১. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
(I) পাত্র A: 100 mL ডেসিমোলার কস্টিক সোডার দ্রবণ।
$( \text {II} )$ $\mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{Cr}_2 \mathrm{O}_7^{2-}+\mathrm{H}^{+} \longrightarrow$ উৎপাদ $(2‧5g)$
[দর্শক আয়ন হিসেবে $\mathrm{K}^{+}$ও $\mathrm{SO}_4\{ \}^{2-}$ ব্যবহার করো।
হাকেল ($\mathrm{Huckel}$) নিয়ম অনুসারে, কোনো সমতলীয় চাক্রিক যৌগের বলয়ে যদি $(4n+2)$ সংখ্যক সঞ্চারণশীল $\pi$ ইলেকট্রন থাকে (যেখানে $n = 0, 1, 2, 3...$), তবে যৌগটি অ্যারোমেটিক হবে।
পিরিডিন ($\mathrm{C}_5\mathrm{H}_5\mathrm{N}$) একটি সমতলীয় চাক্রিক যৌগ। এর বলয়ে তিনটি কার্বন-কার্বন বা কার্বন-নাইট্রোজেন দ্বিবন্ধন থাকায় মোট $6$ টি সঞ্চারণশীল $\pi$ ইলেকট্রন রয়েছে। এখানে $n = 1$ বসালে $(4 \times 1 + 2) = 6$ টি $\pi$ ইলেকট্রন পাওয়া যায়, যা হাকেল নিয়ম মেনে চলে। তাই পিরিডিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।
A পাত্রে 0.1 M NaOH আছে। দুর্বল ফরমিক অ্যাসিডের সঙ্গে বিক্রিয়া: $\mathrm{HCOOH+NaOH\rightarrow HCOONa+H_2O}$। তুল্যতা বিন্দুতে উৎপন্ন ফরমেট আয়নের আর্দ্রবিশ্লেষণে দ্রবণ ক্ষারীয় হয়: $\mathrm{HCOO^-+H_2O\rightleftharpoons HCOOH+OH^-}$। তাই উপযুক্ত নির্দেশক ফেনলফথ্যালিন, যার বর্ণ পরিবর্তনের পরিসর প্রায় pH 8.2–10.0।
নিচের গুণগত লেখচিত্রে ফরমিক অ্যাসিডে A পাত্রের NaOH যোগ করা হচ্ছে; তাই pH বাড়ে। এটি কোনো নির্দিষ্ট ঘনমাত্রার পরীক্ষামূলক উপাত্ত নয়। অ্যাসিড NaOH-এ যোগ করলে একই তুল্যতা-নীতির অধীনে লেখচিত্রের দিক উল্টো হবে।
জারণ অর্ধ-বিক্রিয়া: $\mathrm{Fe^{2+}\rightarrow Fe^{3+}+e^-}$।
বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া: $\mathrm{Cr_2O_7^{2-}+14H^++6e^-\rightarrow2Cr^{3+}+7H_2O}$।
সমতাকৃত আয়নিক বিক্রিয়া: $\mathrm{6Fe^{2+}+Cr_2O_7^{2-}+14H^+\rightarrow6Fe^{3+}+2Cr^{3+}+7H_2O}$। এখানে ডাইক্রোমেট জারক। দর্শক আয়নসহ: $\mathrm{6FeSO_4+K_2Cr_2O_7+7H_2SO_4\rightarrow3Fe_2(SO_4)_3+Cr_2(SO_4)_3+K_2SO_4+7H_2O}$।
উদ্দীপকের 2.5 g দ্বারা বিক্রিয়াশীল Fe-এর ভর বোঝানো হলে $n(\mathrm{Fe^{2+}})=2.5/55.85$ mol এবং প্রয়োজনীয় $n(\mathrm{K_2Cr_2O_7})=2.5/(6\times55.85)$ mol। ফলে ভর $m=294.2\times2.5/(6\times55.85)=2.195$ g প্রায়।
উৎসে 2.5 g কোন পদার্থের সঙ্গে যুক্ত তা স্পষ্ট নয়। এটি Fe-এর ভর না হলে উল্লিখিত সংখ্যামান প্রযোজ্য নয়; নির্দিষ্ট ভর নির্ণয়ের জন্য সংশ্লিষ্ট পদার্থটি নিশ্চিত করা প্রয়োজন।
২. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$A\xrightarrow[\text{পাতন}]\{\mathrm{Zn}\ \text{চূর্ণ}\}B\xrightarrow\{\text{নাইট্রেশন}\}C\xrightarrow[\Delta]\{\mathrm{Sn+HCl}\}D$
(B হলো এসিটিলিনের পলিমার।)
ওজোন $\mathrm{(O_3)}$ স্তর ক্ষয়ে ক্লোরোফ্লুরোকার্বন $\mathrm{(CFC)}$ প্রধান ভূমিকা পালন করে। স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে অতিবেগুনি রশ্মির $\mathrm{(UV)}$ প্রভাবে $\mathrm{CFC}$ অণু ভেঙে সক্রিয় ক্লোরিন ফ্রি-র্যাডিকেল $\mathrm{(Cl^\bullet)}$ উৎপন্ন করে। এই সক্রিয় ক্লোরিন পরমাণু ওজোন অণুর সাথে চেইন বিক্রিয়া ঘটিয়ে ওজোন স্তরকে ধ্বংস করে দেয়।
$\mathrm{CF_2Cl_2} \xrightarrow\{\mathrm{UV}\} \mathrm{CF_2Cl^\bullet} + \mathrm{Cl^\bullet}$
$\mathrm{Cl^\bullet} + \mathrm{O_3} \longrightarrow \mathrm{ClO^\bullet} + \mathrm{O_2}$
$\mathrm{ClO^\bullet} + \mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{Cl^\bullet} + \mathrm{O_2}$
এভাবে উৎপন্ন একটি ক্লোরিন ফ্রি-র্যাডিকেল লক্ষাধিক ওজোন অণুকে ধ্বংস করতে পারে।
উদ্দীপক হতে পাই, $\mathrm{A}$ যৌগকে জিংক $\mathrm{(Zn)}$ চূর্ণসহ পাতন করলে $\mathrm{B}$ উৎপন্ন হয়, যা এসিটিলিনের পলিমার অর্থাৎ বেনজিন $\mathrm{(C_6H_6)}$। যেহেতু ফেনলকে জিংক চূর্ণসহ পাতন করলে বেনজিন পাওয়া যায়, তাই $\mathrm{A}$ যৌগটি হলো ফেনল $\mathrm{(C_6H_5OH)}$।
ফেনল হতে বহুল ব্যবহৃত ব্যথানাশক ঔষধ অ্যাসপিরিন $\mathrm{(Aspirin)}$ প্রস্তুত করা যায়। নিচে সমীকরণসহ এর প্রস্তুতি দেওয়া হলো:
১. সোডিয়াম ফিনেট প্রস্তুতি: ফেনল তীব্র ক্ষার কস্টিক সোডার $\mathrm{(NaOH)}$ সাথে বিক্রিয়া করে সোডিয়াম ফিনেট উৎপন্ন করে।
$\mathrm{C_6H_5OH} + \mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{C_6H_5ONa} + \mathrm{H_2O}$
২. স্যালিসাইলিক এসিড প্রস্তুতি: সোডিয়াম ফিনেটকে উচ্চ চাপে $(4-7\mathrm{\ atm)}$ ও তাপমাত্রায় $(125^\circ\mathrm{C})$ কার্বন ডাইঅক্সাইডের $\mathrm{(CO_2})$ সাথে বিক্রিয়া ঘটিয়ে অম্লীয় আর্দ্রবিশ্লেষণ করলে অর্থো-হাইড্রক্সি বেনজোয়িক এসিড বা স্যালিসাইলিক এসিড উৎপন্ন হয়।
$\mathrm{C_6H_5ONa} + \mathrm{CO_2} \xrightarrow[125^\circ\mathrm{C}]\{4-7\mathrm{\ atm}\} \mathrm{C_6H_4(OH)COONa}$
$\mathrm{C_6H_4(OH)COONa} + \mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{C_6H_4(OH)COOH} + \mathrm{NaCl}$
৩. অ্যাসপিরিন প্রস্তুতি: সামান্য পরিমাণ গাঢ় সালফিউরিক এসিডের উপস্থিতিতে স্যালিসাইলিক এসিডকে ইথানয়িক অ্যানহাইড্রাইড [$\mathrm{(CH_3CO)_2O}$] দ্বারা অ্যাসিটাইলেশন করলে ব্যথানাশক অ্যাসপিরিন (২ অ্যাসিটাইলঅক্সিবেনজোয়িক এসিড) উৎপন্ন হয়।
