১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
ধনাত্মক কেন্দ্রের চারদিকে ভেতর থেকে A, B, C, D চার সমকেন্দ্রিক কক্ষপথ। D-তে আঁকা তিন e থেকে পৃথক তীর A, B, C কক্ষপথে নেমেছে।
H পরমাণু।
D 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 সম্ভাব্য ধারণক্ষমতা; একটি নিরপেক্ষ H পরমাণুতে প্রকৃত ইলেকট্রন মাত্র 1 টি।
চিত্রে D→A, D→B ও D→C যথাক্রমে $4\rightarrow1$, $4\rightarrow2$ ও $4\rightarrow3$। $R_H=1.09678\times10^7\,\mathrm{m^{-1}}$ দিয়ে $\lambda^{-1}=R_H(n_f^{-2}-n_i^{-2})$ থেকে প্রায় $97.25\,\mathrm{nm}$, $486.27\,\mathrm{nm}$ ও $1875.6\,\mathrm{nm}$ পাওয়া যায়। শেষটি প্যাসচেন ধারার অবলোহিত বিকিরণ।
অবলোহিত বিকিরণের নিয়ন্ত্রিত তাপীয় প্রভাব চিকিৎসার কিছু প্রয়োগে কাজে লাগতে পারে। তাই প্রশ্নে অবলোহিত শ্রেণি শনাক্ত করতে চাইলে D→C উপযুক্ত। কিন্তু শুধু তরঙ্গদৈর্ঘ্য থেকেই এই নির্দিষ্ট হাইড্রোজেন রেখা চিকিৎসায় কার্যকর ও নিরাপদ বলে সিদ্ধান্ত নেওয়া যায় না; শক্তি, মাত্রা, শোষণ ও প্রয়োগের ব্যবস্থা জানা প্রয়োজন।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | তথ্য |
|---|---|
| A | 25°C; 40 mL; 6×10⁻⁵ M A₂B₃ solution |
| B | 25°C; 30 mL; 2.5×10⁻⁵ M X₃Y₂ solution |
| C | 100 mL H₂O + solution-A + solution-B |
AY এর $\mathrm{K}_{\mathrm{sp}}=4.0 \times 10^{-13}$
চিত্র অনুযায়ী মোট আয়তন $(40+30+100)=170\,\mathrm{mL}$। পূর্ণ আয়নীকরণ ও আয়তন যোগযোগ্য ধরে, অধঃক্ষেপ পড়ার আগের $[\mathrm{A^{3+}}]=2(40/170)(6\times10^{-5})=2.82353\times10^{-5}\,\mathrm M$ এবং $[\mathrm{Y^{3-}}]=2(30/170)(2.5\times10^{-5})=8.82353\times10^{-6}\,\mathrm M$।
অতএব AY-এর $Q=[\mathrm{A^{3+}}][\mathrm{Y^{3-}}]=2.49135\times10^{-10}>4.0\times10^{-13}$। প্রদত্ত মডেলে AY-এর অধঃক্ষেপ পড়বে। XB-এর দ্রাব্যতা-ধ্রুবক দেওয়া নেই, তাই তার অধঃক্ষেপ সম্পর্কে একইভাবে আলাদা নিশ্চিত সিদ্ধান্ত নেওয়া যায় না।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| প্রতীক | শেষ স্তরের বিন্যাস | n |
|---|---|---|
| A⁺ | (n−1)s⁰ | 2 |
| B | ns²np² | 2 |
| C | ns²np³ | 2 |
| D⁻ | ns²np⁶ | 3 |
যেখানে $A$, $B$, $C$ ও $D$ মৌলের প্রচলিত প্রতীক বহন করে না।
$\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_5$ দুটি উপায়ে গঠিত হয় :
