১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর এবং প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও :
A, B ও C পাত্র পরপর স্টপকক দিয়ে যুক্ত; প্রতিটিতে 30°C।
| পাত্র | গ্যাস | আয়তন | চাপ |
|---|---|---|---|
| A | H₂ | 750 mL | 1.2 atm |
| B | N₂ | 780 mL | 600 mm(Hg) |
| C | Cl₂ | 720 mL | 105 kPa |
[মিশ্রিত অবস্থায় গ্যাসগুলো পরস্পর বিক্রিয়াহীন থাকে]
ফিউরান C₄H₄O একটি পাঁচ-সদস্যবিশিষ্ট সমতলীয় সংযুগিত বলয়; এটি বর্গাকার বা বেনজিন বলয় নয়। দুটি দ্বিবন্ধনের 4 টি π-ইলেকট্রন এবং O-এর একটি উপযুক্ত p-অরবিটালের মুক্তজোড়ের 2 টি ইলেকট্রন মিলিয়ে 6 টি π-ইলেকট্রন সংযুগিত হয়।
4n+2=6 থেকে n=1, তাই ফিউরান হাকেল নিয়ম মেনে অ্যারোমেটিক। O-এর অন্য মুক্তজোড়টি এই ছয় π-ইলেকট্রনের অংশ নয়।
আদর্শ গ্যাস মডেলে $n=PV/(RT)$। B-তে P=600/760 atm, V=0.780 L ও T≈303 K। তাই $n=(600/760)\times0.780/(0.0821\times303)=0.02475$ mol প্রায়।
অণুসংখ্যা $N=nN_A\approx0.02475\times6.022\times10^{23}=1.49\times10^{22}$। উৎসের এক ধাপে 6.23×10²³ লেখা মুদ্রণত্রুটি; গণনায় অ্যাভোগ্যাড্রো ধ্রুবক 6.022×10²³ mol⁻¹ ব্যবহার করতে হবে।
এখানে,
চাপ, $\mathrm{P}=1.2 \mathrm{~atm}$
আয়তন, $\mathrm{V}=750 \mathrm{~mL}=0.75 \mathrm{~L}$
তাপমাত্রা, $\mathrm{T}=30^{\circ} \mathrm{C}=303 \mathrm{~K}$
$\mathrm{R}=0.0821 \mathrm{~L} \mathrm{~atm} \mathrm{~K}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$
মোলসংখ্যা, $\mathrm{n}_{\mathrm{A}}=$ ?
উদ্দীপকের A পাত্রের দ্রবণে $\mathrm{H}_2$ এর,
মোল সংখ্যা $n_A=\frac{P V}{R T}$
$\begin{gathered}=\frac{1.2 \times 0.75}{0.0821 \times 303} \\ \therefore \mathrm{n}_{\mathrm{A}}=3.62 \times 10^{-2} \mathrm{~mol}\end{gathered}$
আবার,
চাপ, $P = 105 k Pa$
$=\frac{105}{101.325} \mathrm{~atm}=1.036 \mathrm{~atm}$
আয়তন, $\mathrm{V}=720 \mathrm{~mL}=0.72 \mathrm{~L}$
তাপমাত্রা, $\mathrm{T}=30^{\circ} \mathrm{C}=303 \mathrm{~K}$
$\mathrm{R}=0.0821 \mathrm{~L} \mathrm{~atm} \mathrm{~K}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$
মোলসংখ্যা, $\mathrm{n}_{\mathrm{C}}=$ ?
