সোনার বাংলা কলেজ ২০২৪

$25^\circ\mathrm C$-তে $pK_w=14$ ধরে $pOH=14-9.76=4.24$। ফলে $[OH^-]=10^{-4.24}=5.7544\times10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$।

অন্য আয়নীয় সাম্য ও পানির স্বল্প আয়নীকরণ উপেক্ষা করে $\mathrm{Fe(OH)_3(s)\rightleftharpoons Fe^{3+}(aq)+3OH^-(aq)}$ থেকে $[Fe^{3+}]=[OH^-]/3=1.9181\times10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$। তাই $K_{sp}=[Fe^{3+}][OH^-]^3=[OH^-]^4/3=3.6549\times10^{-18}$। ঘনমাত্রা-ভিত্তিক রূপের একক $\mathrm{mol^4\,L^{-4}}$।

কেবল আয়নের ঘনমাত্রা দিয়ে দেওয়া দ্রাব্যতা-গুণফল প্রয়োগের আনুষ্ঠানিক মডেলে মোট আয়তন $250\ \mathrm{mL}$। মেশানোর আগে পাওয়া $[Fe^{3+}]=1.9181\times10^{-5}\ \mathrm M$ থেকে মিশ্রণে $[Fe^{3+}]=1.9181\times10^{-5}(100/250)=7.6725\times10^{-6}\ \mathrm M$। সালফিউরিক অ্যাসিডের পূর্ণ আয়নীকরণ ধরে $[SO_4^{2-}]=0.012(150/250)=7.2\times10^{-3}\ \mathrm M$।

তাহলে $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$-এর জন্য $Q_{sp}=[Fe^{3+}]^2[SO_4^{2-}]^3=2.1972\times10^{-17}$। এটি প্রদত্ত $1.2\times10^{-22}$ অপেক্ষা বড়, তাই এই নির্দিষ্ট আদর্শ মডেলের হিসাবে অধঃক্ষেপণ নির্দেশ করে।

তবে বাস্তব জলীয় রসায়নে ফেরিক সালফেটকে এখানে উল্লিখিত অতিস্বল্প দ্রাব্য লবণ হিসেবে ধরা এবং অ্যাসিড যোগের পরও আগের সাম্য অপরিবর্তিত রাখা সঙ্গত নয়। অ্যাসিড $OH^-$ গ্রহণ করে $\mathrm{Fe(OH)_3}$ দ্রবীভবনও বাড়ায়। তাই বাস্তব মিশ্রণে কোন কঠিন দশা থাকবে তার নিশ্চিত সিদ্ধান্তের জন্য সামঞ্জস্যপূর্ণ দ্রাব্যতা ও অ্যাসিড-ক্ষার সাম্যতথ্য প্রয়োজন।

সর্বনিম্ন $n=4$ হলে $A^{3+}=[Ar]3d^5$ অর্থাৎ A হলো Fe এবং $B^{2+}=[Ar]3d^{10}$ অর্থাৎ B হলো Zn। নিরপেক্ষ Fe-এর বিন্যাস $[Ar]3d^64s^2$; সাধারণ $Fe^{2+}$ ও $Fe^{3+}$ আয়নের বিন্যাস যথাক্রমে $[Ar]3d^6$ ও $[Ar]3d^5$। $4s$ ও $3d$ উপস্তরের শক্তি কাছাকাছি হওয়ায় সাধারণ বিক্রিয়ায় Fe দুই বা তিনটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে $+2,+3$ জারণ অবস্থা দেখায়।

Zn-এর বিন্যাস $[Ar]3d^{10}4s^2$। দুটি $4s$ ইলেকট্রন ত্যাগে $Zn^{2+}=[Ar]3d^{10}$ হয়; পূর্ণ $3d$ উপস্তর থেকে আরও ইলেকট্রন অপসারণে অনেক বেশি শক্তি লাগে। তাই সাধারণ জলীয় রসায়নে Zn-এর প্রধান জারণ অবস্থা $+2$।