১. $\mathrm{NO}_2$ ও $\mathrm{O}_3$ এর বিক্রিয়ার মাধ্যমে $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_5$ গঠিত হয়। এই বিক্রিয়াটি সাধারণত নিম তাপমাত্রায় ঘটে।
$2 \mathrm{NO}_2+\mathrm{O}_3 \longrightarrow \mathrm{~N}_2 \mathrm{O}_5+\mathrm{O}_2$
২. $\mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5$ নিরুদক পদার্থের উপস্থিতিতে $\mathrm{HNO}_3$ থেকে পানি অপসারণ করে $\mathrm{N}_2 \mathrm{O}_5$ গঠিত হতে পারে।
$2 \mathrm{HNO}_3+\mathrm{P}_2 \mathrm{O}_5 \longrightarrow \mathrm{~N}_2 \mathrm{O}_5+2\mathrm{HPO}_3$
তালিকা থেকে B=C, C=N এবং D=Cl; তাই CD₃=NCl₃ ও BD₄=CCl₄। NCl₃-এর N–Cl বন্ধনগুলো পানির সঙ্গে বিক্রিয়ায় ধাপে ধাপে পরিবর্তিত হতে পারে; মোট সমীকরণ $\mathrm{NCl_3+3H_2O\rightleftharpoons NH_3+3HOCl}$।
অন্যদিকে CCl₄ সাধারণ অবস্থায় পানির সঙ্গে সহজে আর্দ্রবিশ্লেষিত হয় না; এর C–Cl বন্ধন ভেঙে জলের নিউক্লিওফিলিক আক্রমণের উপযুক্ত বিক্রিয়াপথের সক্রিয়ণ বাধা বেশি। পার্থক্যটিকে Cl-এর “শূন্য d-অরবিটালে অক্সিজেনের ইলেকট্রন ঢোকা” বা কার্বনে নিঃসঙ্গ জোড় না-থাকার একক কারণ দিয়ে ব্যাখ্যা করা ঠিক নয়।
B=C ও C=N হওয়ায় হাইড্রাইড দুটি CH₄ ও NH₃। সরল যোজ্যতা-বন্ধন মডেলে উভয়ের কেন্দ্রীয় পরমাণুর চারটি ইলেকট্রন-অঞ্চলকে sp³ বিন্যাসে বর্ণনা করা হয়। CH₄-এ চারটি সমতুল্য বন্ধন-জোড়, নিঃসঙ্গ জোড় নেই; তাই চতুস্তলকীয় H–C–H কোণ প্রায় $109.5^\circ$।
NH₃-তে তিনটি বন্ধন-জোড় ও একটি নিঃসঙ্গ জোড় থাকে। নিঃসঙ্গ জোড়ের তুলনামূলক বেশি স্থানদখল/বিকর্ষণে H–N–H কোণ কমে প্রায় $107^\circ$ এবং আণবিক আকৃতি ত্রিকোণীয় পিরামিডীয় হয়। তাই CH₄-এর কোণ বেশি।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পর্যায় / গ্রুপ | 8 | 11 | 17 |
|---|---|---|---|
| 3 | Y | ||
| 4 | L | M |
এখানে L, M ও Y মৌলের প্রচলিত প্রতীক নয়।
M=Cu ও Y=Cl। নিরপেক্ষ NH₃ লিগ্যান্ড ও বাইরের Cl⁻ গণনা করে প্রথম যৌগে Cu-এর জারণ সংখ্যা+1, দ্বিতীয়টিতে+2। Cu⁺ হলো [Ar]3d¹⁰ এবং Cu²⁺ হলো [Ar]3d⁹।
অ্যামিন Cu(II) জটিলে লিগ্যান্ড ক্ষেত্রে d-অরবিটালগুলোর শক্তিভেদ তৈরি হয়; দৃশ্যমান আলোর নির্দিষ্ট অংশ শোষণ করে d–d স্থানান্তর সম্ভব। অবশিষ্ট আলোর সম্পূরক বর্ণে জটিলটি গাঢ় নীল দেখায়। জলীয় দ্রবণে একে প্রায়ই অতিরিক্ত জল-লিগ্যান্ডসহ বর্ণনা করা হয়। Cu(I)-এর পূর্ণ d¹⁰ স্তরে এই d–d স্থানান্তর হয় না; উল্ লিখিত সরল অ্যামিন জটিল সাধারণত বর্ণহীন। তবে d¹⁰ হলেই সব ধরনের যৌগ সর্বদা বর্ণহীন হবে—এ সাধারণীকরণ ঠিক নয়।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$(i)$ $\mathrm{FeS}_2 \longrightarrow \mathrm{~A}(\mathrm{~s})+\mathrm{B}$ (অধাতব মৌল)
