১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
সাধারণ অবস্থায় $\mathrm{CO_2}$ পৃথক, সরলরৈখিক অপোলার অণু। অণুগুলোর মধ্যে প্রধানত দুর্বল লন্ডন বিচ্ছুরণ বল থাকে, তাই এর স্ফুটন/ঊর্ধ্বপাতন তাপমাত্রা কম এবং সাধারণ তাপমাত্রা ও চাপে এটি গ্যাস।
$\mathrm{SiO_2}$-তে সাধারণত পৃথক $\mathrm{O=Si=O}$ অণুর বদলে ত্রিমাত্রিক সমযোজী জালক থাকে: প্রতিটি Si চার O-এর এবং প্রতিটি O দুই Si-এর সঙ্গে যুক্ত। এই জালকের পরিবর্তনে শক্তিশালী Si–O বন্ধন ভাঙতে হয়, তাই এটি কঠিন ও উচ্চ তাপ-সহনশীল। Si কোনো অবস্থাতেই দ্বি বন্ধন করতে পারে না—এমন চূড়ান্ত দাবি প্রয়োজন নেই।
পিপেট পাতিত পানিতে পরিষ্কার করে যে $\mathrm{Na_2CO_3}$ দ্রবণ মাপতে হবে তা দিয়ে অল্প রিন্স করতে হবে। পিপেট-ফিলার দিয়ে দাগের কিছু ওপরে তুলে চোখের সমতলে নিম্ন মেনিসকাসকে দাগে আনতে হবে। $10\,\mathrm{mL}$ দ্রবণ কনিক্যাল ফ্লাস্কে স্বাভাবিকভাবে নামিয়ে পিপেটের অগ্রভাগ ভেতরের দেয়ালে ছোঁয়াতে হবে। সাধারণ TD পিপেটের অগ্রভাগে অবশিষ্ট শেষ ফোঁটা জোর করে ফুঁ দিয়ে বের করা হয় না; যন্ত্রের নির্দিষ্ট ক্যালিব্রেশন মানতে হবে।
বুরেট পাতিত পানি ও পরে ব্যবহৃত অক্সালিক এসিড দ্রবণ দিয়ে রিন্স করে স্ট্যান্ডে খাড়া বসাতে হবে। দ্রবণ ভরে নজল থেকে বায়ুবুদবুদ সরিয়ে ফানেল খুলে নিতে হবে। চোখ মেনিসকাসের সমতলে রেখে প্রাথমিক ও চূড়ান্ত পাঠ নিতে হবে; শেষবিন্দুর কাছে ফোঁটায় ফোঁটায় যোগ ও ফ্লাস্ক ঘোরাতে হবে। মুখ দিয়ে দ্রবণ টানা যাবে না।
$80\,\mathrm{mg}$ নমুনা সাধারণ পাঠ্য-শ্রেণিবিভাগে সেমি-মাইক্রো বিশ্লেষণের পরিসরে পড়ে; আহনাফ তুলনামূলক বড় আয়তনের $10\,\mathrm{mL}$ দ্রবণ ব্যবহার করছে। একই লক্ষ্য, বিকারক ও ফলমানের সমতুল্য পদ্ধতি ছোট স্কেলে করলে সাধারণত কম নমুনা, বিকারক ও বর্জ্য লাগে; এ অর্থে সেমি-মাইক্রো পদ্ধতি পরিবেশবান্ধব হতে পারে।
তবে এখানে দুটি ভিন্ন লক্ষ্য/পদ্ধতির পূর্ণ বিবরণ নেই। দহনে কী গ্যাস তৈরি হয়, তার সংগ্রহ-শোধন, বিকারকের বিষাক্ততা ও শক্তির চাহিদা জানা যায় না। তাই শুধু 80 mg ও 10 mL দেখে ওয়াসিফের দহন নিঃশর্তে কম দূষণকারী বা নিরাপদ বলে সিদ্ধান্ত দেওয়া যায় না। ক্ষুদ্র স্কেলেও উপযুক্ত বায়ু নিষ্কাশন, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা ও নিরাপত্তা দরকার।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | পদার্থ/মিশ্রণ | ঘনমাত্রা | আয়তন |
|---|---|---|---|
| ১ | X³⁺-এর দ্রবণ | 4.2×10⁻³ M | 50 mL |
| ২ | YOH-এর জলীয় দ্রবণ | 1.5×10⁻⁴ M | 30 mL |
| ৩ | পাত্র১ + পাত্র২-এর মিশ্রিত দ্রবণ | নির্দিষ্ট মান লেখা নেই | নির্দিষ্ট মান লেখা নেই |
চিত্রে X বা Y-এর পরিচয় এবং দ্রাব্যতা গুণফল লেখা নেই।
