ID#7114 HSC Chemistry 1st CQ (Comilla 2023)

ক) অবস্থান্তর মৌল কাকে বলে?
যেসব d-ব্লক মৌলের অন্তত একটি সুস্থিত আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাসে d-অরবিটালটি আংশিকভাবে পূর্ণ থাকে (অর্থাৎ, $d^1$ থেকে $d^9$), তাদেরকে অবস্থান্তর মৌল বলা হয়।

খ) ফ্লোরিন সর্বাধিক তড়িৎ ঋণাত্মক মৌল— ব্যাখ্যা করো।
তড়িৎ ঋণাত্মকতা মূলত দুটি বিষয়ের উপর নির্ভর করে— পরমাণুর আকার এবং নিউক্লিয়াসের আধান ঘনত্ব। ফ্লোরিন ($F$) এর ইলেকট্রন বিন্যাস হলো $1s^2\ 2s^2\ 2p^5$। এটি পর্যায় সারণির ২য় পর্যায়ের ১৭ নং গ্রুপের সর্বোপরে অবস্থিত মৌল হওয়ায় এর পারমাণবিক ব্যাসার্ধ অত্যন্ত ছোট এবং যোজনী স্তর নিউক্লিয়াসের খুব কাছাকাছি থাকে। ক্ষুদ্র আকারের কারণে এর নিউক্লিয়াসের ধনাত্মক আধানের ঘনত্ব অনেক বেশি হয়, যা বন্ধন জোড় ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে আকর্ষণ করে। পলিন স্কেলে ফ্লোরিনের তড়িৎ ঋণাত্মকতার মান সর্বাপেক্ষা বেশি, যা হলো $4.0$। এই কারণেই ফ্লোরিন পর্যায় সারণির সর্বাধিক তড়িৎ ঋণাত্মক মৌল।

গ) উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির $K_p$ এবং $K_c$ এর মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করো।
উদ্দীপকের গ্যাসীয় বিক্রিয়াটি হলো: $\text{A}_2(g) + 3\text{B}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{AB}_3(g)$

ধরি, $V$ লিটার আয়তনের একটি বদ্ধ পাত্রে বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় আছে। সাম্যাবস্থায় বিক্রিয়ক ও উৎপাদসমূহের মোলার ঘনমাত্রা যথাক্রমে $[\text{A}_2]$, $[\text{B}_2]$, $[\text{AB}_3]$ এবং আংশিক চাপ যথাক্রমে $p_{\text{A}_2}$, $p_{\text{B}_2}$, $p_{\text{AB}_3}$।

ভরক্রিয়া সূত্রানুসারে, মোলার ঘনমাত্রায় সাম্যধ্রুবক:
$$K_c = \frac{[\text{AB}_3]^2}{[\text{A}_2][\text{B}_2]^3} \dots \dots (i)$$

এবং আংশিক চাপে সাম্যধ্রুবক:
$$K_p = \frac{(p_{\text{AB}_3})^2}{p_{\text{A}_2} \times (p_{\text{B}_2})^3} \dots \dots (ii)$$

আদর্শ গ্যাস সমীকরণ $PV = nRT$ হতে আমরা জানি, আংশিক চাপ $p = \frac{n}{V}RT = CRT$ [যেখানে $C = \frac{n}{V} = \text{মোলার ঘনমাত্রা}$]
অতএব, উপাদান গ্যাসগুলোর আংশিক চাপ যথাক্রমে:
$$p_{\text{A}_2} = [\text{A}_2]RT$$
$$p_{\text{B}_2} = $[\text{B}_2]RT$$
$$p_{\text{AB}_3} = [\text{AB}_3]RT$$

এখন, আংশিক চাপের এই মানগুলো $(ii)$ নং সমীকরণে বসিয়ে পাই:
$$K_p = \frac{\{[\text{AB}_3]RT\}^2}{[\text{A}_2]RT \times \{[\text{B}_2]RT\}^3}$$
$$\Rightarrow K_p = \frac{[\text{AB}_3]^2 \times (RT)^2}{[\text{A}_2]RT \times [\text{B}_2]^3 \times (RT)^3}$$
$$\Rightarrow K_p = \frac{[\text{AB}_3]^2}{[\text{A}_2][\text{B}_2]^3} \times \frac{(RT)^2}{(RT)^4}$$
$$\Rightarrow K_p = \frac{[\text{AB}_3]^2}{[\text{A}_2][\text{B}_2]^3} \times (RT)^{2-4}$$