$\mathrm{C_6H_4(OH)COOH} + \mathrm{(CH_3CO)_2O} \xrightarrow\{\mathrm{H^+}\} \mathrm{C_6H_4(OCOCH_3)COOH} + \mathrm{CH_3COOH}$
B হলো বেনজিন; এর নাইট্রেশনে C নাইট্রোবেনজিন। C-কে Sn/HCl দিয়ে বিজারণে প্রথমে অ্যানিলিনিয়াম লবণ পাওয়া যায়; ক্ষারীয় প্রক্রিয়াকরণের পর মুক্ত অ্যানিলিন D পাওয়া যায়।
মুক্ত অ্যানিলিনের ক্লোরিনেশনের সক্রিয়তা নাইট্রোবেনজিনের চেয়ে বেশি। অ্যানিলিনের –NH₂ মূলকের নাইট্রোজেনের মুক্তজোড় বলয়ের সঙ্গে সংযুগিত হয়ে অনুরণনের মাধ্যমে অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব বাড়ায়। এর অনুরণন সহযোগী গঠনগুলোতে N-এ ধনাত্মক এবং ওই অবস্থানগুলোতে ঋণাত্মক আধান দেখা যায়; তাই মূলকটি অর্থো-প্যারা নির্দেশক ও বলয় সক্রিয়কারী।
নাইট্রোবেনজিনে –NO₂ মূলক অনুরণনের মাধ্যমে বলয় থেকে ইলেকট্রন টেনে নেয়। সংশ্লিষ্ট সহযোগী গঠনগুলোতে অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ধনাত্মক আধান আসে; ফলে মূলকটি বলয় নিষ্ক্রিয়কারী ও মেটা নির্দেশক। নাইট্রোবেনজিনের ক্লোরিনেশনে তাই অধিক কঠোর শর্ত প্রয়োজন।
এই তুলনা মুক্ত অ্যানিলিনের জন্য। প্রবল অম্লীয় মাধ্যমে অ্যানিলিনিয়াম আয়ন তৈরি হলে মুক্তজোড়ের দানক্ষমতা থাকে না; তাই সেই অবস্থার সক্রিয়তা ও নির্দেশনা আলাদাভাবে বিবেচ্য।
৩. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| পাত্র | উপাদান |
|---|---|
| A | 50 mL H₂O₂ দ্রবণ |
| B | 80 mL, 0.1 M অম্লীয় K₂Cr₂O₇ দ্রবণ |
| C | 4 g লোহার আকরিক + H₂SO₄ দ্রবণ |
চিত্রে A ≡ B দ্বারা সমতুল্য পরিমাণ বোঝানো হয়েছে।
অম্লীয় মাধ্যমে বিক্রিয়া: $\mathrm{K_2Cr_2O_7+3H_2O_2+4H_2SO_4\rightarrow K_2SO_4+Cr_2(SO_4)_3+7H_2O+3O_2}$। তাই 1 mol ডাইক্রোমেটের সমতুল্য 3 mol H₂O₂।
B-তে ডাইক্রোমেট $n=0.080\times0.1=0.0080$ mol। A ও B সমতুল্য হওয়ায় 50 mL A-তে H₂O₂ $n=3\times0.0080=0.024$ mol; মোলারিটি $=0.024/0.050=0.48$ M।
H₂O₂-এর মোলার ভর 34 g mol⁻¹ ধরলে ভর-ঘনমাত্রা $0.48\times34=16.32$ g L⁻¹ বা 16,320 mg L⁻¹। দ্রবণের ঘনত্ব প্রায় 1.00 g mL⁻¹ ধরে এটি প্রায় 16,320 ppm (ভর/ভর)। ঘনত্ব $\rho$ g mL⁻¹ হলে সঠিক ভরভিত্তিক মান $16320/\rho$ ppm; উৎসে ঘনত্ব অনুল্লিখিত।
B-তে একই আয়তন ও ঘনমাত্রার অর্থাৎ 80 mL 0.1 M KMnO₄ ব্যবহার করা হচ্ছে ধরে অম্লীয় বিক্রিয়াগুলো: $\mathrm{Fe^{2+}\rightarrow Fe^{3+}+e^-}$ এবং $\mathrm{MnO_4^-+8H^++5e^-\rightarrow Mn^{2+}+4H_2O}$।
যোগে $\mathrm{MnO_4^-+5Fe^{2+}+8H^+\rightarrow Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H_2O}$। আণবিক রূপ $\mathrm{2KMnO_4+10FeSO_4+8H_2SO_4\rightarrow K_2SO_4+2MnSO_4+5Fe_2(SO_4)_3+8H_2O}$।
