ID#7113 HSC Chemistry 1st CQ (Comilla 2023)

ক) পোলারায়ন কাকে বলে?
কোনো অ্যানায়নের দিকে ক্যাটায়নের আকর্ষণ শক্তির কারণে অ্যানায়নের ইলেকট্রন মেঘের যে বিকৃতি ঘটে, তাকে পোলারায়ন বা অ্যানায়নের বিকৃতি বলা হয়।

খ) সোডিয়ামের দ্বিতীয় আয়নিকরণ শক্তি বেশি কেন?
সোডিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: $Sb(11) = 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^1$। এর সর্ববহিঃস্থ স্তর থেকে ১টি ইলেকট্রন অপসারিত হলে $Na^+$ আয়ন গঠিত হয়, যার ইলেকট্রন বিন্যাস ($1s^2\ 2s^2\ 2p^6$) নিষ্ক্রিয় গ্যাস নিয়নের মতো অত্যন্ত সুস্থিত হয়। এই সুস্থিত অষ্টক কাঠামো থেকে ২য় ইলেকট্রনটি অপসারণ করতে অত্যন্ত উচ্চ শক্তির প্রয়োজন হয়। তাছাড়া $Na^+$ আয়নে প্রোটন সংখ্যা (১১) ইলেকট্রন সংখ্যা (১০) অপেক্ষা বেশি হওয়ায় নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বল অনেক বৃদ্ধি পায়। এই কারণে সোডিয়ামের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি কম হলেও দ্বিতীয় আয়নিকরণ শক্তির মান অনেক বেশি হয়।

গ) খাদ্য সংরক্ষকটির প্রস্তুতি সমীকরণসহ লেখো।
উদ্দীপকে বর্ণিত 'খেজুরের রস' এর প্রাকৃতিক ফার্মেন্টেশন বা গাঁজন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উৎপন্ন খাদ্য সংরক্ষক 'A' যৌগটি হলো ইথানয়িক অ্যাসিড বা ভিনেগার ($CH_3COOH$)। নিচে এর বাণিজ্যিক প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার সমীকরণসমূহ ব্যাখ্যা করা হলো:

১. **মল্ট ভিনেগার বা স্টার্চ থেকে প্রস্তুতি:**
খেজুরের রসে উপস্থিত শর্করা বা স্টার্চকে প্রথমে জাইমেজ এনজাইমের উপস্থিতিতে অ্যালকোহলে রূপান্তরিত করা হয়। এরপর উৎপন্ন লঘু ইথানলকে মাইকোডার্মা অ্যাসিটি নামক ব্যাকটেরিয়ার উপস্থিতিতে বাতাসের অক্সিজেন দ্বারা জারিত করলে ইথানয়িক অ্যাসিড বা ভিনেগার প্রস্তুত হয়।

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{Zymase}} 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2$$
$$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{Mycoderma aceti}} \text{CH}_3\text{COOH} + \text{H}_2\text{O}$$

২. **শিল্পোৎপাদন পদ্ধতি (অ্যাসিটিলিন হতে):**
শিল্পক্ষেত্রে মার্কারি সালফেট ($2\%\ \text{HgSO}_4$) ও লঘু সালফিউরিক অ্যাসিড ($20\%\ \text{H}_2\text{SO}_4$) এর উপস্থিতিতে অ্যাসিটিলিন গ্যাসে পানি সংযোগ করলে ইথান্যাল উৎপন্ন হয়। উৎপন্ন ইথান্যালকে ম্যাঙ্গানিজ অ্যাসিটেট— $\text{(CH}_3\text{COO)}_2\text{Mn}$ প্রভাবকের উপস্থিতিতে $60^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় বায়ু দ্বারা জারিত করে ইথানয়িক অ্যাসিড বা ভিনেগার প্রস্তুত করা হয়।

$$\text{HC}\equiv\text{CH} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[60^\circ\text{C}]{2\% \text{HgSO}_4, 20\% \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{CHO}$$
$$2\text{CH}_3\text{CHO} + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{(CH}_3\text{COO)}_2\text{Mn}, 60^\circ\text{C}} 2\text{CH}_3\text{COOH}$$

