বরিশাল বোর্ড ২০২৫

১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

পাত্র দ্রবণ আয়তন
১ ৫% $H_2SO_4$ 50 mL
২ ডেসিমোলার NaOH 100 mL

৫%-এর ভর/ভর বা ভর/আয়তন ভিত্তি উৎসে উল্লেখ নেই।

উত্তর পরম তাপমাত্রার শূন্য বিন্দু হলো $0\,K=-273.15^\circ C$। ধ্রুব চাপে আদর্শ গ্যাসের আয়তন–তাপমাত্রা রেখা প্রসারিত করলে এই তাপমাত্রায় শূন্য আয়তন পাওয়া যায়; বাস্তব গ্যাস সেখানে পৌঁছানোর আগেই আদর্শ আচরণ হারায় বা ঘনীভূত হয়, তাই বাস্তব গ্যাসের আয়তন সত্যিই শূন্য হয়ে যায় বলা ঠিক নয়।
উত্তর

$64\,g$ অক্সিজেনে $n=64/32=2\,mol$। মোট আয়তন V-এর জন্য ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ:

$\left(P+\frac{4a}{V^2}\right)(V-2b)=2RT$।

এখানে a হলো আন্তঃআণবিক আকর্ষণ সংশোধনের ধ্রুবক এবং b প্রতি মোলের excluded-volume ধ্রুবক; a সরাসরি মোট আকর্ষণ বল বা b সরাসরি সমস্ত অণুর মোট আয়তন নয়। P চাপ, R গ্যাস ধ্রুবক ও T পরম তাপমাত্রা।

উত্তর শতাংশের ভিত্তি উৎসে উল্লেখ নেই। যদি ৫% ভর/ভর হয়, ঘনমাত্রা $0.05\times10^6=50000\,ppm$ (ভরভিত্তিক)। যদি ৫% ভর/আয়তন হয়, এটি $50\,g\,L^{-1}=50000\,mg\,L^{-1}$ এবং মোলারিটি $50/98=0.5102\,M$; ভরভিত্তিক ppm পেতে ঘনত্ব প্রয়োজন। তাই ৫% লেখা থেকে একসঙ্গে মোলারিটি ও ppm নিঃশর্ত ধরে নেওয়া যাবে না।
উত্তর

৫% ভর/আয়তন মডেল ধরে পাত্র-১-এর $50\,mL$-এ $H_2SO_4=2.5/98=0.02551\,mol$; পূর্ণ প্রশমনের প্রয়োজন $0.05102\,mol\ OH^-$। পাত্র-২-এর ডেসিমোলার $NaOH=0.1\times0.100=0.0100\,mol$।

$H_2SO_4+2NaOH\rightarrow Na_2SO_4+2H_2O$ অনুযায়ী ক্ষার প্রয়োজনের চেয়ে কম; মিশ্রণ অম্লীয়। অবশিষ্ট অ্যাসিড-সমতুল্য $0.05102-0.0100=0.04102\,mol\ H^+$; এটিকে সবটাই অবিয়োজিত $H_2SO_4$ অণুর পরিমাণ বলা যাবে না।

৫% ভর/ভর হলে নির্ভুল মোল পেতে দ্রবণের ঘনত্ব দরকার। অতএব ওপরের সংখ্যাগুলো উল্লেখিত ভর/আয়তন অনুমানের ফল।

২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

পাত্র তথ্য
A 0.5g লোহার আকরিক থেকে তৈরি 25mL $FeSO_4$-এর অম্লীয় দ্রবণ
B 0.02M $K_2Cr_2O_7$,22.5mL

$Fe$ এর পারমাণবিক ভর $= 56 g/mol$

উত্তর কোনো মাধ্যমে কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় পদার্থের অণুগুলোর অধিক ঘনত্বের স্থান থেকে কম ঘনত্বের স্থানের দিকে ছড়িয়ে পড়ার হারকে ব্যাপন হার বলে।
উত্তর

ইথিন $CH_2=CH_2$ ব্রোমিন দ্রবণের বর্ণ দূর করে সংযোজন বিক্রিয়ায় ১,২-ডাইব্রোমোইথেন দেয়:

$CH_2=CH_2+Br_2\rightarrow CH_2BrCH_2Br$।

এটি অসম্পৃক্ততা শনাক্ত করার একটি পরীক্ষা; অন্য অ্যালকিনও একই ধরনের পরীক্ষা দেয়, তাই একে একাই ইথিনের অনন্য প্রমাণ বলা যাবে না।

উত্তর

এখানে,

ঘনমাত্রা, $\mathrm{S}=0.02 \mathrm{M}$

$\mathrm{M}=294\left(\mathrm{~K}_2 \mathrm{Cr}_2 \mathrm{O}_7\right.$ এর আণবিক ভর)