সকল লোহা পরিমাণগতভাবে Fe²⁺ রূপে প্রস্তুত ও টাইট্রেট হয়েছে ধরলে $n(\mathrm{Fe})=5\times0.080\times0.1=0.040$ mol; ভর $0.040\times55.85=2.234$ g। 4 g নমুনায় লোহার ভরভগ্নাংশ $2.234/4\times100=55.85\%$।
55.85% হলো উপরোক্ত শর্তে ধাতব Fe হিসেবে গণনাকৃত শতাংশ। কোন লৌহ-খনিজের বিশুদ্ধতা চাওয়া হচ্ছে তা না জানলে এটিকে সেই আকরিক-যৌগের বিশুদ্ধতা বলা যায় না। আকরিককে শুধু H₂SO₄-এ দ্রবীভূত করলেই সব লোহা Fe²⁺ হবে এমন নিশ্চয়তাও নেই; প্রয়োজনীয় বিজারণ/খনিজ-পরিচয় উৎসে অসম্পূর্ণ।
৪. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
$\mathrm{C_nH_{2n}}$ (n=4)-এর দুটি সমাণু A ও B।
$A\xrightarrow[\mathrm{Zn/H_2O}]\{\mathrm{O_3}\}C+D$
$B\xrightarrow[\mathrm{Zn/H_2O}]\{\mathrm{O_3}\}2E$
$[\text{C}-$ক্যানিজারো বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে।$]$
B-এর বিজারক ওজোনোলিসিসে একই কার্বনিল যৌগের দুই অণু পাওয়া যায়। প্রদত্ত C₄H₈ অ্যালকিনগুলোর মধ্যে এটি বিউট-২-ইন $\mathrm{CH_3CH\{=\}CHCH_3}$; E ইথান্যাল $\mathrm{CH_3CHO}$।
ইথান্যালকে জারিত করে ইথানয়িক অ্যাসিড, তারপর NaOH দিয়ে সোডিয়াম ইথানয়েট তৈরি করা হয়: $\mathrm{CH_3CHO+[O]\rightarrow CH_3COOH}$ এবং $\mathrm{CH_3COOH+NaOH\rightarrow CH_3COONa+H_2O}$।
শুষ্ক সোডিয়াম ইথানয়েট সোডালাইমের সঙ্গে উত্তপ্ত করলে ডিকার্বক্সিলেশনে মিথেন পাওয়া যায়: $\mathrm{CH_3COONa+NaOH}\xrightarrow[\Delta]\{\mathrm{CaO}\}\mathrm{CH_4+Na_2CO_3}$। মিথেনই অ্যালকেনের প্রথম সদস্য।
C ক্যানিজারো বিক্রিয়া দেয় এবং C₄H₈-এর বিজারক ওজোনোলিসিসজাত হওয়ায় C মিথান্যাল HCHO। কিন্তু এতে A বা D এককভাবে নির্ধারিত হয় না: A বিউট-১-ইন হলে D প্রোপান্যাল; A ২-মিথাইলপ্রোপিন হলে D প্রোপানোন বা অ্যাসিটোন। উৎসে এই দুই সম্ভাবনার মধ্যে পার্থক্যকারী তথ্য নেই।
মিথান্যালে α-কার্বন/α-H নেই, তাই এটি নিজের সঙ্গে অ্যালডল সংযোজন করে না। তবে α-H-যুক্ত D-এর সঙ্গে ক্রস অ্যালডলে ইলেকট্রনগ্রাহী কার্বনিল উপাদান হিসেবে অংশ নিতে পারে। সুতরাং ‘কোনো অ্যালডল বিক্রিয়াতেই অংশ নেয় না’ বলা ঠিক নয়।
D প্রোপান্যাল হলে লঘু ক্ষারে $2\mathrm{CH_3CH_2CHO}\rightarrow\mathrm{CH_3CH_2CH(OH)CH(CH_3)CHO}$, অর্থাৎ ৩-হাইড্রোক্সি-২-মিথাইলপেন্টান্যাল পাওয়া যায়। উত্তাপে পানি অপসারণে $\mathrm{CH_3CH_2CH\{=\}C(CH_3)CHO}$ হয়।
D অ্যাসিটোন হলে $2\mathrm{CH_3COCH_3}\rightarrow\mathrm{CH_3COCH_2C(OH)(CH_3)_2}$; উত্তাপে পানি অপসারণে $\mathrm{CH_3COCH\{=\}C(CH_3)_2}$ হয়। তাই D-এর উভয় সম্ভাবনাই α-H থাকার কারণে স্ব-অ্যালডল সংযোজন ও পরবর্তী ঘনীভবন দিতে পারে।