$C$ পাত্রের $\mathrm{Cl}_2$ গ্যাসের মোল সংখ্যা,
$\begin{aligned} \mathrm{n}_{\mathrm{C}} & =\frac{\mathrm{PV}}{\mathrm{RT}} \\ & =\frac{1.036 \times 0.72}{0.0821 \times 303} \\ \therefore \mathrm{n}_{\mathrm{C}} & =2.998 \times 10^{-2} \mathrm{~mol}\end{aligned}$
$B$ পাত্রের $\mathrm{N}_2$ গ্যাসের মোলসংখ্যা,
$\mathrm{n}_{\mathrm{B}}=2.474 \times 10^{-2} \mathrm{~mol} \text { (গ থেকে পাই) }$
$\therefore$ টপকর্ক খোলা অবস্থায় মিশ্রণের মোট মোলসংখ্যা,
$\begin{aligned}n & =n_A+n_B+n_C \\& =\left(3.62 \times 10^{-2}+2.474 \times 10^{-2}+2.998 \times 10^{-2}\right) \mathrm{mol} \\& =0.091 \mathrm{~mol} \\\therefore n & =0.091 \mathrm{~mol}\end{aligned}$
সুতরাং, $\mathrm{H}_2$ গ্যাসের মোল ভগ্নাংশ, $\mathrm{X}_{\mathrm{H}_2}=\frac{\mathrm{n}_{\mathrm{A}}}{\mathrm{n}}=\frac{3.62 \times 10^{-2}}{0.091}=0.398$
$\mathrm{N}_2$ গ্যাসের মোল ভগ্নাংশ $\mathrm{X}_{\mathrm{N}_2}=\frac{\mathrm{n}_{\mathrm{B}}}{\mathrm{n}}=\frac{2.474 \times 10^{-2}}{0.091}=0.272$
এবং $\mathrm{Cl}_2$ গ্যাসের মোল ভগ্নাংশ $\mathrm{X}_{\mathrm{Cl}_2}=\frac{\mathrm{n}_{\mathrm{c}}}{\mathrm{n}}=\frac{2.998 \times 10^{-2}}{0.091}=0.329$
সুতরাং, স্টপকক খোলা অবস্থায় মিশ্রণের গ্যাসগুলোর মধ্যে $\mathrm{H}_2$ গ্যাসের মোল ভগ্নাংশ বেশি হবে।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর :
PV–P লেখচিত্রে অনুভূমিক অক্ষ P(atm), উল্লম্ব অক্ষ PV(L·atm)। X অনুভূমিক আদর্শ রেখা। Y-এর রেখা চাপের সঙ্গে ধীরে বাড়ে। Z-এর রেখা প্রথমে X-এর নিচে নামে, সর্বনিম্ন মানের পর বাড়তে বাড়তে X ও পরে Y-কে ছেদ করে ওপরে যায়।
$\mathrm{KNO}_3 \xrightarrow\{\Delta\} \mathrm{KNO}_2+\{ \}^{\prime} \mathrm{Z}^{\prime}(\mathrm{g})$
H₂O₂-এ অক্সিজেনের জারণ সংখ্যা−1। এটি−2-এ নামলে H₂O₂ জারক এবং 0-এ উঠলে বিজারক হিসেবে কাজ করে। জলীয় সমযোজী H₂O₂-কে মুক্ত O₂²⁻ আয়নের দ্রবণ বলে ধরে নেওয়া ঠিক নয়।
জারক হিসেবে $\mathrm{H_2O_2+H_2S\rightarrow2H_2O+S}$; বিজারক হিসেবে $\mathrm{Cl_2+H_2O_2\rightarrow2HCl+O_2}$।
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি পূর্ণ করে
$\mathrm{2KNO_3}\xrightarrow\{\Delta\}\mathrm{2KNO_2+O_2(g)}$। Z হলো O₂।
সুতরাৎ, $Z$ হলো $\mathrm{O}_2$, যার আণবিক ভর, $\mathrm{M}=32$
এখানে,
ভর, $\mathrm{w}=10 \mathrm{~g}$
মোলার গ্যাস ধ্বুবক, $\mathrm{R}=8.314 \mathrm{~J} \mathrm{~K}^{-1} \mathrm{~mol}^{-1}$
তাপমাত্রা, $T=$ $\{25\}^{\circ} \mathrm{C}=298 \mathrm{~K}$ $(SATP)$
গতিশক্তি, $\mathrm{E}_{\mathrm{k}}=$ ?