বিশুদ্ধ পানিতে স্ব-আয়নীকরণে $\mathrm{H_3O^+}$ ও $\mathrm{OH^-}$ সমপরিমাণে তৈরি হয়। $25^\circ\mathrm C$-এ লঘু দ্রবণের সন্নিকর্ষে $K_w=[\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}]\approx10^{-14}$, তাই উভয়ের ঘনমাত্রা প্রায় $10^{-7}\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ এবং $\mathrm{pH}\approx7$।
এটি তাপমাত্রানির্ভর। সাধারণভাবে নিরপেক্ষ পানির $\mathrm{pH}=\tfrac12\mathrm{p}K_w$; সব তাপমাত্রায় নিরপেক্ষ pH হুবহু 7 নয়। অধিক নির্ভুল সংজ্ঞায় pH হাইড্রোজেন আয়নের কার্যকর সক্রিয়তার ঋণাত্মক লগারিদম।
চিত্রে ২ নম্বর পাত্রে শুধু $\mathrm{YOH}$ লেখা আছে; Y-এর নাম বা পারমাণবিক সংখ্যা নেই। সম্পূর্ণ আয়নিত একযোজী ক্ষার ধরে ক্যাটায়ন $\mathrm{Y^+}$, কিন্তু Y-কে নির্দিষ্টভাবে সোডিয়াম বলা যায় না।
যদি অতিরিক্ত তথ্য দিয়ে Y=Na নিশ্চিত করা হয়, তবে পরিষ্কার তারে নমুনা নিয়ে অসোজ্জ্বল শিখায় সোনালি-হলুদ বর্ণ সোডিয়ামের নির্দেশক। উত্তেজিত নিরপেক্ষ সোডিয়াম পরমাণুর বিকিরণকে $\mathrm{Na^*(g)\rightarrow Na(g)}+h\nu$ দিয়ে বোঝানো যায়। কিন্তু এটি অজ্ঞাত Y-এর নির্দিষ্ট পরিচয় নির্ণয়ের বিকল্প নয়; যথাযথ শনাক্তকারী বিকারক ও রাসায়নিক সমীকরণ বাছতে Y-এর পরিচয় বা অন্য পরী ক্ষার তথ্য প্রয়োজন।
$\mathrm{YOH}$ সম্পূর্ণ আয়নিত একযোজী ক্ষার, আয়তন যোগযোগ্য এবং অন্য বিক্রিয়া উপেক্ষণীয় ধরে মিশ্রণের মোট আয়তন $80\,\mathrm{mL}$। অধঃক্ষেপ পড়ার আগের কাল্পনিক মিশ্রণে $[\mathrm{X^{3+}}]=(50/80)(4.2\times10^{-3})=2.625\times10^{-3}\,\mathrm M$ ও $[\mathrm{OH^-}]=(30/80)(1.5\times10^{-4})=5.625\times10^{-5}\,\mathrm M$।
তাই $\mathrm{X(OH)_3}$-এর আয়ন গুণফল $Q_{sp}=[\mathrm{X^{3+}}][\mathrm{OH^-}]^3=4.67102\times10^{-16}$। $Q_{sp}>K_{sp}$ হলে অধঃক্ষেপ শুরু হবে, সমান হলে সম্পৃক্ত সাম্য, কম হলে হবে না। চিত্রে X-এর পরিচয় ও $K_{sp}$ দেওয়া নেই, তাই চূড়ান্ত হ্যাঁ/না নির্ধারণ করা যায় না।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| মৌল | বহিঃস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস |
|---|---|
| $\mathrm{P}$ | $(\mathrm{n-1})\mathrm{d^5}\ \mathrm{ns^1}$ |
| $\mathrm{Q}$ | $(\mathrm{n-1})\mathrm{d^6}\ \mathrm{ns^2}$ |
| $\mathrm{R}$ | $(\mathrm{n-1})\mathrm{d^{10}}\ \mathrm{ns^2}$ |
পর্যাপ্ত ঘন চিনির দ্রবণ খাদ্যের পানির সক্রিয়তা কমায়। অণুজীবের চারপাশে অতিসারক পরিবেশ তৈরি হলে কোষ থেকে পানি বেরিয়ে বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত হয়; এ কারণে জ্যাম, জেলি ও মোরব্বায় চিনি সংরক্ষক হিসেবে কাজ করে।