৫. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
পাত্র ০১ (A)-তে সবুজ রঙের দ্রবণ দেখানো হয়েছে।
পাত্র ০১ $\text{(A)}$: $500\text{cm}^3$সেমি মোলার $\text{NiCl}_2$ দ্রবণ;
তথ্য$-$
$E^\circ_{A^{2+}/A} = -0.62\text{V}$
$E^\circ_{X^{2+}/X} = +0.22\text{V}$
$E^\circ_{Y^{2+}/Y} = -0.80\text{V}$
FGD (Flue Gas Desulfurization) প্রক্রিয়ায় ধোঁয়ার SO₂ চুনাপাথর বা চুনের সাহায্যে অপসারণ করা হয়। সরলীকৃত শোষণ বিক্রিয়া: $\mathrm{CaCO_3+SO_2\rightarrow CaSO_3+CO_2}$।
শুষ্ক হিসাবে জারণে $\mathrm{2CaSO_3+O_2\rightarrow2CaSO_4}$। ভেজা প্রক্রিয়ায় জলসহ জারিত হয়ে জিপসাম তৈরি হয়: $\mathrm{2CaSO_3+O_2+4H_2O\rightarrow2CaSO_4\cdot2H_2O}$। অনার্দ্র CaSO₄-কে সরাসরি জিপসাম বলা ঠিক নয়।
প্রাথমিক Ni²⁺ $n_0=0.500\times0.5=0.250$ mol। চার্জ $Q=It=2\times1.5\times3600=10800$ C।
ক্যাথোডে $\mathrm{Ni^{2+}+2e^-\rightarrow Ni}$। সমস্ত চার্জ Ni জমাতে ব্যবহৃত হচ্ছে, অ্যানোড থেকে নতুন Ni²⁺ যোগ হচ্ছে না এবং আয়তন 0.500 L অপরিবর্তিত—এই শর্তে অপসারিত Ni²⁺ $n=10800/(2\times96500)=0.05596$ mol।
অবশিষ্ট ঘনমাত্রা $C=(0.250-0.05596)/0.500=0.3881$ M। এটি উপরোক্ত আদর্শ শর্তের ফল। Ni-অ্যানোড দ্রবীভূত হলে বা H₂ উৎপাদনে চার্জ ব্যয় হলে ফল বদলাবে; উৎসে তড়িৎদ্বারের প্রকৃতি ও কারেন্ট-দক্ষতা নেই।
প্রদত্ত বিভবগুলোকে একই তাপমাত্রার প্রমাণ বিজারণ বিভব ধরে পাত্রের ধাতুর জারণের জন্য $E^\circ_\mathrm{cell}=E^\circ_{A^{2+}/A}-E^\circ_{M^{2+}/M}$।
X-এর জন্য $E^\circ=-0.62-(+0.22)=-0.84$ V। তাই এই প্রমাণ-অবস্থার সরল প্রতিস্থাপন মডেলে X-এর দ্বারা A²⁺ বিজারণ অনুকূল নয়; X-পাত্র উপযুক্ত বলে গণ্য হয়।
Y-এর জন্য $E^\circ=-0.62-(-0.80)=+0.18$ V। তাই Y জারিত হয়ে A²⁺ বিজারণ ঘটাতে পারে; Y-পাত্র উপযুক্ত নয়।
এটি উৎসের সংখ্যাগুলোর আনুষ্ঠানিক বিশ্লেষণ। উৎসের দ্রবণ NiCl₂ হলেও A²⁺/A-এর −0.62 V পরিচিত Ni²⁺/Ni বিভবের সঙ্গে মেলে না। বাস্তব সংরক্ষণে সঠিক ধাতুর বিভব, ঘনমাত্রা, pH ও অন্যান্য ক্ষয়প্রক্রিয়া বিবেচনা প্রয়োজন।
৬. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| তথ্য | পাত্র ০১: A-গ্যাস | পাত্র ০২: B-গ্যাস |
|---|---|---|
| আয়তন | 1.0 dm³ | 0.35 L |
| তাপমাত্রা | 27°C | 300 K |
| চাপ | 24.63 atm | 50 atm |
| ভর | 11.0 g | 64.0 g |
$(\text {A}$ গ্যাসটি চুনাপাথরের বিয়োজনে এবং $\text{B}$ গ্যাসটি $\text{FeS}$ এর জারণে পাওয়া যায়$)$