$\therefore \mathrm{O}_2$ গ্যাসের গতিশক্তি,
$\begin{aligned} E_k & =\frac{3 w R T}{2 M} \\ & =\frac{3 \times 10 \times 8.314 \times 298}{2 \times 32} \\ \therefore E_k & =1161.36 \mathrm{~J}\end{aligned}$
সুতরাং, $(SATP)$ তে $10 \mathrm{~g} \mathrm{O}_2$ গ্যাসের মোট গতিশক্তি $1161.36 J$
X-এর অনুভূমিক PV–P রেখা নির্দিষ্ট n,T-তে আদর্শ PV=nRT নির্দেশ করে। Y-এর রেখা ওপরের দিকে সরে যায় এবং Z-এর রেখা প্রথমে নিচে নেমে পরে উঠে X-কে ছেদ করে; অর্থাৎ অনাদর্শতার ধরনও চাপভেদে আলাদা।
আদর্শ মডেলে অণুর নিজস্ব আয়তন ও পারস্পরিক বল উপেক্ষা করা হয়। বাস্তবে আকর্ষণ প্রাধান্য পেলে Z=PV/(nRT)<1; পরিহার্য আয়তন ও স্বল্পদূরত্বের বিকর্ষণ প্রাধান্য পেলে Z>1 হতে পারে।
ভ্যান ডার ওয়ালসের আনুমানিক সংশোধন $\left(P+an^2/V^2\right)(V-nb)=nRT$। এখানে চাপ-সংশোধনটি বল/শক্তি সরাসরি যোগ করা নয়, নির্দিষ্ট চাপমাত্রার an²/V² পদ; nb-ও আণবিক জ্যামিতিক আয়তনের সরাসরি সমার্থক নয়। এ কারণেই Y ও Z রেখা X থেকে বিচ্যুত।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর এবং প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও :
$\mathrm{C_6H_5COONa}\xrightarrow[\Delta]\{\mathrm{NaOH,CaO}\}P$।
P থেকে পৃথক দুটি শাখা:
- $P\xrightarrow[\text{শুষ্ক }\mathrm{AlCl_3}]\{\mathrm{CH_3Cl}\}Q+\mathrm{HCl}$।
- $P\xrightarrow[\text{গাঢ় }\mathrm{H_2SO_4}]\{\mathrm{HNO_3}\}R+\mathrm{H_2O}$।
ডেসিমোলার দ্রবণের নামমাত্র ঘনমাত্রা 0.1 mol L⁻¹। প্রমাণ দ্রবণ হতে এর ঘনমাত্রা যথাযথভাবে প্রস্তুত বা প্রমিত করে নির্ভরযোগ্যভাবে জানা থাকতে হবে; শুধু ডেসিমোলার নামই যথেষ্ট নয়।
উদাহরণস্বরূপ অক্সালিক অ্যাসিড ডাইহাইড্রেট H₂C₂O₄·2H₂O-এর মোলার ভর প্রায় 126 g mol⁻¹ হওয়ায় 0.1 M-এর জন্য প্রতি লিটার চূড়ান্ত দ্রবণে 12.6 g বিশুদ্ধ ডাইহাইড্রেট লাগে। অনার্দ্র অক্সালিক অ্যাসিডের মোলার ভর 126 নয়।
সোডিয়াম বেনজোয়েটের সোডালাইম ডিকার্বক্সিলেশনে P বেনজিন; CH₃Cl/অনাদ্র AlCl₃-এ Q টলুইন। টলুইনের ক্লোরিনেশনে শর্তভেদে বলয় বা পার্শ্বশৃঙ্খলে প্রতিস্থাপন হয়।
আলো বাদ দিয়ে FeCl₃ বা AlCl₃-এর মতো হ্যালোজেন বাহকের উপস্থিতিতে বলয়ে ইলেকট্রনাকর্ষী প্রতিস্থাপনে প্রধানত অর্থো- ও প্যারা-ক্লোরোটলুইন হয়: $\mathrm{C_6H_5CH_3+Cl_2\rightarrow o/p\text{-}ClC_6H_4CH_3+HCl}$।