$(ii)$ $B (s)$ $+\mathrm{O}_2$ $(g)$ $\longrightarrow \mathrm{BO}_2$ $(g)$
$(iii)$ $\mathrm{BO}_2(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{~g}) \longrightarrow \mathrm{BO}_3(\mathrm{~g})$
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। পানিতে SO₃ থেকে $\mathrm{SO_3+H_2O\rightarrow H_2SO_4}$; SO₂-জলের সাম্যকে পাঠ্যক্রমে $\mathrm{SO_2+H_2O\rightleftharpoons H_2SO_3}$ লেখা হয়। সালফিউরিক এসিডের প্রথম আয়নীকরণ খুব প্রবল, সালফিউরাস এসিড দুর্বল। একই বিশ্লেষণাত্মক ঘনমাত্রার তুলনায় SO₃-উৎপন্ন দ্রবণ বেশি অম্লীয় হবে।
একই কেন্দ্রীয় পরমাণুর অক্সো অম্লে বেশি অক্সিজেন/উচ্চ জারণসংখ্যা সংযুগী ক্ষারের স্থায়িত্ব বাড়ানোর সঙ্গে সম্পর্কিত; এখানে S-এর জারণসংখ্যা+6 বনাম+4। তবে ভিন্ন ভিন্ন ঘনমাত্রার দ্রবণের প্রকৃত pH কেবল এসিডের নাম দেখে নির্ধারণ করা যায় না।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$\mathrm{A}_2 \mathrm{~B}_4(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{AB}_2(\mathrm{~g})$
$\text{A}$ ও $\text{B}$ এর পারমাণবিক সংখ্যা যথাক্রমে $7$ ও $8$ । $25^{\circ} \mathrm{C}$ তাপমাত্রা ও $1~atm$ চাপে $\mathrm{A}_2 \mathrm{~B}_4$ এর বিয়োজন মাত্রা $15 \%$ ।
$\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right] \mathrm{Cl}$ যৌগে আয়নিক, সমযোজী ও সমিবেশ বন্ধন বিদ্যমান। যৌগটির $\mathrm{NH}_3$ অণুতে সমযোজী বন্ধন, $\mathrm{H}_3 \mathrm{~N}: \rightarrow \mathrm{Ag}$ বন্ধনটি সমিবেশ এবং $\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right]^{+}$ও $\mathrm{Cl}^{-}$ আয়নের মধ্যে আয়নিক বন্ধন বিদ্যমান।
[H₃N→Ag←NH₃]⁺ এবং বাইরের Cl⁻। N–H-তে সমযোজী বন্ধন, দুই N-এর নিঃসঙ্গ জোড় থেকে Ag-এর দিকে সন্নিবেশ-তীর, জটিল ক্যাটায়ন–Cl⁻-এ আয়নিক বন্ধন চিহ্নিত।
উদ্দীপক হতে পাই, $\text{A}$ এর পারমাণবিক সংখ্যা $7$ (অর্থাৎ $\text{N}$) এবং $\text{B}$ এর পারমাণবিক সংখ্যা $8$ (অর্থাৎ $\text{O}$)।
অতএব, উদ্দীপকের গ্যাসীয় বিক্রিয়াটি হলো:
$\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 2\mathrm{NO}_2(\mathrm{g})$
$\mathrm{K}_p$ ও $\mathrm{K}_c$ এর মধ্যে সম্পর্ক প্রতিপাদন:
ভরক্রিয়া সূত্রানুসারে, এই বিক্রিয়ার মোলার ঘনমাত্রার সাম্যাঙ্ক ($\mathrm{K}_c$) এবং আংশিক চাপের সাম্যাঙ্ক ($\mathrm{K}_p$) হলো:
$\mathrm{K}_c = \frac{[\mathrm{NO}_2]^2}{[\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4]}$
$\mathrm{K}_p = \frac{(P_{\mathrm{NO}_2})^2}{P_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4}}$
আমরা জানি, আদর্শ গ্যাস সমীকরণ অনুসারে:
$PV = nRT$
$P = \frac{n}{V}RT$
$P = CRT$ (যেখানে, $C = \frac{n}{V} = \text{মোলার ঘনমাত্রা}$)
সুতরাং, বিক্রিয়ক ও উৎপাদের আংশিক চাপ হবে:
$P_{\mathrm{NO}_2} = [\mathrm{NO}_2]RT$
$P_{\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4} = [\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4]RT$
এখন $\mathrm{K}_p$ এর সমীকরণে আংশিক চাপের এই মানগুলো বসিয়ে পাই:
$\mathrm{K}_p = \frac{([\mathrm{NO}_2]RT)^2}{[\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4]RT}$
$\mathrm{K}_p = \frac{[\mathrm{NO}_2]^2 \times (RT)^2}{[\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4] \times RT}$
$\mathrm{K}_p = \frac{[\mathrm{NO}_2]^2}{[\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4]} \times \frac{(RT)^2}{RT}$
$\mathrm{K}_p = \frac{[\mathrm{NO}_2]^2}{[\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4]} \times (RT)^1$
$\mathrm{K}_p = \mathrm{K}_c(RT)$ [$\mathrm{K}_c = \frac{[\mathrm{NO}_2]^2}{[\mathrm{N}_2\mathrm{O}_4]}$]
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির জন্য $\mathrm{K}_p$ ও $\mathrm{K}_c$ এর মধ্যকার সম্পর্কটি হলো $\mathrm{K}_p = \mathrm{K}_c(RT)$।
প্রাথমিক বিশুদ্ধ N₂O₄-এর আদর্শ গ্যাসীয় বিযোজন ও স্থির তাপমাত্রা ধরে $K_p=4\alpha^2P/(1-\alpha^2)$। প্রথম সাম্যে $\alpha_1=0.15$, $P_1=1\,\mathrm{atm}$, তাই $K_p=0.0920716113$ (চাপ-ভিত্তিক প্রচলিত রাশিতে atm)।
$P_2=0.65\,\mathrm{atm}$ হলে $\alpha_2=\sqrt{K_p/(4P_2+K_p)}=0.1849352$ বা 18.4935%। বৃদ্ধি 3.4935 শতাংশ-বিন্দু; প্রাথমিক মানের তুলনায় আপেক্ষিক বৃদ্ধি 23.2901%। অতএব 5 শতাংশ-বিন্দু বা 5% আপেক্ষিক—কোনো অর্থেই প্রস্তাবিত বৃদ্ধি পাওয়া যায় না।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | দ্রবণ | আয়তন |
|---|---|---|
| I | সেমিমোলার ফরমিক এসিড | 300 mL |
| II | 2.5% (w/V) MOH | 200 mL |
M-এর পারমাণবিক সংখ্যা 11।