লেড স্টোরেজ ব্যাটারি অপেক্ষা লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি বেশি সুবিধাজনক হওয়ার প্রধান কারণগুলো হলো:
১. উচ্চ শক্তি ঘনত্ব ($\text{Energy density}$): লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব অনেক বেশি, ফলে এটি আকারে ছোট ও হালকা হয়েও অনেক বেশি পরিমাণ শক্তি সরবরাহ করতে পারে।
২. উচ্চ কোষ বিভব: লেড স্টোরেজ ব্যাটারির প্রতিটি কোষের বিভব প্রায় $2.0\text{ V}$ হয়ে থাকে, যেখানে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির কোষ বিভব প্রায় $3.7\text{ V}$ পর্যন্ত হয়।
৩. দীর্ঘায়ু ও কার্যকারিতা: লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির চার্জ ধারণ ক্ষমতা বেশি এবং এটি লেড স্টোরেজ ব্যাটারির তুলনায় অধিকবার চার্জ-ডিসচার্জ ($\text{Life cycle}$) করা যায়। এর রক্ষণাবেক্ষণ খরচও তুলনামূলক কম।
FeS-এর জারণে B হলো SO₂: $\mathrm{4FeS+7O_2\rightarrow2Fe_2O_3+4SO_2}$। তাই FeS ও SO₂-এর মোল অনুপাত 1:1।
চিত্রের B-পাত্রে 350 mL গ্যাসের ভর 64.0 g। একই তাপমাত্রা, চাপ ও দশায় 250 mL নমুনা বোঝালে ভর হবে $64.0\times250/350=45.714$ g SO₂। ফলে প্রয়োজনীয় বিশুদ্ধ FeS $m=(45.714/64.0)\times87.85=62.75$ g প্রায়, বিক্রিয়ার ফলন 100% ধরে।
আদর্শ গ্যাস অনুমান করলে পৃথকভাবে $n=PV/RT=(50\times0.250)/(0.0821\times300)=0.5075$ mol এবং FeS প্রায় 44.58 g হয়; কিন্তু তা চিত্রের প্রদত্ত ভর-আয়তনকে একই সঙ্গে মানে না। STP-তে প্রায় 0.9805 g কেবল STP বলা থাকলেই প্রযোজ্য; এখানে STP ধরে নেওয়া যায় না।
প্রদত্ত 300 K, 50 atm-এ SO₂-কে এই গ্যাসীয় ভর-আয়তনসহ ধরে নেওয়া বাস্তব দশার সঙ্গে অসামঞ্জস্যপূর্ণ। তাই 62.75 g হলো উৎসের ভর-আয়তন আনুপাতিকভাবে প্রয়োগ করা শর্তাধীন ফল; নির্ভরযোগ্য ভৌত ফলের জন্য অবস্থা ও উপাত্ত সংশোধন প্রয়োজন।
চুনাপাথরের তাপীয় বিযোজনে A হলো CO₂: $\mathrm{CaCO_3\rightarrow CaO+CO_2}$। FeS-এর জারণে B হলো SO₂। প্রদত্ত উপাত্তে $Z=PV/(nRT)=PVM/(mRT)$।
A-এর জন্য, 27°C≈300 K এবং M=44 g mol⁻¹ ধরে $Z_A=(24.63\times1.0\times44)/(11.0\times0.0821\times300)=4.00$।
B-এর জন্য M=64 g mol⁻¹ ধরে $Z_B=(50\times0.35\times64)/(64.0\times0.0821\times300)=0.7105$। গাণিতিকভাবে B-তে Z<1 আকর্ষণের প্রভাব এবং A-তে Z>1 বিকর্ষণ/সসীম আয়তনের প্রভাব নির্দেশ করে—যদি প্রতিটি উপাত্ত ভৌতভাবে বৈধ হয়।
কিন্তু দুটি ভিন্ন চাপে পাওয়া একেকটি Z দিয়ে গ্যাসের সার্বজনীন তরলীকরণ-ক্রম প্রমাণ করা যায় না; তাপমাত্রা, সংকট তাপমাত্রা ও দশা-সাম্যও প্রয়োজন। এখানে 300 K-এ 50 atm SO₂-কে কেবল গ্যাস হিসেবে ধরা এবং A-এর উপাত্তও বাস্তবতার সঙ্গে সন্দেহজনক। তাই উৎসের Z-তুলনাকে শর্তাধীন আদর্শায়িত হিসাব হিসেবে দেখাতে হবে, নিশ্চিত তরলীকরণ-ক্রম হিসেবে নয়।
