ID#7102 HSC Chemistry 1st CQ (Sylhet 2023)

ক) IR-রশ্মির তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের ব্যাপ্তি কত?

ইনফ্রারেড বা অবলোহিত (IR) রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ব্যাপ্তি সাধারণত $780 \text{ nm}$ হতে $1 \text{ mm}$ (অথবা $0.78 \text{ \mu m}$ হতে $1000 \text{ \mu m}$) পর্যন্ত হয়ে থাকে।

খ) $\text{FeCl}_2$ এর গলনাঙ্ক $\text{FeCl}_3$ অপেক্ষা বেশি কেন?

ধাতব হ্যালাইডসমূহের গলনাঙ্ক ক্যাটায়নের পোলারায়ন ক্ষমতার ওপর নির্ভর করে, যা ফাজানের নীতি (Fajans' Rules) দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়। ফাজানের নীতি অনুযায়ী, অ্যানায়ন এক হলেও ক্যাটায়নের আধান বা চার্জ যত বেশি হয় এবং আকার যত ছোট হয়, তার পোলারায়ন ক্ষমতা তত বৃদ্ধি পায়। ক্যাটায়নের পোলারায়ন ক্ষমতা বৃদ্ধি পেলে যৌগের মধ্যে সমযোজী বৈশিষ্ট্য বাড়ে এবং গলনাঙ্ক হ্রাস পায়।

$\text{FeCl}_2$ যৌগে আয়রনের জারণ অবস্থা $\text{Fe}^{2+}$ এবং $\text{FeCl}_3$ যৌগে জারণ অবস্থা $\text{Fe}^{3+}$।
১. $\text{Fe}^{3+}$ আয়নের চার্জ $\text{Fe}^{2+}$ অপেক্ষা বেশি এবং এর আকার $\text{Fe}^{2+}$ অপেক্ষা ছোট।
২. ফলে $\text{Fe}^{3+}$ এর আধান ঘনত্ব ও পোলারায়ন ক্ষমতা $\text{Fe}^{2+}$ এর তুলনায় অনেক বেশি হয়। উচ্চ পোলারায়ন ক্ষমতার কারণে $\text{FeCl}_3$ যৌগে ক্লোরাইড আয়নের ইলেকট্রন মেঘ বেশি বিকৃত হয়, যার ফলে এতে সমযোজী বৈশিষ্ট্য ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়।
৩. অন্যদিকে, কম পোলারায়নের কারণে $\text{FeCl}_2$ যৌগে আয়নিক বৈশিষ্ট্য প্রবল থাকে। আয়নিক বন্ধন সমযোজী বন্ধন অপেক্ষা অনেক বেশি দৃঢ় হওয়ায় $\text{FeCl}_2$ এর কেলাস ভাঙতে বেশি তাপের প্রয়োজন হয়।

অতএব, সমযোজী বৈশিষ্ট্যের আধিক্যের কারণে $\text{FeCl}_3$ এর গলনাঙ্ক কমে যায় এবং আয়নিক প্রকৃতির জন্য $\text{FeCl}_2$ এর গলনাঙ্ক বেশি হয়।

গ) উদ্দীপকের 'A' পাত্রের দ্রবণের অ্যানায়নটি শনাক্তকরণ পরীক্ষা ব্যাখ্যা করো।

উদ্দীপকের 'A' পাত্রে $\text{NaCl}$ এর দ্রবণ রয়েছে। এই দ্রবণের অ্যানায়নটি হলো ক্লোরাইড আয়ন ($\text{Cl}^-$)। নিচে ক্লোরাইড আয়ন শনাক্তকরণের ল্যাবরেটরি পরীক্ষা ও রাসায়নিক সমীকরণ ব্যাখ্যা করা হলো:

সিলভার নাইট্রেট ($\text{AgNO}_3$) পরীক্ষা:
১. কার্যপদ্ধতি: একটি টেস্টটিউবে 'A' পাত্রের মূল দ্রবণের ২-৩ $\text{mL}$ নিয়ে তাতে কয়েক ফোঁটা সিলভার নাইট্রেট ($\text{AgNO}_3$) দ্রবণ যোগ করা হয়।
২. পর্যবেক্ষণ: দ্রবণ যোগ করার সাথে সাথে টেস্টটিউবে সিলভার ক্লোরাইডের ($\text{AgCl}$) দধির মতো ঘন সাদা অধঃক্ষেপ উৎপন্ন হয়।
$\text{NaCl}(aq) + \text{AgNO}_3(aq) \rightarrow \text{AgCl}(s) \downarrow \text{ (সাদা অধঃক্ষেপ)} + \text{NaNO}_3(aq)$

৩. নিশ্চিতকরণ পরীক্ষা: প্রাপ্ত সাদা অধঃক্ষেপযুক্ত দ্রবণে অতিরিক্ত অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড ($\text{NH}_4\text{OH}$) দ্রবণ যোগ করলে অধঃক্ষেপটি দ্রবীভূত হয়ে সম্পূর্ণ পরিষ্কার ও স্বচ্ছ দ্রবণ তৈরি করে। এতে ডাইঅ্যামিন সিলভার(I) ক্লোরাইড নামক একটি দ্রবণীয় জটিল যৌগ উৎপন্ন হয়।
$\text{AgCl}(s) + 2\text{NH}_4\text{OH}(aq) \rightarrow [\text{Ag(NH}_3)_2]\text{Cl}(aq) + 2\text{H}_2\text{O}(l)$