তবে সব ব্যাকটেরিয়া বা ছত্রাক মারা যায় না; কিছু অভিস্রবণ-সহিষ্ণু ইস্ট ও ছত্রাক বাড়তে পারে। প্রয়োজনীয় চিনির পরিমাণ, অম্লতা, তাপপ্রক্রিয়া ও পরিষ্কার প্যাকেজিং একসঙ্গে বিবেচনা করতে হয়; চিনি যোগ করলেই সব খাদ্য নিরাপদ হয় না।
$n=4$ ধরলে Q হলো Fe এবং সম্ভাব্য দুই সালফেট $\mathrm{FeSO_4}$ ও $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$। $\mathrm{Fe^{3+}}$-এর আধান বেশি ও আকার সাধারণত ছোট বলে একই অ্যানায়নের প্রতি তার মেরুকরণ ক্ষমতা $\mathrm{Fe^{2+}}$-এর চেয়ে বেশি; এতে Fe(III) লবণে সমযোজী অবদান বাড়তে পারে।
কিন্তু মেরুকরণ একা দিয়ে এই দুই ভিন্ন সংকেতের সালফেটের গলনাঙ্কের নিশ্চিত ক্রম বলা যায় না। স্ফটিক জালক, জলযোজন ও উত্তাপে বিযোজনও গুরুত্বপূর্ণ; এমন সালফেট গলনের আগে বিযোজিত হতে পারে। নির্দিষ্ট জলযোজন/স্ফটিকরূপ ও পরীক্ষিত তথ্য ছাড়া “Fe(III) সালফেটের গলনাঙ্ক অবশ্যই কম”—সিদ্ধান্তটি প্রতিষ্ঠিত নয়। n-ও উদ্দীপকে নির্দিষ্ট করা হয়নি।
$n=4$ উদাহরণে P=Cr এবং R=Zn। $\mathrm{Cr^{3+}}$-এর বিন্যাস $3d^3$; অষ্টতলকীয় লিগ্যান্ড ক্ষেত্রে নিম্ন $t_{2g}$ ও উচ্চ $e_g$ সেটে বিভাজিত হয় এবং ভিত্তিস্তরে $t_{2g}^3e_g^0$ থাকে। উপযুক্ত শক্তি-ব্যবধান দৃশ্যমান আলোর মধ্যে হলে d–d উত্তেজনায় কিছু তরঙ্গদৈর্ঘ্য শোষিত হয়; অবশিষ্ট/পরিপূরক আলোয় যৌগ রঙিন দেখা যায়।
$\mathrm{Zn^{2+}}$-এর $3d^{10}$ বিন্যাসে দুটি d-সেটই পূর্ণ, তাই একই ধরনের d–d উত্তেজনা নেই; সাধারণ Zn(II) আয়ন এ কারণে বর্ণহীন। তবে রঙিন লিগ্যান্ড/অ্যানায়ন বা চার্জ-স্থানান্তরের কারণে কোনো Zn-যুক্ত যৌগ রঙিন হতে পারে। “Zn কোনো রঙিন যৌগই গঠন করতে পারে না”—এমন সর্বজনীন দাবি ঠিক নয়।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
দুটি পাশাপাশি প্রথম আয়নীকরণ-শক্তি বনাম পারমাণবিক-সংখ্যা লেখ; উল্লম্ব অক্ষ kJ mol⁻¹-এ 500, 1000, 1500, 2000 চিহ্নিত।
| বিন্দু | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|
| পারমাণবিক সংখ্যা | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
বাম নীল লেখ: A<B<C<D<E<F, প্রতিটি পরপর বিন্দু ঊর্ধ্বমুখী। ডান সবুজ লেখ: AC<D
গাঢ় $\mathrm{H_2SO_4}$ এসিডে পানি যোগ করা অত্যন্ত অনিরাপদ, কারণ এটি একটি তীব্র তাপোৎপাদী প্রক্রিয়া।
গাঢ় এসিডের মধ্যে হঠাৎ পানি যোগ করলে মিশ্রণস্থলে প্রচুর পরিমাণ তাপ উৎপন্ন হয়। উৎপন্ন এই বিপুল তাপের কারণে পানি মুহূর্তের মধ্যে ফুটে বাষ্পে পরিণত হয়। এর ফলে গরম এসিড তীব্র বেগে চারদিকে ছিটকে গায়ে বা চোখে-মুখে পড়তে পারে, যা মারাত্মক দুর্ঘটনার কারণ হতে পারে। তাই এসিড লঘুকরণের সময় গাঢ় এসিডে পানি না ঢেলে, বরং প্রচুর পরিমাণ পানির মধ্যে সাবধানে ফোঁটা ফোঁটা করে গাঢ় এসিড যোগ করে ধারাবাহিকভাবে নাড়তে হয়।