প্রথম আয়ন $Fe^{3+}$ অ্যামোনিয়ার জলীয় ক্ষারের সঙ্গে $\mathrm{Fe(OH)_3}$-এর অধঃক্ষেপ C দেয়: $\mathrm{Fe^{3+}+3NH_3+3H_2O\to Fe(OH)_3(s)+3NH_4^+}$। এটি অতিরিক্ত অ্যামোনিয়ায় দ্রবীভূত হয় না।

$Zn^{2+}$ প্রথমে $\mathrm{Zn(OH)_2}$ দিতে পারে, কিন্তু অতিরিক্ত অ্যামোনিয়ায় সেটি দ্রবীভূত হয়ে বর্ণহীন টেট্রাঅ্যামিনজিংক(II) আয়ন D, $\mathrm{[Zn(NH_3)_4]^{2+}}$, গঠন করে: $\mathrm{Zn^{2+}+4NH_3\rightleftharpoons[Zn(NH_3)_4]^{2+}}$। এর সমন্বয় জ্যামিতি চতুস্তলকীয়।

C-তে উচ্চ-স্পিন $Fe^{3+}$-এর $3d^5$-এ পাঁচটি অযুগ্ম ইলেকট্রন থাকে, তাই আয়নভিত্তিক ব্যাখ্যায় এটি প্যারাচৌম্বকীয়। D-তে $Zn^{2+}$-এর পূর্ণ $3d^{10}$ উপস্তরের সব ইলেকট্রন যুগ্ম; তাই D ডায়াচৌম্বকীয়। ধাতব Fe-এর ফেরোচৌম্বক ধর্মকে $Fe^{3+}$ আয়নের ধর্ম বলা যায় না।

$\mathrm{CO_2}$ পৃথক সরলরৈখিক অণু, $\mathrm{O=C=O}$; অণুগুলোর মধ্যে তুলনামূলক দুর্বল লন্ডন বল কাজ করে। স্বাভাবিক চাপের কক্ষতাপমাত্রায় তাই এটি গ্যাস।

$\mathrm{SiO_2}$-এ প্রতিটি Si চারটি O-এর সঙ্গে চতুস্তলকীয় বিন্যাসে যুক্ত এবং প্রতিটি O দুটি Si-এর মধ্যে সেতুবন্ধন করে। ফলে পৃথক ছোট অণুর বদলে বিস্তৃত ত্রিমাত্রিক সমযোজী জালিকা থাকে। এই জালিকা ভাঙতে অনেক শক্তি প্রয়োজন, তাই এটি কঠিন ও উচ্চ গলনাঙ্কবিশিষ্ট। স্বাভাবিক চাপে শুষ্ক বরফ প্রায় $-78.5^\circ\mathrm C$-তে ঊর্ধ্বপাতিত হয়; সেটি $+56^\circ\mathrm C$-তে গলে না।

পর্যায়খণ্ড অনুযায়ী A=N ও B=O ধরে বিক্রিয়া $\mathrm{N_2O_4(g)\rightleftharpoons2NO_2(g)}$। প্রথমে বিশুদ্ধ $\mathrm{N_2O_4}$ থাকলে সাম্যে মোল অনুপাত $(1-\alpha):2\alpha$ এবং মোট মোল $1+\alpha$।

তাই $K_p=\dfrac{p_{NO_2}^2}{p_{N_2O_4}}=\dfrac{4\alpha^2P}{1-\alpha^2}$। STP-র চাপ $P=1\ \mathrm{atm}$ ধরে $\alpha=\sqrt{K_p/(4P+K_p)}=\sqrt{0.5/4.5}=1/3$। অর্থাৎ বিয়োজনমাত্রা $33.33\%$। এটি প্রদত্ত সাম্যধ্রুবকসহ আদর্শ গ্যাসের মডেলের ফল।

