতি অধিক হওয়ায় $Cr$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস সাধারণ নিয়মে হয় না।.
দ্বিতীয় পর্যায়ের 13 তম গ্রুপ X=B এবং 17 তম Y=F। BF₃-তে B–F পোলার সমযোজী বন্ধন থাকে। F⁻ তার নিঃসঙ্গ জোড় B-এর খালি গ্রহণকারী অরবিটালে দান করে $\mathrm{BF_3+F^-\rightarrow BF_4^-}$ গঠন করে; উৎপত্তির হিসাবে এটি সন্নিবেশ সমযোজী বন্ধন।
তবে গঠিত চতুস্তলকীয় BF₄⁻-এ চারটি B–F বন্ধন সমতুল্য; একটি চিরকাল আলাদা ধরনের বন্ধন হিসেবে চিহ্নিত থাকে না। আয়নটির ভেতরে আলাদা ক্যাটায়ন–অ্যানায়নের আয়নিক বন্ধন নেই; বিপরীত আয়নের সঙ্গে লবণ গঠনে আয়নিক আকর্ষণ থাকতে পারে।
উদ্দীপকের তথ্যমতে, $X$ হলো $B(5)$। উদ্দীপকের বিক্রিয়ায় $B$ এর সংকরণ পরিবর্তিত হয়। নিচে তা বিশ্লেষণ করা হলো-
$B$ মৌলটি $F$ এর সাথে যুক্ত হয়ে $\mathrm{BF}_3$ অণু গঠন করে।
এখানে,
$V=$ কেন্দ্রীয় পরমাণু $B$ এর যোজ্যতা $\mathrm{e}^{-}=3$
$S=B$ এর সাথে যুক্ত একযোজী পরমাণু $= 3$
$\mathrm{BF}_3$ অণুর সংকরণ,
$\begin{aligned} H & =\frac{1}{2}(V+S) \\ & =\frac{1}{2}(3+3) \\ & =3\left(\mathrm{sp}^2\right)\end{aligned}$
সুতরাং $\mathrm{BF}_3$ অণুতে $B$ এর $\mathrm{sp}^2$ সংকরণ ঘটে। এজন্য $\mathrm{BF}_3$ অণুর আকৃতি ত্রিভুজাকার ও বন্ধন কোণ $120^{\circ}$ হয়।
অন্যদিকে, $\mathrm{BF}_3$ অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু $B$ এর সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তরে ছয়টি ইলেকট্রন উপস্থিত। এরূপ অবস্থায় $F^-$ আয়নের ৪টি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়ের মধ্যে ১টি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় $\mathrm{BF}_3$ অণুর কেন্দ্রীয় $B$ পরমাণুর সাথে শেয়ার করে এবং উভয়ে ইলেকট্রন জোড়টি সমভাবে ব্যবহার করে। ফলে $B$ পরমাণুর সর্ববহিস্থ কক্ষে অষ্টকপূর্ণ ঘটে এবং $\mathrm{BF}_4^{-}$ আয়ন গঠন করে।
এখানে,
$\begin{aligned} & V=3 \\ & S=4\end{aligned}$
$\text{ion} = + 1$ ( $\because$ আয়ন ‘$-$’ হলে সূত্রে ‘$+$’ হবে)
$\mathrm{BF}_4^{-}$ আয়নের সংকরণ,
$\begin{aligned} H & =\frac{1}{2}(V+S + \text{ion}) \\ & =\frac{1}{2}(3+4+1) \\ & =4\left(\mathrm{sp}^3\right)\end{aligned}$
দেখা যাচ্ছে, $\mathrm{BF}_4^{-}$ আয়নে $B$ এর সংকরণ $\mathrm{sp}^3$। কাজেই $\mathrm{BF}_4^{-}$ আয়নের আকৃতি চতুস্তলকীয় ও বন্ধন কোণ $109.5^{\circ}$ হয়।
সুতরাং বলা যায়, উদ্দীপকের $\mathrm{BF}_3+\mathrm{F}^{-} \rightarrow \mathrm{BF}_4^{-}$ বিক্রিয়ায় $B$ এর সংকরণ পরিবর্তিত হয়েছে।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
গ্রাফে X-এর পারমাণবিক সংখ্যা 28, তাই Ni। মুক্ত পরমাণুর প্রচলিত বিন্যাস [Ar]3d⁸4s²—d-তে 8 টি ইলেকট্রন, 4 টি নয়। উপযুক্ত সূক্ষ্ম Ni পৃষ্ঠে H₂ ও অ সম্পৃক্ত জৈব বিক্রিয়ক অধিশোষিত হয়; H–H বন্ধন সক্রিয় হয়ে নতুন বিক্রিয়াপথে হাইড্রোজেন যোগ হতে পারে।
যেমন $\mathrm{RCH\{=\}CHR^\prime+H_2\xrightarrow\{Ni\}RCH_2CH_2R^\prime}$। পৃষ্ঠের সক্রিয় স্থান ও বিক্রিয়ার শর্ত গুরুত্বপূর্ণ। প্রভাবক সক্রিয়ণ বাধা কমায়, কিন্তু সাম্যধ্রুবক বদলায় না; শুধু “অবস্থান্তর মৌল” হলেই সব বিক্রিয়ায় প্রভাবক হবে না।
X=Ni, B=Cu, C=Zn; প্রদত্ত গ্রাফে গলনাঙ্ক Ni>Cu>Zn। ধাতব কঠিনের বন্ধন শক্তি, ব্যান্ডে s/d ইলেকট্রনের অংশগ্রহণ ও কেলাস গঠন এই ক্রমের সঙ্গে সম্পর্কিত। Ni-এর আংশিক পূর্ণ d-ব্যান্ড অধিক সংযোজী বন্ধনে অবদান রাখে; Cu-তে পূর্ণ d-ব্যান্ড এবং Zn-এ পূর্ণ d-এর সঙ্গে ভিন্ন ইলেকট্রনিক/কেলাস বৈশিষ্ট্যের কারণে গলনাঙ্ক কমে।
মুক্ত পরমাণুতে Ni3d⁸4s²-এ দুই, Cu3d¹⁰4s¹-এ এক এবং Zn3d¹⁰4s²-এ শূন্য অযুগ্ম ইলেকট্রন পাওয়া যায়। এটি সরল তুলনামূলক ইঙ্গিত, কিন্তু গলনাঙ্ক শুধু এই সংখ্যা দিয়ে নির্ণীত হয় না; “যত অযুগ্ম তত গলনাঙ্ক” সর্বজনীন সূত্র নয়।