আয়তন, $V=22.5 mL$

ভর, $w = ?$

পাত্র$-B$ দ্রবণে $\mathrm{K}_2 \mathrm{Cr}_2 \mathrm{O}_7$ এর পরিমাণ,

$\begin{aligned} \mathrm{w} & =\frac{\text { SMV }}{1000} \\ & =\frac{0.02 \times 294 \times 22.5}{1000} \\ \therefore \mathrm{w} & =0.1323 \mathrm{~g}\end{aligned}$

সুতরাং, $B$ পাত্রের $\mathrm{K}_2 \mathrm{Cr}_2 \mathrm{O}_7$ এর পরিমাণ $0.1323 g$

উত্তর

অম্লীয় মাধ্যমে $Cr_2O_7^{2-}+14H^++6Fe^{2+}\rightarrow2Cr^{3+}+6Fe^{3+}+7H_2O$।

আণবিক সমীকরণ $6FeSO_4+K_2Cr_2O_7+7H_2SO_4\rightarrow3Fe_2(SO_4)_3+K_2SO_4+Cr_2(SO_4)_3+7H_2O$। উৎসের উৎপাদ পাশে আবার $K_2Cr_2O_7$ লেখা ভুল।

ব্যবহৃত ডাইক্রোমেট $0.02\times0.0225=0.00045\,mol$; তাই $Fe^{2+}=6\times0.00045=0.00270\,mol$ এবং Fe-এর ভর $0.00270\times56=0.1512\,g$।

সমস্ত 0.5g আকরিকের Fe এই 25mL দ্রবণে $Fe^{2+}$ হিসেবে এসেছে ও অন্য বিজারক নেই ধরে Fe-এর ভরভাগ $0.1512/0.5\times100=30.24\%$। এটি আকরিকে মৌলিক Fe-এর শতাংশ; নির্দিষ্ট খনিজের বিশুদ্ধতার শতাংশ নয়।

৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

অ্যারোমেটিক যৌগ $A\xrightarrow\{Zn,\ \text{পাতন}\}B\xrightarrow[\text{বিক্রিয়া-১}]\{CH_3Cl,\ \text{অনর্দ্র }AlCl_3\}C\xrightarrow[\text{বিক্রিয়া-২}]\{CH_3Cl,\ \text{অনর্দ্র }AlCl_3\}D+E$।
উত্তর নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপে এক মোল পরিমাণ যে কোনো গ্যাসের আয়তনকে ঐ গ্যাসের মোলার আয়তন বলে।
উত্তর একই দ্রাবক ও তাপমাত্রায় অনুবন্ধী অম্ল–ক্ষার জোড়ার জন্য $K_aK_b=K_w$। তাই অম্ল যত দুর্বল, তার অনুবন্ধী ক্ষার তুলনামূলকভাবে তত বেশি প্রোটনগ্রাহী। তবে প্রত্যেক দুর্বল অম্লের অনুবন্ধী ক্ষারকে সবল ক্ষার বলা ভুল। যেমন অ্যাসিটিক অ্যাসিড দুর্বল এবং অ্যাসিটেটও পানিতে দুর্বল ক্ষার; $CH_3COO^-+H_2O\rightleftharpoons CH_3COOH+OH^-$।
উত্তর

A ফেনল, B বেনজিন, C টলুইন এবং D/E যথাক্রমে অর্থো/প্যারা জাইলিন।

$C_6H_5OH+Zn\xrightarrow\{\Delta\}C_6H_6+ZnO$।

বিক্রিয়া-১: $C_6H_6+CH_3Cl\xrightarrow\{\text{অনর্দ্র }AlCl_3\}C_6H_5CH_3+HCl$।

বিক্রিয়া-২: $C_6H_5CH_3+CH_3Cl\xrightarrow\{\text{অনর্দ্র }AlCl_3\}o\text{-}C_6H_4(CH_3)_2+HCl$ অথবা $p\text{-}C_6H_4(CH_3)_2+HCl$। এগুলো বিকল্প উৎপাদপথ; একমোল টলুইন থেকে একসঙ্গে একমোল করে দুই জাইলিন নয়।

উত্তর

দুটি বিক্রিয়াই Friedel–Crafts alkylation, অর্থাৎ ইলেকট্রোফিলিক অ্যারোমেটিক প্রতিস্থাপন। বেনজিনের ছয়টি অবস্থান সমতুল্য; তাই একবার methyl প্রতিস্থাপনের অবস্থানসমাণু একটিই—টলুইন।