৭. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
ল্যাকটিক এসিডের $\mathrm{(CH_3-CH(OH)-COOH)}$ ২ নং কার্বনটি একটি কাইরাল বা অপ্রতিসম কার্বন। কারণ, এই কার্বনের সাথে চারটি ভিন্ন পরমাণু বা মূলক $\mathrm{(-H, -OH, -CH_3, -COOH)}$ যুক্ত থাকে।
কাইরাল কার্বনের উপস্থিতির কারণে ল্যাকটিক এসিড অণুটি অপ্রতিসম এবং এর দর্পণ প্রতিবিম্ব একে অপরের উপর অ-সমাপতিত $\text{(Non-superimposable)}$ হয়। অপ্রতিসমতার কারণে এটি সমতল সমবর্তিত আলোর তলকে ডানদিকে বা বামদিকে ঘুরাতে পারে। এর একটি সমাণু আলোকে ডানদিকে ঘুরায় যাকে $d-$ল্যাকটিক এসিড বলে, এবং অপরটি আলোকে বামদিকে ঘুরায় যাকে $l-$ল্যাকটিক এসিড বলে। এভাবেই কাইরাল কার্বনের উপস্থিতির কারণে ল্যাকটিক এসিড আলোক সমাণুতা প্রদর্শন করে।
উদ্দীপকের প্রবাহচিত্রটি হলো কাচ $\text{(Glass)}$ উৎপাদনের প্রক্রিয়া। এখানে চুল্লীতে সিলিকা $\mathrm{(SiO_2)}$, চুনাপাথর $\mathrm{(CaCO_3)}$, সোডাঅ্যাশ $\mathrm{(Na_2CO_3)}$ এবং কিউলেট (ভাঙ্গা কাচ) এর মিশ্রণকে উচ্চ তাপমাত্রায় $\mathrm{(1400^\circ\text{C} - 1500^\circ\text{C})}$ উত্তপ্ত করা হয়।
চুল্লীতে সংঘটিত প্রধান বিক্রিয়াসমূহ নিচে দেওয়া হলো:
১. সোডিয়াম কার্বনেট সিলিকার সাথে বিক্রিয়া করে সোডিয়াম সিলিকেট উৎপন্ন করে:
$\mathrm{Na_2CO_3 + SiO_2 \xrightarrow\{\Delta\} Na_2SiO_3 + CO_2 \uparrow}$
২. ক্যালসিয়াম কার্বনেট সিলিকার সাথে বিক্রিয়া করে ক্যালসিয়াম সিলিকেট উৎপন্ন করে:
$\mathrm{CaCO_3 + SiO_2 \xrightarrow\{\Delta\} CaSiO_3 + CO_2 \uparrow}$
৩. উৎপন্ন সোডিয়াম সিলিকেট ও ক্যালসিয়াম সিলিকেট অতিরিক্ত সিলিকার সাথে যুক্ত হয়ে কাচ বা সোডিয়াম ক্যালসিয়াম সিলিকেটের গলিত মিশ্রণ তৈরি করে:
$\mathrm{Na_2SiO_3 + CaSiO_3 + 4SiO_2 \xrightarrow\{\Delta\} Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2}$ (কাচ)
প্রবাহচিত্রের A হলো কাচ। উপযুক্তভাবে বাছাই করা কাচের বর্জ্য বা কিউলেট পুনরায় গলিয়ে কাচ তৈরিতে ব্যবহার করা যায়। রং, রাসায়নিক গঠন এবং সিরামিক/ধাতব দূষণ আলাদা করা প্রয়োজন; সব ধরনের কাচ নির্বিচারে একই মিশ্রণে ব্যবহারযোগ্য নয়।
কিউলেট ব্যবহারে নতুন সিলিকা, সোডাঅ্যাশ ও চুনাপাথরের প্রয়োজন এবং কাঁচামাল প্রস্তুতির ব্যয় কমে। আগে থেকেই কাচে রূপান্তরিত উপাদান ফের গলানোয় কাঁচা কার্বনেটের বিক্রিয়াসহ নতুন ব্যাচ তৈরির তুলনায় শক্তি সাশ্রয়ের সুযোগ থাকে; সাশ্রয়ের পরিমাণ প্রক্রিয়া ও কিউলেটের অনুপাতের ওপর নির্ভর করে।