উদ্দীপকের লেখচিত্রের $x$ অক্ষ হতে দেখা যায়, $D$ মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা $6$ এবং $F$ মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা $8$। সুতরাং, $D$ মৌলটি হলো কার্বন ($\mathrm{C}$) এবং $F$ মৌলটি হলো অক্সিজেন ($\mathrm{O}$)।
এদের হাইড্রাইডদ্বয় হলো যথাক্রমে মিথেন ($\mathrm{CH_4}$) এবং পানি ($\mathrm{H_2O}$)। সাধারণ তাপমাত্রায় $\mathrm{H_2O}$ তরল কিন্তু $\mathrm{CH_4}$ গ্যাসীয়। এদের ভৌত অবস্থার এই ভিন্নতার মূল কারণ হলো আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন।
অক্সিজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ($3.5$) হাইড্রোজেনের ($2.1$) চেয়ে অনেক বেশি হওয়ায় $\mathrm{H_2O}$ অণুর $\mathrm{O-H}$ বন্ধনগুলো তীব্র পোলার প্রকৃতির হয়। এর ফলে একটি পানির অণুর আংশিক ধনাত্মক প্রান্তের ($\mathrm{H^{\delta+}}$) সাথে অপর একটি পানির অণুর আংশিক ঋণাত্মক প্রান্তের ($\mathrm{O^{\delta-}}$) মধ্যে এক প্রকার স্থির বৈদ্যুতিক আকর্ষণ বল কাজ করে, যা হাইড্রোজেন বন্ধন নামে পরিচিত।
অন্যদিকে, কার্বনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ($2.5$) হাইড্রোজেনের কাছাকাছি হওয়ায় মিথেন ($\mathrm{CH_4}$) একটি অপোলার অণু। এর অণুগুলোর মধ্যে কোনো হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হয় না, কেবল অত্যন্ত দুর্বল ভ্যান্ডারওয়ালস আকর্ষণ বল কাজ করে। সাধারণ তাপমাত্রাতেই এই দুর্বল আকর্ষণ বল ভেঙে অণুগুলো মুক্তভাবে চলাচল করতে পারে বিধায় $\mathrm{CH_4}$ সাধারণ তাপমাত্রায় গ্যাসীয়।
গুণগত প্রথম আয়নীকরণ-শক্তির প্রবণতার জন্য দ্বিতীয় বা ডানদিকের লেখটি সঠিক। অনুভূমিক অক্ষে A, B, C, D, E, F যথাক্রমে পারমাণবিক সংখ্যা 3, 4, 5, 6, 7, 8: Li, Be, B, C, N, O।
Be-এর $2s^2$ থেকে ইলেকট্রন সরানোর চেয়ে B-এর অপেক্ষাকৃত উচ্চ শক্তির $2p^1$ ইলেকট্রন সরানো সহজ, তাই $I_1(\mathrm{Be})>I_1(\mathrm B)$। N-এর $2p^3$-এ তিনটি কক্ষক এককভাবে পূর্ণ; O-এর $2p^4$-এ একটি যুগল তৈরি হওয়ায় যুগল-বিকর্ষণে ইলেকট্রন সরানো তুলনামূলক সহজ, তাই $I_1(\mathrm N)>I_1(\mathrm O)$।
প্রথম লেখের অবিচ্ছিন্ন বৃদ্ধি এই দুই হ্রাস দেখায় না। দ্বিতীয় লেখ গুণগত ব্যতিক্রম দেখায়; অঙ্কিত বিন্দুগুলোকে সব মৌলের হুবহু পরীক্ষিত সংখ্যামান বলে ব্যবহার করা হচ্ছে না।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
(i) $\mathrm{AB_5}(g) \rightleftharpoons \mathrm{AB_3}(g) + \mathrm{B_2}(g), \Delta H = \text{+ve}$