টলুইনের methyl গ্রুপ +I প্রভাব ও hyperconjugation দ্বারা বলয় সক্রিয় করে। অর্থো/প্যারা আক্রমণে গঠিত sigma-complex তুলনামূলক স্থিতিশীল, তাই প্রধান অবস্থানসমাণু অর্থো ও প্যারা জাইলিন। এটি কেবল প্রধান monoalkylation উৎপাদের তুলনা; বাস্তবে সামান্য অন্য সমাণু, পুনর্বিন্যাস/পরবর্তী alkylation বা শর্তনির্ভর মিশ্রণ একেবারে অসম্ভব বলা হয়নি। Hyperconjugation-এর আনুষ্ঠানিক no-bond রূপকে বাস্তবে মুক্ত H+ তৈরি হওয়া হিসেবে ব্যাখ্যা করা যাবে না।

৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

$(CH_3)_3COH+HCl\xrightarrow\{\text{অনর্দ্র }ZnCl_2\}A+H_2O$।

$CH_3CH_2CH_2OH\xrightarrow\{PCl_3\}B$; সামগ্রিক সুষম রূপে৩মোল অ্যালকোহলের সঙ্গে১মোল $PCl_3$ থেকে৩মোল B ও১মোল $H_3PO_3$ হয়।

উত্তর যেসব হাইড্রোকার্বন অণুতে কার্বন পরমাণুসমূহ পরস্পর একক বন্ধন দ্বারা আবদ্ধ থাকে এবং কার্বনের অবশিষ্ট বন্ধনীগুলো হাইড্রোজেন পরমাণু দ্বারা পূর্ণ থাকে, তাদের অন্য পরমাণু বা মূলকের প্রতি আসক্তি খুবই কম থাকে, সেসব যৌগই প্যারাফিন।
উত্তর R কে সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক (Universal Gas Constant) বলা হয়। কারণ একই তাপমাত্রা ও চাপে এক মোল যেকোনো গ্যাসের মোলার আয়তন সমান হওয়ায় সব গ্যাসের বেলায় ঐ গ্যাস ধ্রুবকের মান একই হয়। যেমন, আদর্শ গ্যাস সমীকরণ PV = nRT-এ R একটি ধ্রুবক, যা সব আদর্শ গ্যাসের জন্য একই থাকে।
উত্তর

প্রথম বিক্রিয়ায় $(CH_3)_3COH+HCl\xrightarrow\{ZnCl_2\}(CH_3)_3CCl+H_2O$; তাই A হলো ২-ক্লোরো-২-মিথাইলপ্রোপেন।

উত্তপ্ত অ্যালকোহলীয় KOH-এর সঙ্গে $(CH_3)_3CCl+KOH\rightarrow CH_2=C(CH_3)_2+KCl+H_2O$। উৎপাদ ২-মিথাইলপ্রোপিন।

শক্ত ক্ষারীয় অ্যালকোহলীয় মাধ্যমে E2 পথ গুরুত্বপূর্ণ: ক্ষার beta-carbon-এর H অপসারণের সঙ্গে একই ধাপে C–Cl বন্ধন ভাঙে এবং C=C গঠিত হয়। tertiary substrate বলে সব অবস্থায় E1 হবে—এমন নয়; উপযুক্ত দুর্বল-ক্ষার/আয়নীয় দ্রাবক পরিবেশে E1 প্রতিযোগিতা করতে পারে।

উত্তর

দ্বিতীয় বিক্রিয়ার সুষম রূপ $3CH_3CH_2CH_2OH+PCl_3\rightarrow3CH_3CH_2CH_2Cl+H_3PO_3$; তাই B হলো ১-ক্লোরোপ্রোপেন।

A tertiary halide। উপযুক্ত polar protic solvolysis মাধ্যমে প্রথমে $(CH_3)_3CCl\rightarrow(CH_3)_3C^++Cl^-$; পরে পানি আক্রমণ ও proton অপসারণে $(CH_3)_3COH$ হয়। tertiary carbocation-এর স্থিতিশীলতা এই SN1 পথকে অনুকূল করে। সামগ্রিক জলীয় ক্ষার প্রতিস্থাপন: $(CH_3)_3CCl+NaOH\rightarrow(CH_3)_3COH+NaCl$।

B primary halide; primary carbocation অস্থিতিশীল হওয়ায় সাধারণ অবস্থায় SN1 অনুকূল নয়। উপযুক্ত nucleophile থাকলে SN2 পথ তুলনামূলক অনুকূল। তাই A-ই SN1 প্রদর্শনের উপযুক্ত যৌগ; solvent, base ও তাপমাত্রা বদলালে elimination-এর প্রতিযোগিতাও বদলায়।

৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

$C_5H_{10}$-এর সমাণু P ও Q।

  • $P\xrightarrow\{O_3/CCl_4\}\text{ওজোনাইড}\xrightarrow\{Zn/H_2O\}A+D$।
  • $Q\xrightarrow\{O_3/CCl_4\}\text{ওজোনাইড}\xrightarrow\{Zn/H_2O\}B+C$।

A = এক কার্বনবিশিষ্ট যৌগ। A, C ও D টলেন বিকারকের সাথে বিক্রিয়া করে কিন্তু B বিক্রিয়া করে না।

উত্তর বন্ধনের ইলেকট্রনগুলো অধিক তড়িৎঋণাত্মক পরমাণুকে এবং সমজাতীয় বন্ধনে সমভাবে বরাদ্দ করলে কোনো পরমাণুর যে আনুষ্ঠানিক আধান পাওয়া যায়, তাকে জারণ সংখ্যা বলে। এটি সর্বক্ষেত্রে বাস্তবে ইলেকট্রন সম্পূর্ণ গ্রহণ বা ত্যাগের সংখ্যা নয়।
উত্তর এসিড-ক্ষারক সম্পর্কিত লুইস মতবাদ অনুসারে, এসিড হলো এমন যৌগ বা আয়ন যা অন্য ইলেকট্রন দাতা গ্রুপ হতে দানকৃত ইলেকট্রন যুগলকে গ্রহণ করতে পারে। সাধারণত যেসব যৌগের কেন্দ্রীয় পরমাণুর অষ্টক অপূর্ণ থাকে সেগুলো লুইস এসিড হিসেবে কাজ করে। $\mathrm{BF}_3$ ও $\mathrm{NH}_3$ এর বিক্রিয়ায় নাইট্রোজেন পরমাণুর ইলেকট্রন যুগলকে $\mathrm{BF}_3$ গ্রহণ করতে পারে। এজন্য $\mathrm{BF}_3$ কে লুইস এসিড বলা হয়।
উত্তর

A এক কার্বনের এবং টলেন বিকারককে বিজারিত করে, তাই A হলো HCHO। P-এর বিজারণমূলক ওজোনোলাইসিসে HCHO এবং D বিউটান্যাল হয়, সুতরাং $P=CH_2=CHCH_2CH_2CH_3$ (পেন্ট-১-ইন)।

পারঅক্সাইড ছাড়া HBr সংযোজনে প্রধান উৎপাদ $CH_3CHBrCH_2CH_2CH_3$ বা ২-ব্রোমোপেন্টেন। এর২নং কার্বনে H, Br, $CH_3$ ও $C_3H_7$—চার ভিন্ন গ্রুপ থাকায় এটি chiral এবং দুই অসামাপতিত দর্পণ-প্রতিবিম্ব enantiomer সম্ভব। অচিরাল মাধ্যমে সাধারণ সংযোজনে উভয় মুখে আক্রমণে রেসেমিক মিশ্রণ পাওয়া যেতে পারে; বিশুদ্ধ enantiomer-এর আলোক সক্রিয়তা ও মিশ্রণের নিট আবর্তন পৃথক বিষয়। শুধু আঁকা ডান/বাম গঠন দেখে কোনটি (+)/(−) বা d/l তা নির্ধারণ করা যায় না।

উত্তর

উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি আংশিক পূর্ণ করে পাই-

Q হলো ২-মিথাইলবিউট-২-ইন $CH_3C(CH_3)=CHCH_3$। $O_3$ ও পরবর্তী $Zn/H_2O$-তে দ্বিবন্ধনের দুই কার্বন পৃথক carbonyl-এ রূপান্তরিত হয়ে B প্রোপানোন $(CH_3)_2CO$ ও C ইথান্যাল $CH_3CHO$ দেয়।

$\therefore \mathrm{B}$ হলো প্রোপানোন $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{COCH}_3\right)$, যা টলেন বিকারকের সাথে বিক্রিয়া করে না। $A$ ও $C$ যৌগ দুটি মিথান্যাল $(H-CHO)$ [গ থেকে] ও ইথান্যাল $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}\right)$ । নিচে নিউক্লিওফিলিক বা কেন্দ্রাকর্ষী সংযোজন বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে $\mathrm{HCHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}$ ও $\mathrm{CH}_3 \mathrm{COCH}_3$ এর সক্রিয়তার ক্রম বিশ্লেষণ করা হলো-