র্যাডিক্যাল শর্তে আলো/উত্তাপ এবং পর্যাপ্ত Cl₂-এ পার্শ্বশৃঙ্খলে পর্যায়ক্রমে $\mathrm{C_6H_5CH_3\rightarrow C_6H_5CH_2Cl\rightarrow C_6H_5CHCl_2\rightarrow C_6H_5CCl_3}$ হয়। প্রতিটি ধাপে এক অণু Cl₂ খরচ ও এক অণু HCl তৈরি হয়। উৎপাদগুলো যথাক্রমে বেনজাইল ক্লোরাইড, বেনজাল ক্লোরাইড ও বেনজোট্রাইক্লোরাইড; শেষটি বেঞ্জয়েল ক্লোরাইড C₆H₅COCl নয়।
Q টলুইন এবং R নাইট্রোবেনজিন। টলুইনে –CH₃-এর ইলেকট্রনদায়ী প্রভাব ও অতিসংযুগনে বলয়ের অর্থো-প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব এবং প্রতিস্থাপন-মধ্যবর্তী আয়নের স্থিতিশীলতা বাড়ে। তাই এর নাইট্রেশন বেনজিনের চেয়েও সহজ এবং প্রধানত অর্থো- ও প্যারা-নাইট্রোটলুইন হয়।
নো-বন্ড সহযোগী গঠনগুলোয় দুই অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ঋণাত্মক আধানযুক্ত সঞ্চারণ দেখানো হয়। এটি প্রকৃত পৃথক আয়ন তৈরির বিক্রিয়া নয়। উৎসে প্রায় 30°C-এ গাঢ় HNO₃/H₂SO₄ ব্যবহার দেখানো হয়েছে।
নাইট্রোবেনজিনে –NO₂-এর−M ও−I প্রভাব বলয়ের ইলেকট্রন ঘনত্ব কমায়। অনুরণন সহযোগী গঠনগুলোতে অর্থো-প্যারা অবস্থানে ধনাত্মক আধান থাকে; মেটা আক্রমণ তুলনামূলক অনুকূল হলেও পুরো বলয় নিষ্ক্রিয় থাকে।
তাই R-এর অধিক কঠোর নাইট্রেশন-শর্তে প্রধানত 1,3-ডাইনাইট্রোবেনজিন হয়। উৎসে প্রায় 100°C দেখানো হয়েছে। প্রধান অভিমুখ Q-তে অর্থো/প্যারা এবং R-এ মেটা; প্রদর্শিত দুই সমাণু মানেই সমান উৎপাদন-অনুপাত নয়।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর:
$\mathrm{CH_3CH(Br)CH_3}$ থেকে পৃথক শাখা:
- জলীয় KOH → D।
- অ্যালকোহলীয় KOH → E।
BOD5 mg L⁻¹ বলতে নির্দিষ্ট পরীক্ষার সময় ও অবস্থায় প্রতি লিটার নমুনার জৈব-অবক্ষয়ে 5 mg অক্সিজেন প্রয়োজন হয়েছে বোঝায়। BOD₅ হলে প্রচলিত 5 দিনের পরীক্ষার মান বোঝানো হয়; সময় না থাকলে তা আলাদাভাবে উল্লেখ করা প্রয়োজন।
একই পরীক্ষাপদ্ধতিতে বেশি BOD সাধারণত বেশি অবক্ষয়যোগ্য দূষণভার নির্দেশ করে। সব ব্যবহারের পানির জন্য 6 mg L⁻¹-কে একটি সার্বজনীন ‘আদর্শ মান’ বলা যায় না।
জলীয় KOH-এ $\mathrm{CH_3CH(Br)CH_3+KOH\rightarrow CH_3CH(OH)CH_3+KBr}$। তাই D প্রোপান-২-অল, কার্যকরী মূলক–OH।
অ্যালকোহলীয় OH-এর রাসায়নিক লক্ষণ হিসেবে শুষ্ক নমুনার সঙ্গে Na-এর বিক্রিয়ায় অ্যালকক্সাইড ও H₂ হয়: $\mathrm{2(CH_3)_2CHOH+2Na\rightarrow2(CH_3)_2CHONa+H_2}$।
PCl₅-এ $\mathrm{(CH_3)_2CHOH+PCl_5\rightarrow(CH_3)_2CHCl+POCl_3+HCl}$; HCl ও NH₃ মিলে NH₄Cl-এর সাদা ধোঁয়া দেয়। এসব লক্ষণ এককভাবে শুধু অ্যালকোহলের জন্য অনন্য নয়; পানি ও অন্যান্য সক্রিয় H-যুক্ত পদার্থও হস্তক্ষেপ করতে পারে। উৎসের সংশ্লেষপথসহ বিবেচনায় D অ্যালকোহল বলে শনাক্ত হয়।