এ বিক্রিয়াটি $30^\circ\text{C}$ তাপমাত্রা এবং $1.5\text{ atm}$ চাপে $70\%$ বিয়োজিত হয়।
(ii) $\mathrm{X_2}(g) + 3\mathrm{Y_2}(g) \rightleftharpoons 2\mathrm{XY_3}(g), \Delta H = \text{-ve}$
কিছু আসল নোটের নির্দিষ্ট নিরাপত্তা কালি, তন্তু বা সুতা UV আলো শোষণ করে দৃশ্যমান আলোতে প্রতিপ্রভ হয়। শোষণে অণুর ইলেকট্রন উত্তেজিত হয়; শক্তির কিছু অংশ অন্যভাবে হারিয়ে পরে অপেক্ষাকৃত কম শক্তির দৃশ্যমান ফোটন নির্গত হতে পারে।
নির্ধারিত আলোকস्रोतের নিচে পরিচিত আসল নোটের নিরাপত্তা নকশা ও প্রতিপ্রভার অবস্থান/বর্ণের সঙ্গে মিলিয়ে পরীক্ষা করা হয়। সব জলছাপ প্রতিপ্রভ নয় এবং শুধু উজ্জ্বলতা দেখলেই আসল প্রমাণ হয় না; অন্যান্য নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্যও মিলতে হয়।
প্রথমে বিশুদ্ধ $\mathrm{AB_5}$ এবং আদর্শ গ্যাস-মিশ্রণ ধরে সাম্যে মোল অনুপাত $(1-\alpha):\alpha:\alpha$ ও মোট $1+\alpha$। তাই $K_p=P\alpha^2/(1-\alpha^2)=1.5(0.7)^2/[1-(0.7)^2]=1.441176\,\mathrm{atm}$।
এখানে $\Delta n=1$। $T\approx303\,\mathrm K$, $R=0.0821\,\mathrm{L\,atm\,mol^{-1}K^{-1}}$ ব্যবহার করলে প্রচলিত ঘনমাত্রা-ভিত্তিক রীতিতে $K_c=K_p/(RT)=1.441176/(0.0821\times303)=0.0579337\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$।
(i) সম্মুখ বিক্রিয়া তাপহারী; তাপমাত্রা বাড়ালে সাম্য ডানে ও বিযোজন বেশি, কমালে বামে। স্থির তাপমাত্রায় আয়তন কমিয়ে চাপ বাড়ালে কম গ্যাস-মোলের বাম দিকে, চাপ কমালে ডান দিকে সরে।
(ii) সম্মুখ বিক্রিয়া তাপোৎপাদী; তাপমাত্রা কমালে ডানে, বাড়ালে বামে। আয়তন কমিয়ে চাপ বাড়ালে চার মোল বিক্রিয়ক থেকে দুই মোল উৎপাদের দিকে, অর্থাৎ ডানে সরে।
তাপমাত্রা বদলালে সাম্যধ্রুবক বদলায়। শুধু চাপ/আয়তন পরিবর্তনে নির্দিষ্ট তাপমাত্রার K বদলায় না। স্থির আয়তনে নিষ্ক্রিয় গ্যাস দিয়ে মোট চাপ বাড়ালে বিক্রিয়াশীল গ্যাসগুলোর আংশিক চাপ না-বদলালে এই সাম্য সরবে না।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
**দৃশ্যকল্প-১ : **$\longrightarrow$ হাইড্রোজেন পরমাণু
কেন্দ্রে নিউক্লিয়াসকে ঘিরে চারটি সমকেন্দ্রিক বৃত্ত আঁকা: ভেতর থেকে প্রথম নীলাভ, দ্বিতীয় সবুজ, তৃতীয় নীল, চতুর্থ বাইরের কমলা। e-চিহ্নিত ইলেকট্রন তৃতীয় বৃত্তের ওপর; লাল তীর সেখান থেকে দ্বিতীয় বৃত্তে নেমেছে। এই স্থানান্তরের সঙ্গে ডানদিকে বেগুনি তরঙ্গরেখায় বিকিরণ দেখানো। বৃত্তগুলোর পাশে কোনো n-সংখ্যা লেখা নেই।
**দৃশ্যকল্প-২ : **$\longrightarrow$ একটি উৎস হতে $3.03 \times 10^{-19}\text{ J}$ শক্তিসম্পন্ন বিকিরণ উৎপন্ন হয়।
ফ্লোরিন ($\mathrm{F}$) এর আকার ছোট হওয়ায় এর $2p$ অরবিটালে ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব অনেক বেশি থাকে। ফলে আগত নতুন ইলেকট্রনকে এটি তীব্রভাবে বিকর্ষণ করে।