কার্বনিল যৌগগুলোর বৈশিষ্ট্যপূর্ণ বিক্রিয়া হচ্ছে কেন্দ্রাকর্ষী যুত বিক্রিয়া। যুত বিক্রিয়ার মূল কারণ হলো কার্বন পরমাণুতে ধনাত্মক আধানের সৃষ্টি। কার্বন পরমাণুতে ধনাত্মক আধানের পরিমাণ যত হ্রাস বা বৃদ্ধি পায়, কেন্দ্রাকর্ষী সংযোজন বিক্রিয়ার সক্রিয়তা যথাক্রমে ততই কমে বা বাড়ে। তাই কার্বনাইল মূলক এর সাথে $-\mathrm{CH}_3,-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5$ ইত্যাদি মূলক যুক্ত হলে তখন কার্বনাইল মূলকের সক্রিতায় হ্রাস পায়। এজন্য মিথান্যাল অপেক্ষা ইথান্যাল এবং ইথান্যাল অপেক্ষা প্রোপানোন কম সক্রিয়।

নিউক্লিওফিলিক সংযোজনে সাধারণ সক্রিয়তার ক্রম $HCHO>CH_3CHO>CH_3COCH_3$। বাঁ থেকে ডানে methyl সংখ্যা বাড়ে, carbonyl carbon-এর আংশিক ধনাত্মকতা কমে ও steric বাধা বাড়ে, ফলে সক্রিয়তা কমে।

সক্রিয়তা হ্রাসের কারণ হল ২টি। যথা :

ইলেকট্রনীয় প্রভাব : মিথাইল মূলক (- $\mathrm{CH}_3$ ) হলো ধনাত্মক আবেশধর্মী অর্থাৎ ইলেকট্রন ঘনত্ব যোগানকারী । তাই - $\mathrm{CH}_3$ মূলক কার্বনাইল কার্বনের ধনাত্মক চার্জ হ্রাস করে। ফলে নিউক্লিওফাইলের আক্রমণের ক্ষেত্র হ্রাস পায়। একে সংযুক্ত মূলকের ইলেকট্রনীয় প্রভাব বলে।

স্টেরিক বাধা : কার্বনাইল কার্বনে যুক্ত মূলকের আকার যত বড় হয়, নিউক্লিওফাইলের আক্রমণের পথ ততই সংকুচিত হয়। এরূপ বড় মূলক দ্বারা কোনো আক্রমণকারী মূলকের প্রতি ত্রিমাত্রিক স্থানিক বাধা সৃষ্টি করাকে স্টেরিক বাধা বলা হয়। মিথান্যালে কার্বনাইল মূলকে 2 টি H পরমাণু থাকায় কোনো - $\mathrm{CH}_3$ মূলক নেই। ইথান্যালে $1$টি $-\mathrm{CH}_3$ মূলক থাকে কিন্তু প্রোপানোনে ২টি $-\mathrm{CH}_3$ মূলক যুক্ত থাকায় এতে স্টেরিক বাধা বেশি হয়।

উপরোক্ত ইলেকট্রনীয় প্রভাব ও স্টেরিক বাধার কারণে নিউক্লিওফিলিক যুত বিক্রিয়ায় প্রোপানোন $(B)$, ইথান্যাল $(C)$ ও মিথান্যাল $(A)$ অপেক্ষা কম সক্রিয়।

এজন্য $\mathrm{H}-\mathrm{CHO}$ এর সক্রিয়তা সবচেয়ে বেশি এবং $\mathrm{CH}_3 \mathrm{COCH}_3$ এর সক্রিয়তা সবচেয়ে কম। $\mathrm{CH}_3-\mathrm{CHO}$ এর সক্রিযতা $\mathrm{H}-\mathrm{CHO}$ এর চেযে কম ও $\mathrm{CH}_3 \mathrm{COCH}_3$ অপেক্ষা বেশি।

৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

সারণি-১:

গ্যাস আয়তন (cm³) চাপ (atm)
A 10 2.1
A 7 3
A 5.25 4

সারণি-২:

গ্যাস আয়তনের মুদ্রিত মান তাপমাত্রা (K)
B 22.4 273
B 24.45 298
B 25.1 303

সারণি-২-এর উৎস শিরোনামে L এবং cm³ একসঙ্গে রয়েছে; একক নিশ্চিত নয়।

উত্তর জানা ঘনমাত্রার প্রমাণ বিকারকের পরিমিত আয়তন অজানা নমুনার সঙ্গে নির্দিষ্ট অনুপাতে বিক্রিয়া করিয়ে endpoint শনাক্ত করে অজানার পরিমাণ বা ঘনমাত্রা নির্ণয়ের পদ্ধতিকে টাইট্রেশন বলে। রঙিন নির্দেশক ছাড়াও যন্ত্র বা স্বনির্দেশক দিয়ে endpoint পাওয়া যায়।
উত্তর