অ্যালকোহলীয় KOH-এ বিযোজনে E প্রোপিন: $\mathrm{CH_3CH(Br)CH_3+KOH\rightarrow CH_3CH\{=\}CH_2+KBr+H_2O}$। পারঅক্সাইডবিহীন HBr সংযোজনে প্রধানত ২-ব্রোমোপ্রোপেন হয়।
প্রোপিনের π-বন্ধনে প্রোটন সংযোজনের অনুকূল পথে অধিক স্থায়ী ২° আইসোপ্রোপিল কার্বোক্যাটায়ন তৈরি হয়; Br⁻ যুক্ত হয়ে $\mathrm{CH_3CH(Br)CH_3}$ দেয়। H প্রান্তীয় CH₂ কার্বনে ও Br মধ্যবর্তী কার্বনে যুক্ত হওয়ায় এটি মার্কনিকভ সংযোজন।
১° কার্বোক্যাটায়ন-পথ কম অনুকূল। উৎসে 90%/10% প্রদর্শিত হলেও নির্দিষ্ট পরীক্ষার শর্ত ছাড়া এই অনুপাতকে সর্বাবস্থার ফলন বলা যায় না। পারঅক্সাইডযুক্ত র্যাডিক্যাল শর্তে HBr-এর অভিমুখ আলাদা হতে পারে।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর:
$A+\mathrm{CH_3MgI}\rightarrow$ মধ্যবর্তী যৌগ $\xrightarrow\{\mathrm{H^+/H_2O}\}\mathrm{CH_3CH_2OH}$।
$B+\mathrm{CH_3MgI}\rightarrow$ মধ্যবর্তী যৌগ $\xrightarrow\{\mathrm{H^+/H_2O}\}\mathrm{(CH_3)_3COH}$।
পানি অবস্থাভেদে প্রোটন দিতে বা গ্রহণ করতে পারে, তাই ব্রনস্টেড অর্থে উভপ্রোটিক।
NH₃-এর সঙ্গে প্রোটনদাতা: $\mathrm{NH_3+H_2O\rightleftharpoons NH_4^++OH^-}$। HCl-এর সঙ্গে প্রোটনগ্রহীতা: $\mathrm{HCl+H_2O\rightarrow H_3O^++Cl^-}$। তাই পানি অম্ল ও ক্ষার—উভয় ভূমিকা নিতে পারে।
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি পূর্ণ করে পাই,
$\mathrm{HCHO}\ (A)+\mathrm{CH_3MgI}\rightarrow\mathrm{CH_3CH_2OMgI}\xrightarrow\{\mathrm{H^+/H_2O}\}\mathrm{CH_3CH_2OH}$ (১° অ্যালকোহল)।
$\mathrm{CH_3COCH_3}\ (B)+\mathrm{CH_3MgI}\rightarrow\mathrm{(CH_3)_3COMgI}\xrightarrow\{\mathrm{H^+/H_2O}\}\mathrm{(CH_3)_3COH}$ (৩° অ্যালকোহল)।
সুতরাং, A ও B যৌগ দুটি যথাক্রমে মিথান্যাল $(H-CHO)$ ও প্রোপানোন $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{COCH}_3\right)$ । এদের মধ্যে প্রোপানোন থেকে প্রোপেন তৈরি করা যায়। নিচে বিক্রিয়াসহ দেখানো হলো-
ক্লিমেনসন বিজারণের সাহায্যে প্রোপানোনকে জিংক-অ্যামালগাম (Zn.Hg) ও গাঢ় HCI দ্বারা বিজারিত করলে প্রোপেন তৈরি হয়।
$\mathrm{CH_3COCH_3+4[H]}\xrightarrow\{\mathrm{Zn(Hg),HCl(conc.)}\}\mathrm{CH_3CH_2CH_3+H_2O}$।
প্রোপানোন → প্রোপেন (ক্লিমেনসন বিজারণ)।