ঘ) A যৌগটির খাদ্য সংরক্ষক হিসেবে উপযুক্ততা বিশ্লেষণ করো।
উদ্দীপকের 'A' যৌগটি (ইথানয়িক অ্যাসিডের $4\%-6\%$ জলীয় দ্রবণ বা ভিনেগার) একটি অত্যন্ত উপযুক্ত, নিরাপদ ও পরিবেশবান্ধব প্রাকৃতিক খাদ্য সংরক্ষক। খাদ্যদ্রব্যে ব্যাকটিরিয়া, মোল্ড বা অণুজীবের আক্রমণ প্রতিরোধ করে খাদ্যকে দীর্ঘকাল তাজা রাখতে এটি অনন্য ভূমিকা পালন করে। নিচে এর উপযুক্ততার গাণিতিক ও রাসায়নিক কার্যপদ্ধতি বিশ্লেষণ করা হলো:

১. **\text{\pH} হ্রাসের মাধ্যমে পরিবেশ সৃষ্টি:**
ভিনেগার মূলত একটি দুর্বল জৈব অ্যাসিড। জলীয় দ্রবণে এটি আংশিক বিয়োজিত হয়ে প্রোটন বা হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$) এবং অ্যাসিটেট আয়ন উৎপন্ন করে।
$$\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$$
খাদ্যে ভিনেগার যোগ করলে মুক্ত $H^+$ আয়নের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায়, যার ফলে খাদ্যের \text{\pH} মান কমে $4.5$ এর নিচে চলে আসে। বেশিরভাগ ক্ষতিকর ব্যাকটেরিয়া এবং অণুজীবের বেঁচে থাকার জন্য অনুকূল \text{\pH} হলো $6.5-7.5$। তীব্র অম্লীয় পরিবেশে ($pH < 4.5$) ব্যাকটেরিয়ার এনজাইমগুলো নিষ্ক্রিয় হয়ে পড়ে এবং তাদের বংশবৃদ্ধি সম্পূর্ণ বন্ধ হয়ে যায়।

২. **কোষ প্রাচীর ভেদ ও অণুজীব ধ্বংস:**
অবিয়োজিত মৃদু ইথানয়িক অ্যাসিড অণুগুলো অণুজীবের লিপিড সমৃদ্ধ কোষ প্রাচীর ভেদ করে সহজেই ভেতরে প্রবেশ করতে পারে। ব্যাকটেরিয়ার কোষের অভ্যন্তরীণ \text{\pH} সাধারণত নিরপেক্ষ বা $7.0$ এর কাছাকাছি থাকে। ভিনেগার ভেতরে প্রবেশ করে বিয়োজিত হয়ে প্রোটন ($H^+$) মুক্ত করে, যা কোষের ভেতরের পিএইচ দ্রুত কমিয়ে দেয়। অণুজীব তখন এই অতিরিক্ত প্রোটনকে বাইরে বের করে দেওয়ার জন্য কোষের বিপুল শক্তি (ATP) ব্যয় করে ফেলে। শক্তির ঘাটতি এবং অভ্যন্তরীণ অম্লতার কারণে ব্যাকটেরিয়ার কোষ প্রাচীর ফেটে যায় ও অণুজীবটি মারা যায়।

৩. **নিরাপত্তা ও পুষ্টিগুণ রক্ষা:**
রাসায়নিক সংরক্ষকগুলোর মতো ভিনেগারের কোনো ক্ষতিকর পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া নেই। এটি মানবদেহের জন্য সম্পূর্ণ নিরাপদ এবং হজমে সহায়তা করে। এটি খাদ্যের জারণ প্রক্রিয়া ধীর করে পুষ্টি উপাদান, স্বাদ ও গন্ধকে অপরিবর্তিত রাখতে অত্যন্ত কার্যকর ভূমিকা পালন করে।

অতএব, অম্লীয় পরিবেশ সৃষ্টি এবং অণুজীবের বিপাকীয় প্রক্রিয়া ধ্বংস করার সুনির্দিষ্ট ক্ষমতার কারণে 'A' যৌগটি অর্থাৎ ভিনেগার খাদ্য সংরক্ষক হিসেবে অত্যন্ত উপযুক্ত ও ফলপ্রসূ।