এই পরিষ্কার দ্রবণে পুনরায় লঘু নাইট্রিক অ্যাসিড ($\text{HNO}_3$) যোগ করলে জটিল যৌগটি ভেঙে গিয়ে আবার সিলভার ক্লোরাইডের সাদা অধঃক্ষেপ ফিরে আসে। এই পরীক্ষা দ্বারা উদ্দীপকের দ্রবণে ক্লোরাইড আয়নের ($\text{Cl}^-$) উপস্থিতি নিশ্চিতভাবে প্রমাণিত হয়।

ঘ) উদ্দীপকের 'A' ও 'B' পাত্রের দ্রবণ মিশ্রিত করলে অধঃক্ষেপ উৎপন্ন হবে কি না দ্রাব্যতার নীতির আলোকে যাচাই করো।

দ্রাব্যতার নীতি অনুসারে, কোনো দ্রবণে আয়নসমূহের মোলার ঘনমাত্রার গুণফল তথা আয়নিক গুণফল ($K_{ip}$) যদি ওই তাপমাত্রায় লবণটির দ্রাব্যতা গুণফল ($K_{sp}$) অপেক্ষা বেশি হয় ($K_{ip} > K_{sp}$), তবেই দ্রবণে অধঃক্ষেপ উৎপন্ন হয়।

উদ্দীপক অনুসারে:
'A' পাত্রের $\text{NaCl}$ দ্রবণের আয়তন, $V_1 = 25 \text{ mL}$ এবং ঘনমাত্রা, $M_1 = 0.03 \text{ M}$
'B' পাত্রের $\text{AgNO}_3$ দ্রবণের আয়তন, $V_2 = 15 \text{ mL}$ এবং ঘনমাত্রা, $M_2 = 0.02 \text{ M}$

পাত্র দুটি মিশ্রিত করলে সম্ভাব্য উৎপন্ন স্বল্প দ্রবণীয় লবণটি হলো সিলভার ক্লোরাইড ($\text{AgCl}$)।
মিশ্রণের মোট আয়তন, $V = V_1 + V_2 = 25 \text{ mL} + 15 \text{ mL} = 40 \text{ mL}$

মিশ্রণে সিলভার আয়নের ঘনমাত্রা $[\text{Ag}^+]$ নির্ণয়:
$\text{AgNO}_3$ এর বিয়োজনে $\text{Ag}^+$ আয়ন পাওয়া যায়। লঘুকরণ সূত্রানুসারে:
$V_2 M_2 = V [\text{Ag}^+]$
$=> 15 \times 0.02 = 40 \times [\text{Ag}^+]$
$=> 0.3 = 40 \times [\text{Ag}^+]$
$=> [\text{Ag}^+] = \frac{0.3}{40} = 0.0075 \text{ M} = 7.5 \times 10^{-3} \text{ M}$

মিশ্রণে ক্লোরাইড আয়নের ঘনমাত্রা $[\text{Cl}^-]$ নির্ণয়:
$\text{NaCl}$ এর বিয়োজনে $\text{Cl}^-$ আয়ন পাওয়া যায়। লঘুকরণ সূত্রানুসারে:
$V_1 M_1 = V [\text{Cl}^-]$
$=> 25 \times 0.03 = 40 \times [\text{Cl}^-]$
$=> 0.75 = 40 \times [\text{Cl}^-]$
$=> [\text{Cl}^-] = \frac{0.75}{40} = 0.01875 \text{ M} = 1.875 \times 10^{-2} \text{ M}$

$\text{AgCl}$ লবণের আয়নিক গুণফল ($K_{ip}$) গণনা:
$K_{ip} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-]$
$=> K_{ip} = (7.5 \times 10^{-3}) \times (1.875 \times 10^{-2})$
$=> K_{ip} = 1.40625 \times 10^{-4}$

দেওয়া আছে, $25^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় $\text{AgCl}$ এর দ্রাব্যতা গুণফল, $K_{sp} = 1.8 \times 10^{-10}$

দ্রাব্যতার নীতির আলোকে যাচাই ও সিদ্ধান্ত:
গণনাকৃত মান তুলনা করে দেখা যায় যে,
$K_{ip} (1.40625 \times 10^{-4}) > K_{sp} (1.8 \times 10^{-10})$

যেহেতু মিশ্রণে সিলভার ক্লোরাইডের আয়নদ্বয়ের ঘনমাত্রার গুণফল (আয়নিক গুণফল) তার দ্রাব্যতা গুণফল অপেক্ষা অনেক বেশি, সেহেতু দ্রবণটি অতিপৃক্ত অবস্থায় পৌঁছাবে।

উত্তর: অতএব, 'A' ও 'B' পাত্রের দ্রবণ মিশ্রিত করলে মিশ্রণে $\text{AgCl}$ এর সাদা অধঃক্ষেপ উৎপন্ন হবে।