উদ্দীপকের $A$ ও $B$ যৌগ দুটি যথাক্রমে মিথান্যাল $(H - CHO)$ ও প্রোপানোন ( $\mathrm{CH}_3 \mathrm{COCH}_3$ ) [গ থেকে পাই] । নিচে যৌগ দুটির কেন্দ্রাকর্ষী যুত বিক্রিয়ার সক্রিয়তা বিশ্লেষণ করা হলো-$\mathrm{H}-\mathrm{CHO}$ ও $\mathrm{CH}_3-\mathrm{CO}-\mathrm{CH}_3$ উভয় যৌগে কার্বনিল মূলক ( $>\mathrm{C}=0$ ) থাকায় এরা কেন্দ্রাকর্ষী যুত বিক্রিয় দেয়। কেন্দ্রাকর্ষী যুত বিক্রিয়ায় মিথান্যাল অপেক্ষা প্রোপানোন কম সক্রিয়। নিচে এর কারণ ব্যাখ্যা করা হলো-
Nu⁻ কার্বনিলের আংশিক ধনাত্মক C-কে আক্রমণ করে; C=O-এর π-ইলেকট্রন O-তে গিয়ে অ্যালকক্সাইড হয়। পরে H⁺ গ্রহণে $\mathrm{R_2C(O^-)Nu\rightarrow R_2C(OH)Nu}$।
ইলেকট্রনীয় প্রভাব: অ্যালকাইলমূলক যেমন $-\mathrm{CH}_3$ মূলক হলো ধনাত্মক আবেশধর্মী অর্থাৎ ইলেকট্রন ঘনত্ব যোগানকারী। তাই $-\mathrm{CH}_3$ মূলক কার্বনিল কার্বনের ধনাত্মক চার্জ হ্রাস করে। ফলে নিউক্লিওফাইলের আক্রমণের ক্ষেত্র হ্রাস পায়। প্রোপানোনে 2 টি $-\mathrm{CH}_3$ মূলক যুক্ত থাকায় কার্বনিল কার্বনের ধনাত্মক চার্জ অনেক বেশি হ্রাস করে মিথান্যাল অপেক্ষা, কারণ মিথান্যালে কোনো $-\mathrm{CH}_3$ মূলক নেই।
স্টেরিক বাধা: কার্বনিল 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 কার্বনিল মূলকে ২টি H পরমাণু থাকায় কোনো $-\mathrm{CH}_3$ মূলক নেই কিন্তু প্রোপানোনে ২টি $-\mathrm{CH}_3$ মূলক মুক্ত থাকায় এতে স্টেরিক বাধা বেশি হয়।
উপরোক্ত আলোচনা থেকে বলা যায় যে, কেন্দ্রাকর্ষী যুত বিক্রিয়ায় মিথান্যাল প্রোপানোন অপেক্ষা অধিক সক্রিয়।
কেন্দ্রাকর্ষী সংযোজনে সক্রিয়তা: HCHO (মিথান্যাল) > CH₃COCH₃ (প্রোপানোন)।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর:
| পাত্র | উপাদান | তথ্য |
|---|---|---|
| I | KMnO₄ দ্রবণ | 25 mL, 0.10 M |
| II | Fe নমুনা ও H₂SO₄ দ্রবণ | Fe-নমুনা 0.80 g |
| III | K₂Cr₂O₇ দ্রবণ | আয়তন/ঘনমাত্রা উল্লেখ নেই |
কপারের প্রমাণ বিজারণ বিভব + 0.34 V বলতে বোঝায়, কপার (Cu) ইলেকট্রোডকে ক্যাথোড রূপে এবং H-ইলেকট্রোডকে অ্যানোড রুপে লবণ সেতুর মাধ্যমে সংযোগ করলে Cu এর বিজারণ ঘটে এবং কোষটির emf মান 0.34 V অর্থাৎ কপার ইলেকট্রোডের বিজারণ বিভব + 0.34 V
এক্ষেত্রে,
$\mathrm{E}_{\text {Cell }}=\mathrm{E}^{\circ}\{ \}_{\mathrm{Cu}^{2+} / \mathrm{Cu}}$ $-\mathrm{E}_{\mathrm{H}^{+} / \mathrm{H}_2}^{\circ}=0.34-0.0=+0.34 \mathrm{~V}$
II-তে $\mathrm{Fe+H_2SO_4(dil.)\rightarrow FeSO_4+H_2}$। উৎপন্ন Fe²⁺ এবং III-এর অম্লীয় ডাইক্রোমেটের অর্ধ-বিক্রিয়া $\mathrm{Fe^{2+}\rightarrow Fe^{3+}+e^-}$ ও $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}+14H^++6e^-\rightarrow2Cr^{3+}+7H_2O}$।