প্রথম পাত্রে HCOOH $=0.5\times0.300=0.150\,\mathrm{mol}$। দ্বিতীয় পাত্রে NaOH $=0.625\times0.200=0.125\,\mathrm{mol}$; আয়তন অনুপস্থিত নয়, চিত্রেই 200 mL দেওয়া আছে।
$\mathrm{HCOOH+OH^-\rightarrow HCOO^-+H_2O}$ শেষে HCOOH 0.025 mol ও HCOO⁻0.125 mol থাকে। মোট 500 mL-এ আনুমানিক ঘনমাত্রা যথাক্রমে 0.050 M ও 0.250 M; তাই দুর্বল অম্ল ও তার সংযুগী ক্ষারের মিশ্রণ তৈরি হয়।
উপযুক্ত সন্নিকর্ষে $\mathrm{pH}=\mathrm pK_a+\log(0.125/0.025)=\mathrm pK_a+0.69897$। অল্প h mol H⁺ যোগে অনুপাত $(0.125-h)/(0.025+h)$; অল্প b mol OH⁻ যোগে $(0.125+b)/(0.025-b)$ হয়। ফলে সীমিত পরিসরে pH পরিবর্তন প্রশমিত হয়, হুবহু স্থির থাকে না। বেশি অম্ল/ক্ষার যোগে ক্ষমতা শেষ হয়; প্রদত্ত Ka ছাড়া নির্দিষ্ট সংখ্যায় বাফারের pH বলা যায় না।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
A+H₂O → B; তীরের ওপরে 2% HgSO₄, নিচে 20% H₂SO₄। B → C তীরে পুনর্ বিন্যাস; C → D তীরে[O]।
$A$ দুই কার্বনবিশিষ্ট অ্যালকাইন।
$EDTA = Q$
A হলো দুই-কার্বন অ্যালকাইন ইথাইন। প্রদত্ত অম্লীয় HgSO₄ অনুঘটকে জলযোজনে B=ভিনাইল অ্যালকোহল, পুনর্ বিন্যাসে C=ইথানাল এবং জারণে D=ইথানোয়িক এসিড হয়।
খেজুরের রসের শর্করা থেকে D প্রস্তুতে আলাদা জৈবিক পথ: সুক্রোজ ও পানি ইনভারটেজে গ্লুকোজ ও ফ্রুক্টোজ দেয়। প্রতি হেক্সোজের $\mathrm{C_6H_{12}O_6\rightarrow2C_2H_5OH+2CO_2}$; পরে Acetobacter ও বায়ুর অক্সিজেনে $\mathrm{C_2H_5OH+O_2\rightarrow CH_3COOH+H_2O}$।
পরিষ্কার রস উপযুক্ত ঘনমাত্রা ও ইস্টের উপযোগী তাপমাত্রায় গাঁজন করা হয়, তারপর লঘু ইথানলের বায়বীয় জারণ করানো হয়। খাদ্যোপযোগী নিয়ন্ত্রিত উৎপাদে অ্যাসিটিক এসিডের জলীয় দ্রবণ ভিনেগার। ইথাইনের অনুঘটক বা সালফিউরিক এসিডকে খাদ্য তৈরির ঘরোয়া উপাদান হিসেবে ব্যবহার করার নির্দেশ এই জৈবিক পদ্ধতির অংশ নয়।
D-এর অ্যাসিটিক এসিড খাদ্যের অম্লত্ব বাড়িয়ে অনেক অণুজীবের বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত করে; Q=EDTA বহুদন্তী লিগ্যান্ড হিসেবে কিছু ধাতব আয়ন কিলেট করে তাদের অনুঘটিত জারণ ধীর করে। ফলে কাজের পদ্ধতি একই নয়।
ভিনেগারের কার্যকারিতা খাদ্যের চূড়ান্ত pH, ঘনমাত্রা, তাপপ্রক্রিয়া ও স্বাস্থ্যবিধির ওপর নির্ভর করে। অম্লসহিষ্ণু ইস্ট/মোল্ড থাকতে পারে; pH 4.5-এর নিচে গেলেই খাদ্য কখনও নষ্ট হবে না বা কোনো পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া নেই—এমন দাবি ঠিক নয়। EDTA-ও সব ক্ষয় বা সংক্রমণ রোধ করে না; উপযুক্ত অনুমোদিত লবণ, খাদ্য ও মাত্রা প্রয়োজন।