পর্যায়খণ্ডে A=N, B=O এবং D=S; তাদের হাইড্রাইড যথাক্রমে $\mathrm{NH_3,H_2O,H_2S}$।

$\mathrm{NH_3}$ ও $\mathrm{H_2O}$-এর সরল VSEPR ব্যাখ্যায় নিঃসঙ্গজোড়ের অধিক বিকর্ষণ আদর্শ চতুস্তলকীয় কোণ কমায়; পানিতে দুই নিঃসঙ্গজোড় থাকায় কোণ আরও কম। $\mathrm{H_2S}$-এর বন্ধনে S-এর প্রায় বিশুদ্ধ $3p$ অরবিটালের অংশগ্রহণ বেশি এবং সংকরায়ন কম; তাই কোণ $90^\circ$-এর কাছাকাছি। তিনটি অণুকেই সমান আদর্শ $sp^3$ সংকরায়ন দিয়ে কোণগুলোর সম্পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া যায় না।

চিত্রের লেখা $AB+B\to AB_3$ পরমাণু-সাম্যযুক্ত বিক্রিয়া নয়। সুতরাং শুধু এই লেখার ভিত্তিতে একটি নির্দিষ্ট $K_p$ নির্ণয় সম্ভব নয়।

যদি উদ্দেশ্য হয় $\mathrm{A_2+3B_2\rightleftharpoons2AB_3}$, প্রাথমিক বিক্রিয়কের মোল অনুপাত 1:3, প্রথমে উৎপাদ অনুপস্থিত এবং সাম্যে উৎপাদের মোল ভগ্নাংশ 0.46, তবে অবশিষ্ট বিক্রিয়কের ভগ্নাংশ $y_{A_2}=0.54/4=0.135$, $y_{B_2}=3(0.54)/4=0.405$। $P=1.5\ \mathrm{atm}$-এ আংশিক চাপ যথাক্রমে $0.2025,0.6075,0.69\ \mathrm{atm}$।

এই অনুমানগুলোর অধীনে $K_p=0.69^2/[0.2025(0.6075)^3]=10.4866\ \mathrm{atm^{-2}}$। প্রাথমিক অনুপাত বা 46%-এর অর্থ অন্য হলে এই মান প্রযোজ্য নয়।

প্রদত্ত শক্তিচিত্রে চিত্র-১-এর বিক্রিয়ক উৎপাদের চেয়ে উঁচু শক্তিস্তরে: $\Delta H<0$, তাই এটি তাপোৎপাদী। চিত্র-২-এ উৎপাদের শক্তি বেশি: $\Delta H>0$, তাই এটি তাপহারী। মূল চিত্রের দুই শক্তিশিখর ও বিপরীত শক্তিস্তর এই পার্থক্য দেখায়। তাপমাত্রা বাড়ালে প্রথমটির সাম্য বিক্রিয়কের দিকে এবং দ্বিতীয়টির সাম্য উৎপাদের দিকে সরে; তাপমাত্রা কমালে বিপরীত হয়।

কিন্তু চিত্রের লিখিত $AB+B\to AB_3$ ও $XY\to AB_3$ কোনোটি নির্ভরযোগ্য সাম্যযুক্ত সমীকরণ নয়। তাই কেবল এগুলো থেকে চাপের প্রভাব স্থির করা যায় না। যদি প্রথমটি $A_2+3B_2\rightleftharpoons2AB_3$ এবং দ্বিতীয়টি $XY_5\rightleftharpoons XY_3+Y_2$ বোঝায়, তবে চাপ বাড়ালে যথাক্রমে প্রথমটির উৎপাদ বাড়বে এবং দ্বিতীয়টির উৎপাদ কমবে। এই চাপ-সিদ্ধান্ত দুটি উল্লিখিত সংশোধিত সমীকরণের জন্য শর্তসাপেক্ষ।