হাকেল নিয়ম অনুসারে, ফেনল অ্যারোমেটিক যৌগ। কারণ রঞ্জন রশ্মির সাহায্যে বিশ্লেষণ করলে দেখা যায়, ফেনল অণুতে একটি বেনজিন চক্র বিদ্যমান এবং অণুটি চক্রাকারে, চ্যাপ্টা বা সমতলীয়। অণুটিতে তিনটি দ্বি-বন্ধনের জন্য $\pi$ ইলেকট্রন সংখ্যা $3 \times 2=6$ টি যা হাকেলের নীতির সাথে পুরোপুরি সামঞ্জস্যপূর্ণ। এক্ষেত্রে-

ফেনলে $C_6H_5OH$ একটি conjugated benzene বলয় আছে। বলয়ের pi ইলেকট্রন৬টি; $4n+2=6\Rightarrow n=1$। সমতল cyclic conjugation ও Huckel শর্ত মেলায় এটি aromatic।

এজন্য ফেনল একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

উত্তর

ধ্রুব চাপ ও নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের জন্য চার্লসের সূত্র $V/T=k$। উৎসের উপাত্তে অনুপাত:

$22.4/273=0.082051$;

$24.45/298=0.082047$;

$25.1/303=0.082838$।

প্রথম দুটি প্রায় সমান, কিন্তু তৃতীয়টি প্রায়০.৯৬% বেশি; তাই তিনটিকে ঠিক০.০৮২ বলে সমান করা ভুল। উপাত্তটি চার্লসের সূত্রের আনুমানিক প্রবণতা দেয়, নিখুঁত যাচাই নয়। চাপ স্থির থাকার শর্তও প্রয়োজন। উৎসের আয়তন শিরোনামে L এবং cm³ উভয় লেখা থাকায় এককের অসংগতি রয়েছে; এখানে মুদ্রিত সংখ্যার অনুপাত তুলনা করা হয়েছে।

উত্তর

A-এর জন্য $PV=10\times2.1=7\times3=5.25\times4=21\,atm\,cm^3$। নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও গ্যাসের পরিমাণ অপরিবর্তিত থাকলে এটি Boyle-এর সূত্রের সঙ্গে মিলে; $PV$ বনাম P রেখা অনুভূমিক হবে।

B-এর প্রথম দুই $V/T$ অনুপাত প্রায়সমান, তৃতীয়টি ভিন্ন। তাই উৎসের সম্পূর্ণ অনুভূমিক $V/T$ রেখা সব মুদ্রিত উপাত্তকে সঠিকভাবে উপস্থাপন করে না। B আনুমানিক Charles আচরণ দেখালেও তৃতীয় সারি পুনরায় যাচাই প্রয়োজন।

একটি সূত্রের সীমিত উপাত্ত মিলে গেলেই গ্যাস সব অবস্থায় আদর্শ প্রমাণিত হয় না। A-এর পরীক্ষিত Boyle আচরণ অনুরূপ, B-এর নিখুঁত আদর্শতার দাবি উপাত্ত সমর্থন করে না।

৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

অনুভূমিক অক্ষ P এবং উল্লম্ব অক্ষ $Z=PV/(nRT)$। $x_1$ একটি অনুভূমিক রেখা ($Z=1$)। $x_2,x_3$ কম চাপে ওই সীমার কাছে, মাঝারি চাপে নিচে নেমে minimum তৈরি করে, পরে উপরে উঠে আদর্শ রেখা অতিক্রম করে। বেশি চাপে $x_3$ রেখা $x_2$-এর ওপর; আঁকা নিম্নচাপের dip-এও x3-এর নিম্নতম বিচ্যুতি কম। কোনো সংখ্যামান দেওয়া নেই।
উত্তর যে দ্রবণের ঘনমাত্রা সুনির্দিষ্টভাবে জানা থাকে, তাকে প্রমাণ দ্রবণ বলে।
উত্তর

কার্বোক্সিলিক অ্যাসিড bicarbonate-এর সঙ্গে $CO_2$ মুক্ত করে:

$RCOOH+NaHCO_3\rightarrow RCOONa+H_2O+CO_2\uparrow$।

অথবা $2RCOOH+Na_2CO_3\rightarrow2RCOONa+H_2O+CO_2\uparrow$।

মুক্ত গ্যাস চুনের পানিতে $CO_2+Ca(OH)_2\rightarrow CaCO_3\downarrow+H_2O$ বিক্রিয়ায় ঘোলাভাব দেয়। এটি অ্যাসিডীয় গ্রুপের সহায়ক পরীক্ষা; অন্য অ্যাসিডও carbonate থেকে $CO_2$ মুক্ত করতে পারে।

উত্তর

উদ্দীপকের $\mathrm{x}_1$ হলো আদর্শ গ্যাস। আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ হলো $\mathrm{PV}=\mathrm{nRT}$ । নিচে এ সমীকরণ প্রতিষ্ঠা করা হলো-