প্রথমটিকে 6 দিয়ে গুণ করে যোগ করলে $\mathrm{6Fe^{2+}+Cr_2O_7^{2-}+14H^+\rightarrow6Fe^{3+}+2Cr^{3+}+7H_2O}$।
দর্শক আয়নসহ $\mathrm{6FeSO_4+K_2Cr_2O_7+7H_2SO_4\rightarrow3Fe_2(SO_4)_3+Cr_2(SO_4)_3+K_2SO_4+7H_2O}$। Fe²⁺ বিজারক এবং ডাইক্রোমেট জারক।
সব Fe পরিমাণগতভাবে Fe²⁺ রূপে টাইট্রেট হয়েছে এবং অন্য বিজারক নেই ধরে, অম্লীয় মাধ্যমে $\mathrm{MnO_4^-+5Fe^{2+}+8H^+\rightarrow Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H_2O}$।
I-পাত্রের KMnO₄ $n=0.025\times0.10=0.0025$ mol; তাই Fe $n=5\times0.0025=0.0125$ mol এবং ভর $0.0125\times55.85=0.698125$ g।
0.80 g নমুনার বিশুদ্ধতা $0.698125/0.80\times100=87.265625\%\approx87.27\%$। মধ্যবর্তী ভর 0.698 g-এ আগেই ছেঁটে 87.25% পাওয়া অপ্রয়োজনীয় rounding।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর:
| পাত্র | পদার্থ | পরিমাণ | দ্রবণের আয়তন/ঘনমাত্রা |
|---|---|---|---|
| A | Na₂CO₃ | 5.3 g | 250 mL |
| B | X | — | 10 mL, 0.10 M |
X + NH₃ → সাদা ধোঁয়া।
C₃H₇NO₂-এর α-অ্যামিনো অ্যাসিড হলো অ্যালানিন, $\mathrm{CH_3CH(NH_2)COOH}$। α-কার্বনে H, NH₂, CH₃ ও COOH—চারটি ভিন্ন গোষ্ঠী যুক্ত, তাই এটি কাইরাল কেন্দ্র।
এর দুটি পরস্পর অ-সমাপতিত দর্পণপ্রতিবিম্ব এনান্টিওমার হয়। উৎসের ফিশার চিত্রে COOH ওপরে ও CH₃ নিচে রেখে NH₂ একটিতে ডানে, অন্যটিতে বামে। এগুলো বিপরীত কনফিগারেশন; শুধু আঁকা অবস্থান থেকে পরীক্ষালব্ধ ডান/বাম আলোকঘূর্ণনের চিহ্ন নির্ধারণ করা যায় না। সমমোলার মিশ্রণ রেসিমিক ও সামগ্রিকভাবে আলোকনিষ্ক্রিয়।
A-তে 5.3 g Na₂CO₃ আছে 250 mL চূড়ান্ত দ্রবণে। তাই $C=5.3/(106\times0.250)=0.200$ M এবং ভর-ঘনমাত্রা $5.3/0.250=21.2$ g L⁻¹=21,200 mg L⁻¹।
ভরভিত্তিক ppm পেতে দ্রবণের ভর প্রয়োজন। ঘনত্ব প্রায় 1.00 g mL⁻¹ ধরে মানটি প্রায় 21,200 ppm; ঘনত্বρ g mL⁻¹ হলে মান 21,200/ρ ppm। উৎসে ঘনত্ব নেই, তাই সঠিক ভরভিত্তিক ppm অনন্য নয়।
B-এর X ও NH₃-এ সাদা NH₄Cl ধোঁয়ার সূত্র অনুযায়ী X-কে HCl ধরে, A-তে Na₂CO₃ $n=5.3/106=0.0500$ mol এবং B-তে HCl $n=0.010\times0.10=0.00100$ mol।
এত কম অ্যাসিডে প্রধান প্রাথমিক বিক্রিয়া $\mathrm{CO_3^{2-}+H^+\rightarrow HCO_3^-}$। তাই প্রায় 0.0490 mol CO₃²⁻ ও 0.00100 mol HCO₃⁻ থাকে; মোট আয়তন 0.260 L ধরা হলো। CO₃²⁻ দুর্বল ক্ষার, সরাসরি প্রতি মোল থেকে 2 mol মুক্ত OH⁻ তৈরি হয় না।