অন্যদিকে, ক্লোরিন ($\mathrm{Cl}$) এর আকার বড় হওয়ায় এর $3p$ অরবিটালে ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব কম থাকে এবং আগত ইলেকট্রন অনেক কম বিকর্ষণ অনুভব করে। এ কারণেই ফ্লোরিন অপেক্ষা ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি বেশি।
অঙ্কিত বৃত্ত চারটি হলে বহিঃস্থ অঙ্কিত স্তর $n=4$। এর $l=0,1,2,3$ এবং প্রতিটি l-এ $m_l=-l,\ldots,+l$; প্রতিটি কক্ষকে দুই বিপরীত স্পিনের ইলেকট্রন থাকতে পারে।
| n | l | উপস্তর | কক্ষক সংখ্যা 2l+1 | সর্বোচ্চ ইলেকট্রন |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 0 | 4s | 1 | 2 |
| 4 | 1 | 4p | 3 | 6 |
| 4 | 2 | 4d | 5 | 10 |
| 4 | 3 | 4f | 7 | 14 |
মোট $16=n^2$ কক্ষক ও সর্বোচ্চ $32=2n^2$ ইলেকট্রন। তবে চিত্রের একমাত্র ইলেকট্রনটি তৃতীয় বৃত্তে দেখানো, বাইরের চতুর্থটি খালি। প্রশ্নে “সর্বশেষ” বলতে প্রাথমিকভাবে অধিকৃত স্তর বোঝালে $n=3$-এর ধারণক্ষমতা $18$। প্রকৃত হাইড্রোজেন পরমাণুর মোট ইলেকট্রন একটিই; স্তরের তাত্ত্বিক সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতা এবং বর্তমান ইলেকট্রন সংখ্যা আলাদা।
প্রদত্ত ছবিতে কেন্দ্র থেকে বৃত্ত গুনলে ইলেকট্রন তৃতীয় বৃত্তে এবং তীর দ্বিতীয় বৃত্তে শেষ হয়েছে। তাই এই চিত্র পাঠে স্থানান্তর $n=3\rightarrow2$। রিডবার্গ সূত্রে $1/\lambda_1=R_H(1/2^2-1/3^2)$, ফলে $R_H=1.09678\times10^7\,\mathrm{m^{-1}}$-এ $\lambda_1=656.467\,\mathrm{nm}$।
দ্বিতীয় দৃশ্যকল্পে $E=3.03\times10^{-19}\,\mathrm J$ প্রতি ফোটন ধরে $\lambda_2=hc/E=(6.626\times10^{-34})(3\times10^8)/(3.03\times10^{-19})=656.040\,\mathrm{nm}$।
উপরের বেছে নেওয়া ধ্রুবক/সংখ্যার নামমাত্র মানে $\lambda_1$ সামান্য বড়; উভয়ই প্রায় $656\,\mathrm{nm}$ এবং উৎস শক্তির সীমিত যথার্থতায় এ ক্ষুদ্র পার্থক্য নিশ্চিত বড়-ছোট দাবি সমর্থন করে না। যদি অভি প্রায় $4\rightarrow2$ হয়ে থাকে, তা বর্তমান তীরের সঙ্গে মেলে না; সেই পৃথক শর্তে $\lambda\approx486.27\,\mathrm{nm}$ হবে।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন | আণবিক ভর | গঠন তাপ (kJ mol⁻¹) |
|---|---|---|
| X | 16 | −75 |
| Y | 30 | −85 |
কার্বন ও হাইড্রোজেনের দহন তাপের মান যথাক্রমে 395 kJ mol⁻¹ এবং 220 kJ mol⁻¹।
শিখা পরীক্ষায় HCl তারের পৃষ্ঠের অপদ্রব্য পরিষ্কার করতে এবং অনেক ধাতব লবণকে অপেক্ষাকৃত উদ্বায়ী ক্লোরাইডে রূপান্তর করতে সাহায্য করে। ফলে নমুনা শিখায় সহজে প্রবেশ করে; উত্তেজিত ধাতব পরমাণু/প্রাসঙ্গিক কণার নিম্ন শক্তিস্তরে প্রত্যাবর্তনের বৈশিষ্ট্যপূর্ণ বিকিরণ দেখা যায়।