পরিবেশগতভাবে এতে বালি ও পাথর উত্তোলন, বর্জ্য ফেলা এবং নতুন কার্বনেট বিযোজনজনিত CO₂ কমানো সম্ভব। জ্বালানি কম লাগলে সংশ্লিষ্ট নির্গমনও কমে; তবে সংগ্রহ, পরিবহন ও পুনর্গলনের প্রভাব শূন্য নয়।
তাই মাননিয়ন্ত্রিত সংগ্রহ ও পুনর্ব্যবহার কাঁচামাল ও শক্তির ব্যয় কমিয়ে অর্থনৈতিক সুবিধা দেয় এবং বর্জ্য ও সম্পদ-উত্তোলনের চাপ হ্রাস করে। নির্দিষ্ট উপাত্ত ছাড়া স্থির সাশ্রয়-শতাংশ দাবি করা সঙ্গত নয়।
৮. উদ্দীপকটি পড়ে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।
| তথ্য | পাত্র-১: A-gas | পাত্র-২: B-gas |
|---|---|---|
| ভর | 20 g | উল্লেখ নেই |
| তাপমাত্রা | 25°C | 20°C |
ইথাইনের প্রান্তীয় C–H বন্ধনের কার্বন sp সংকরিত; এতে s-চরিত্র 50%। প্রোটন ত্যাগে তৈরি অ্যাসিটাইলাইড আয়নের ঋণাত্মক আধান অধিক s-চরিত্রযুক্ত অরবিটালে তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল হয়। তাই ইথাইন অ্যালকিন ও অ্যালকেনের তুলনায় বেশি অম্লীয়।
তবে এটি খুব দুর্বল অ্যাসিড; NaNH₂-এর মতো যথেষ্ট শক্তিশালী ক্ষারের সঙ্গে $\mathrm{HC\equiv CH+NaNH_2\rightarrow HC\equiv CNa+NH_3}$ বিক্রিয়া দেয়। ধাতব সোডিয়ামের সঙ্গে H₂ উৎপাদন একটি ধাতু-অ্যাসিড বিক্রিয়া; সোডিয়াম ধাতুকে সরাসরি ‘তীব্র ক্ষার’ বলা ঠিক নয়।
উদ্দীপকে A-গ্যাসের ভর 20 g এবং তাপমাত্রা 25°C=298.15 K দেওয়া আছে, কিন্তু গ্যাসের পরিচয় বা মোলার ভর নেই। মোট স্থানান্তর গতিশক্তি $E=\frac32nRT=\frac32(20/M)\times8.314\times298.15$ J, যেখানে M-এর একক g mol⁻¹। অর্থাৎ $E\approx74365/M$ J।
প্রতি মোলের স্থানান্তর গতিশক্তি প্রায় 3718 J mol⁻¹ এবং প্রতি অণুর গড় স্থানান্তর গতিশক্তি $\frac32k_BT\approx6.175\times10^{-21}$ J। এগুলো গ্যাসের পরিচয় না জেনেও নির্ণেয়।
নির্দিষ্ট মোট গতিশক্তির জন্য M জানা প্রয়োজন। উৎসের উত্তরে A-কে CO₂ ধরা হয়েছে, কিন্তু প্রদত্ত চিত্রে তার সমর্থন নেই; তাই 20/44 mol ধরে নির্দিষ্ট মোট শক্তি নিশ্চিত করা যায় না।
পাত্র-২-এর B-গ্যাসের নাম উৎসে নেই। বাস্তব গ্যাসের সসীম আণবিক আয়তন ও আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বিবেচনায় আদর্শ $PV=nRT$-এর একটি আনুমানিক সংশোধিত রূপ হলো ভ্যান ডার ওয়ালস সমীকরণ: $\left(P+\frac{an^2}{V^2}\right)(V-nb)=nRT$।
এখানে $an^2/V^2$ আকর্ষণজনিত চাপ-সংশোধন; $nb$ হলো n mol-এর পরিহার্য আয়তন, যা অণুগুলোর জ্যামিতিক নিজস্ব আয়তনের সমান নয়। a ও b গ্যাসভেদে নির্ভরশীল।
20°C-এ B-এর জন্যও গ্যাসীয় দশায় উপযুক্ত a,b থাকলে এই মডেল প্রয়োগ করা যায়; এটি বাস্তব গ্যাসের সর্বাবস্থার নির্ভুল সমীকরণ নয়। উৎসে B-কে O₂ বা KClO₃ থেকে উৎপন্ন বলা নেই, তাই সেই পরিচয় আরোপ করা হয়নি।