উদাহরণস্বরূপ 25°C-এ $K_{a2}=4.7\times10^{-11}$ ও $K_w=10^{-14}$ ধরে $K_b=K_w/K_{a2}=2.13\times10^{-4}$। প্রাথমিক a=0.049/0.260 এবং b=0.001/0.260 M হলে আর্দ্রবিশ্লেষণে $x=[OH^-]$ আনুমানিকভাবে $x(b+x)/(a-x)=K_b$ পূরণ করে; x≈0.004620 M। তাই pH≈14+log₁₀x=11.665, ক্ষারীয়।
এই সংখ্যামান উল্লিখিত তাপমাত্রা/সাম্যধ্রুবক ও আদর্শ ঘনমাত্রার অনুমানসাপেক্ষ। উৎসে সেগুলো নেই; নিশ্চিত মূল সিদ্ধান্ত হলো কার্বনেট-সমৃদ্ধ মিশ্রণ ক্ষারীয়। উৎসের 13.58 হিসাবটি শক্তিশালী ক্ষারের মতো CO₃²⁻ গণনা করায় ভুল।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
উদ্দীপকটি লক্ষ কর :
Q-পাত্রে AlCl₃ দ্রবণে দুটি তড়িৎদ্বার বিদ্যুৎ উৎসে যুক্ত: বামটি ধনাত্মক, ডানটি ঋণাত্মক। প্রদত্ত প্রমাণ জারণ বিভব:
$E^\circ_{Al/Al^{3+}}=+1.66$ V; $E^\circ_{Mg/Mg^{2+}}=+2.30$ V; $E^\circ_{Fe/Fe^{2+}}=+0.44$ V।
ফ্রিডেল–ক্রাফটস বিক্রিয়ায় অনার্দ্র AlCl₃ লুইস অ্যাসিড হিসেবে RX বা RCOX-কে সক্রিয় করে ইলেকট্রোফিলিক আক্রমণ সম্ভব করে।
পানি AlCl₃-এর সঙ্গে সমন্বয় ও আর্দ্রবিশ্লেষণ ঘটিয়ে তার উপযুক্ত লুইস-অ্যাসিড ধর্ম বদলায় এবং অ্যাসিডীয় জলীয় প্রজাতি তৈরি করে। তাই আর্দ্র অবস্থায় প্রত্যাশিত অনার্দ্র অনুঘটক ব্যবস্থা বজায় থাকে না; শুষ্ক শর্ত প্রয়োজন।
Al³⁺+3e⁻→Al এবং 100% Al-জমার কারেন্ট-দক্ষতা ধরে ফ্যারাডের সূত্রে $t=mzF/(MI)=1.2\times3\times96500/(27\times4)=3216.67$ s=53.61 min।
কিন্তু উৎসে Q-কে AlCl₃ দ্রবণ বলা হয়েছে। সাধারণ জলীয় AlCl₃ তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোডে পানি/H⁺ বিজারণ প্রতিযোগিতায় Al ধাতু এভাবে জমে না। ফলে 53.61 min বাস্তব জলীয় দ্রবণের গ্রহণযোগ্য উত্তর নয়। উপযুক্ত জলমুক্ত Al-তড়িৎবিশ্লেষ্য ও কারেন্ট-দক্ষতা নিশ্চিত করা হলে এটি একটি আনুষ্ঠানিক ফ্যারাডে-হিসাব।
প্রদত্ত প্রমাণ জারণ বিভবের সরল ধাতু-প্রতিস্থাপন মডেলে Fe-এর জন্য $E^\circ=+0.44-1.66=-1.22$ V; তাই Fe দ্বারা Al³⁺→Al প্রতিস্থাপন অনুকূল নয়। Mg-এর জন্য $E^\circ=+2.30-1.66=+0.64$ V; তাই ওই আনুষ্ঠানিক তুলনায় Mg অধিক জারিত হওয়ার প্রবণতা দেখায়।
এ থেকে শুধু Al³⁺ প্রতিস্থাপনের তুলনায় Fe-কে Mg-এর চেয়ে ভালো বলা যায়। কিন্তু জলীয় AlCl₃ অম্লীয় হতে পারে; Fe বা Mg-এর H⁺/পানি/অক্সিজেন-সংশ্লিষ্ট ক্ষয়ও বিবেচ্য। কেবল Al³⁺/Al বিভব দিয়ে Fe-পাত্রে দীর্ঘমেয়াদি সংরক্ষণ নিরাপদ প্রমাণ করা যায় না।
জলীয় মাধ্যম ও pH অনির্দিষ্ট রেখে প্রশ্নের চূড়ান্ত সংরক্ষণ-দাবি অসম্পূর্ণ। তাই সংখ্যাগুলো আনুষ্ঠানিক বিভব-তুলনা হিসেবে রাখা হলো, বাস্তব সংরক্ষণের নিশ্চয়তা হিসেবে নয়।