সব ধাতব ক্লোরাইড সমান উদ্বায়ী নয়, আর সব নমুনা গাঢ় HCl-এ একইভাবে রূপান্তরিত হয় না। মূল বর্ণকে শুধু মুক্ত ধাতব আয়ন থেকে আসে বলা যথেষ্ট নয়; যেমন সোডিয়ামের হলুদ রেখা প্রধানত নিরপেক্ষ উত্তেজিত পরমাণুর বিকিরণ।
উদ্দীপকের ছক হতে পাই, $\text{X}$ হলো একটি সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন যার আণবিক ভর ১৬।
অ্যালকেনের সাধারণ সংকেত $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$।
শর্তমতে, $12n + 1(2n+2) = 16$
$\Rightarrow 14n + 2 = 16$
$\Rightarrow 14n = 14$
$\Rightarrow n = 1$
সুতরাং, $\text{X}$ যৌগটি হলো মিথেন ($\mathrm{CH_4}$)। নিচে সংকরণের মাধ্যমে এর গঠন আকৃতি ব্যাখ্যা করা হলো:
$\mathrm{CH_4}$ অণুতে কেন্দ্রীয় কার্বন $\text{(C)}$ পরমাণুর $sp^3$ সংকরণ ঘটে।
স্বাভাবিক অবস্থায় কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস: $\mathrm{C(6) \rightarrow 1s^2 \ 2s^2 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1}$
উত্তেজিত অবস্থায় কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস: $\mathrm{C^*(6) \rightarrow 1s^2 \ 2s^1 \ 2p_x^1 \ 2p_y^1 \ 2p_z^1}$
বিক্রিয়াকালে কার্বনের যোজ্যতা স্তরের একটি 2s এবং তিনটি 2p অরবিটাল পরস্পর মিশ্রিত হয়ে সম শক্তির চারটি নতুন $sp^3$ সংকর অরবিটাল তৈরি করে। এই চারটি $sp^3$ সংকর অরবিটালের প্রত্যেকটিতে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে। পরবর্তীতে এরা চারটি হাইড্রোজেন পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে সামনাসামনি অধিক্রমণ $\text{(Overlap)}$ করে চারটি $\mathrm{C-H}$ সিগমা ($\sigma$) বন্ধন গঠন করে।
ভিএসইপিআর তত্ত্ব অনুযায়ী, সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ ইলেকট্রন জোড়গুলো পরস্পরকে বিকর্ষণ করে। এই বিকর্ষণ বলকে ন্যূনতম রাখার জন্য $\mathrm{CH_4}$ অণুর চারটি সংকর অরবিটাল একটি সুষম চতুষ্তলকের $\text{(Tetrahedron)}$ চারটি কৌণিক বিন্দুর দিকে প্রসারিত থাকে। ফলে $\text{X}$ বা $\mathrm{CH_4}$ যৌগের গঠন আকৃতি হয় চতুষ্তলকীয় এবং এর বন্ধন কোণ হয় $109.5^\circ$।
ছকের আণবিক ভর অনুযায়ী X হলো $\mathrm{CH_4}$ এবং Y হলো $\mathrm{C_2H_6}$। প্রদত্ত দহন-তাপ থেকেই সংশ্লিষ্ট উৎপাদের গঠন-এনথালপি যথাক্রমে $-395$ ও $-220\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ ধরে হেসের সূত্র প্রয়োগ করা হচ্ছে।
$\mathrm{CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O}$-তে $\Delta H_c=[-395+2(-220)]-(-75)=-760\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$। একক ভরে তাপ $760/16=47.5\,\mathrm{kJ\,g^{-1}}$।