বয়েলের সূত্রমতে, স্থির তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন ঐ গ্যাসের উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক।

অর্থাৎ, $\mathrm{V} \propto \frac{1}{\mathrm{P}}$ $[$যখন $T$ স্থির$]$$.........(i)$

চার্লসের সূত্রমতে, স্পির চাপে নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন উক্ত গ্যাসের. পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক।

অর্থাৎ, $\mathrm{V} \propto \mathrm{T}$ $[$যখন $P$ স্থির$]$$.........(ii)$

আবার, অ্যাভোগেড্রোর প্রকল্প অনুসারে, স্থির চাপ ও তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসের আয়তন তার অণুর সংখ্যার সমানুপাতিক।

অর্থাৎ, $V \propto n$ $[$যখন $P$ ও $T$ স্থির $]$$.........(iii)$

উপরে বর্ণিত বয়েল ও চার্লসের সূত্র এবং অ্যাভোগেড্রোর প্রকল্প সমন্বয় করে সমীকরণ $(i), (ii)$ ও $(iii)$ হতে পাই,

$V \propto n \frac{1}{p} T$

বা, $V=k \frac{n T}{P}[k=$ সমানুপাতিক ধ্রুবক]

বা, $P V=\mathrm{knT}$

এখন, $k$ এর পরিবর্তে মোলার গ্যাস ধ্রুবক $R$ ব্যবহার করে পাই,

$PV = nRT$$.........(iv)$

এ $(iv)$ নং সমীকরণটি $\mathrm{x}_1$ তথা আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ।

উত্তর

$x_1$-এ $Z=PV/(nRT)=1$। বাস্তব গ্যাসের $x_2,x_3$ রেখা কম ঘনত্বে, অর্থাৎ যথেষ্ট নিম্নচাপে এবং ঘনীভবন অঞ্চল থেকে দূরে পর্যাপ্ত উচ্চ তাপমাত্রায় আদর্শ রেখার কাছাকাছি যায়।

ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ $(P+an^2/V^2)(V-nb)=nRT$। নির্দিষ্ট গ্যাসের a ও b ধ্রুবক; চাপ কমলে a নিজে কমে না। মোলার আয়তন বড় হলে excluded-volume সংশোধন $nb/V$ ছোট হয় এবং আকর্ষণ সংশোধনও আপেক্ষিকভাবে নগণ্য হয়। তখন $PV\approx nRT$, অর্থাৎ $Z\approx1$। উচ্চ তাপমাত্রায় আকর্ষণের আপেক্ষিক প্রভাব কমলেও অত্যন্ত উচ্চ ঘনত্বে finite molecular volume-এর প্রভাব থাকতে পারে; তাই উচ্চ তাপমাত্রাই একা সব চাপে যথেষ্ট নয়।

৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

$\{\mathrm{P:}\}$ $\mathrm{E}_{\mathrm{P} / \mathrm{P} ^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=+0.76$

$\{\mathrm{Q:}\}$ $\mathrm{E}_{\mathrm{Q} / \mathrm{Q}^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=+0.25$

$\{\mathrm{R:}\}$ $\mathrm{E}_{\mathrm{R} / \mathrm{R}^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=-0.34$

উত্তর নাইট্রোজেন ও সালফারের অক্সিএসিড বিশেষ করে নাইট্রিক এসিড $\left(\mathrm{HNO}_3\right)$ ও সালফিউরিক এসিড $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4\right).$ মিশ্রিত বৃষ্টিপাতই এসিড বৃষ্টি।
উত্তর বিশুদ্ধ, নির্জল ও উপযুক্তভাবে শুকানো analytical-grade $Na_2CO_3$-এর নির্দিষ্ট রাসায়নিক সংযুতি, ভালো স্থায়িত্ব এবং অ্যাসিডের সঙ্গে নির্দিষ্ট stoichiometric বিক্রিয়া থাকায় ওজন করে প্রমাণ দ্রবণ প্রস্তুত করা যায়। তাই এটি primary standard হিসেবে ব্যবহৃত হয়। প্রকৃতিতে পাওয়া যেকোনো soda sample স্বয়ংক্রিয় বিশুদ্ধ নয়; দ্রবণ দীর্ঘদিন খোলা রাখলে evaporation বা বায়ুর প্রভাব একেবারে হয় না—এমন দাবিও ঠিক নয়।
উত্তর

$\mathrm{P}$ ও $\mathrm{R}$ দ্বারা গঠিত কোষের ক্ষেত্রে $\mathrm{P}$ অ্যানোড ও $\mathrm{R}$ ক্যাথোড হিসেবে কাজ করে।

অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{P}(\mathrm{s})-2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{P}^{2+}(\mathrm{aq})$

ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{R}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{R}(\mathrm{s})$ _________________________________________________________________

কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{P}(\mathrm{s})+\mathrm{R}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{P}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{R}(\mathrm{s})$

দেওয়া আছে,

$\mathrm{E}_{\mathrm{P} / \mathrm{P} ^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=+0.76$

$\mathrm{E}_{\mathrm{R} / \mathrm{R}^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=-0.34$

$\mathrm{E}_{\text {cell }}=?$

$\therefore$ কোষ বিভব,
$\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\text {cell }}=\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{P} / \mathrm{P}^{2+}}-\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{R} / \mathrm{R}^{2+}}$

$\begin{aligned} & =+0.76-(-0.34) \\ & =+1.10 \mathrm{~V}\end{aligned}$
$\therefore \mathrm{P}$ ও $\mathrm{R}$ দ্বারা গঠিত কোষের কোষ বিভব $+ 1.10 V$ ।

এটি প্রদত্ত প্রমাণ জারণ বিভব থেকে পাওয়া প্রমাণ কোষ বিভব; অপ্রমাণ অবস্থায় ঘনমাত্রা ও তাপমাত্রার সংশোধন প্রয়োজন।

উত্তর

উদ্দীপকের $Q^{2+}$ দ্রবণটি $P$ ধাতু দ্বারা তৈরি পাত্রে রাখলে $P$ ধাতুর পাত্রটি অ্যানোড ও $\mathrm{Q}^{2+}$ দ্রবণটি ক্যাথোড হিসেবে কাজ করবে। সেক্ষেত্রে-

অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{P}(\mathrm{s})-2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{P}^{2+}(\mathrm{aq})$

ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $Q^{2+}(a q)+2 e^{-} \rightarrow Q(s)$


কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{P}(\mathrm{s})+\mathrm{Q}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{P}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Q}(\mathrm{s})$

দেওয়া আছে,

$\mathrm{E}_{\mathrm{P} / \mathrm{P} ^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=+0.76$

$\mathrm{E}_{\mathrm{Q} / \mathrm{Q}^{2+}}^{\mathrm{\circ}}=+0.25$

$\mathrm{E}_{\text {cell }}=?$

$\therefore$ কোষ বিভব,

$\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\text {cell }}=\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{P} / \mathrm{P}^{2+}}-\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{Q} / \mathrm{Q}^{2+}}$

$\begin{aligned} & =+0.76-0.25 \\ & =+0.51 \mathrm{~V}\end{aligned}$

যেহেতু $\mathrm{E}_{\text {cell }}$ এর মান ধনাত্মক, কাজেই $\mathrm{Q}^{2+}$ দ্রবণটি P ধাতু দ্বারা নির্মিত পাত্রে রাখা নিরাপদ নয়।
আবার, $Q^{2+}$ দ্রবণটি $R$ ধাতু দ্বারা নির্মিত পাত্রে রাখলে,
অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{R}(\mathrm{s})-2e^{-} \rightarrow \mathrm{R}^{2+}(\mathrm{aq})$
ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{Q}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e} \rightarrow \mathrm{Q}(\mathrm{s})$ _____________________________________________________________________

কোষ বিক্রিয়া : $\mathrm{R}(\mathrm{s})+\mathrm{Q}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{R}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Q}(\mathrm{s})$

দেওয়া আছে,

$\begin{aligned} & \mathrm{E}_{\mathrm{R} / \mathrm{R}^{2+}}^{\circ}=-0.34 \mathrm{~V} \\ & \mathrm{E}_{\mathrm{Q} / \mathrm{Q}^{2+}}^{\circ}=+0.25 \mathrm{~V}\end{aligned}$

$\therefore$ কোষ বিভব,

$\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\text {cell }}=\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{R} / \mathrm{R}^{2+}}-\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{Q} / \mathrm{Q}^{2+}}$

$\begin{aligned} & =-0.34-0.25 \\ & =-0.59 \mathrm{~V}\end{aligned}$

যেহেতু $\mathrm{E}_{\text {cell }}$ এর মান ঋণাত্মক, তাই $\mathrm{Q}^{2+}$ দ্রবণটি $R$ দ্বারা নির্মিত পৃথক পাত্রে রাখা নিরাপদ হবে।

অর্থাৎ $Q^{2+}$ দ্রবণটি $R$ দ্বারা নির্মিত পাত্রে রাখা নিরাপদ।

নিরাপত্তার সিদ্ধান্ত এখানে কেবল প্রদত্ত প্রমাণ-অবস্থার ধাতু-স্থানচ্যুতি মডেলের জন্য; অন্য ক্ষয়প্রক্রিয়া সম্পর্কে তথ্য দেওয়া নেই।