$\mathrm{C_2H_6+\tfrac72O_2\rightarrow2CO_2+3H_2O}$-তে $\Delta H_c=[2(-395)+3(-220)]-(-85)=-1365\,\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$। একক ভরে তাপ $1365/30=45.5\,\mathrm{kJ\,g^{-1}}$।
তাই একই ভর সম্পূর্ণ পোড়ানোর তাপের ভিত্তিতে X উত্তম; প্রতি মোলের তাপ তুলনা করলে Y বেশি। এখানে বাইরের মান সন্নিবেশ না করে প্রদত্ত তাপগুলো ব্যবহার করা হয়েছে; জ্বালানির সামগ্রিক ব্যবহারযোগ্যতায় অন্যান্য বিষয়ও থাকে।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| চিহ্ন | চিত্রে লিখিত বস্তু/মিশ্রণ |
|---|---|
| A | টয়লেট ক্লিনারের বোতল |
| B | দুধ |
| C | চিনির জলীয় দ্রবণ |
| D | কাঁদা পানি |
A-এর গায়ে কোনো রাসায়নিক উপাদান/ঘনমাত্রা লেখা নেই। D-এর পাত্রে নিচে কিছু ময়লা/কণা দেখা যায়।
সিলভার নাইট্রেট ($\mathrm{AgNO_3}$) একটি আলোক-সংবেদনশীল পদার্থ। স্বচ্ছ বোতলে রাখলে এটি সূর্যালোকের প্রভাবে বিয়োজিত হয়ে নষ্ট হয়ে যায়।
$(2\mathrm{AgNO_3} \xrightarrow\{\text{Sunlight}\} 2\mathrm{Ag} + 2\mathrm{NO_2} + \mathrm{O_2})$
গাঢ় রঙিন বোতল সূর্যালোক প্রবেশে বাধা দেয় এবং এই বিয়োজন রোধ করে, তাই একে রঙিন বোতলে রাখা হয়।
A-এর গায়ে শুধু “টয়লেট ক্লিনার” লেখা; এর রাসায়নিক উপাদান দেওয়া নেই। তাই একে নিশ্চিতভাবে NaOH/NaClO-ভিত্তিক বলা যায় না।
অম্লভিত্তিক টয়লেট ক্লিনার হলে কার্বনেটজাত জমাট দাগ অম্লের সঙ্গে বিক্রিয়ায় দ্রবণীয় লবণ, পানি ও গ্যাস তৈরি করে দূর হয়। HCl-যুক্ত উদাহরণে $\mathrm{CaCO_3+2HCl\rightarrow CaCl_2+CO_2\uparrow+H_2O}$।
ক্ষারভিত্তিক ক্লিনার হলে চর্বিজাত ময়লার সাবানায়ন এবং পৃষ্ঠতল-সক্রিয় উপাদানের সাহায্যে ময়লা অপসারণ হতে পারে। হাইপোক্লোরাইট-যুক্ত জীবাণুনাশকের কাজ জারণের মাধ্যমে বোঝাতে হয়; “জায়মান অক্সিজেন” একাই এর সম্পূর্ণ বাস্তব প্রক্রিয়া নয়। নির্দিষ্ট কৌশল পণ্যের লেবেল-উপাদানের ওপর নির্ভর করে। অম্লভিত্তিক ক্লিনার ও হাইপোক্লোরাইট ব্লিচ একসঙ্গে মেশানো যাবে না—বিষাক্ত ক্লোরিন গ্যাস বের হতে পারে।
C হলো চিনির প্রকৃত জলীয় দ্রবণ; চিনির অণু দ্রাবকে আণবিক স্তরে মিশে থাকে। তাই কলয়েডের চার্জিত কণা একত্র করার সাধারণ কোয়াগুলেশন প্রক্রিয়া সামান্য সাধারণ তড়িৎবিশ্লেষ্য যোগে এখানে ঘটে না।
B দুধে কলয়েড/ইমালসন ও প্রোটিন থাকে; D কাদা পানিতে সূক্ষ্ম চার্জিত কণা থাকতে পারে। উপযুক্ত ধরনের/ঘনমাত্রার তড়িৎবিশ্লেষ্য, pH বা অন্য শর্তে এগুলো জমাট/ফ্লক তৈরি করতে পারে। তবে যেকোনো অতি সামান্য লবণ দিলেই সব দুধ বা কাদা জমাট বাঁধবে—এমন দাবি সঠিক নয়। অম্লে দুধের প্রোটিন জমাট বাঁধা আলাদা প্রাসঙ্গিক শর্তের উদাহরণ।