$(i)$ নং সমীকরণ হতে $K_c$ এর মান বসিয়ে পাই:
$$K_p = K_c(RT)^{-2}$$
$$\Rightarrow K_p = \frac{K_c}{(RT)^2}$$

যেহেতু গ্যাসীয় বিক্রিয়ার মোল সংখ্যার পরিবর্তন, $\Delta n = \text{উৎপাদের মোট মোল সংখ্যা} - \text{বিক্রিয়কের মোট মোল সংখ্যা} = 2 - (1 + 3) = -2$
তাই সাধারণ সমীকরণ $K_p = K_c(RT)^{\Delta n}$ অনুসারেই উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির জন্য $K_p$ ও $K_c$ এর চূড়ান্ত সম্পর্কটি হলো: $K_p = K_c(RT)^{-2}$।

ঘ) উদ্দীপকের বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার উপর চাপ ও তাপমাত্রার প্রভাব কার্যকর হবে কিনা? विश्लेषण করো।
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি হলো একটি তাপোৎপাদী গ্যাসীয় বিক্রিয়া: $\text{A}_2(g) + 3\text{B}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{AB}_3(g); \Delta H = -\text{ve}$
লা-শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী, কোনো উভমুখী বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় থাকাকালীন তাপমাত্রা, চাপ বা ঘনমাত্রা পরিবর্তন করলে সাম্যাবস্থার অবস্থান এমনভাবে পরিবর্তিত হয় যাতে নিয়ামক পরিবর্তনের ফল প্রশমিত হয়। নিচে উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির ওপর তাপ ও চাপের প্রভাব কার্যকর হবে কি-না তা বিশ্লেষণ করা হলো:

১. **তাপমাত্রার প্রভাব:**
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটিতে $\Delta H$ এর মান ঋণাত্মক ($-\text{ve}$), যা নির্দেশ করে এটি একটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া। সম্মুখী বিক্রিয়ায় তাপ উৎপন্ন হয় এবং পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ায় তাপ শোষিত হয়। লা-শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী, এই বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থায় বাইরে থেকে তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাম্যের অবস্থান ডান থেকে বামে অর্থাৎ পশ্চাৎমুখী দিকে স্থানান্তরিত হবে। ফলে উৎপাদ $\text{AB}_3$ বিয়োজিত হয়ে পুনরায় বিক্রিয়ক $\text{A}_2$ ও $\text{B}_2$ উৎপন্ন করবে এবং উৎপাদের পরিমাণ হ্রাস পাবে। বিপরীতভাবে, তাপমাত্রা হ্রাস করলে অতিরিক্ত তাপ শোষণের জন্য সাম্যাবস্থা বাম থেকে ডানে অর্থাৎ সম্মুখী দিকে অগ্রসর হবে এবং উৎপাদ $\text{AB}_3$ এর পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে। অতএব, বিক্রিয়াটির সাম্যাবস্থার ওপর তাপমাত্রার প্রভাব সম্পূর্ণ কার্যকর।

২. **চাপের প্রভাব:**
কোনো গ্যাসীয় বিক্রিয়ায় সাম্যাবস্থার ওপর চাপের প্রভাব থাকার পূর্বশর্ত হলো বিক্রিয়ক ও উৎপাদের মোট মোল সংখ্যার পার্থক্য থাকতে হবে (অর্থাৎ, $\Delta n \neq 0$ হতে হবে)।
উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি লক্ষ্য করলে দেখা যায়:
বিক্রিয়কের মোট মোল সংখ্যা = $1 + 3 = 4\text{ mol}$
উৎপাদের মোট মোল সংখ্যা = $2\text{ mol}$
যেহেতু বিক্রিয়াটি ঘটলে মোট মোল সংখ্যা বা আয়তন হ্রাস পায় ($4\text{ mol} > 2\text{ mol}$), সেহেতু লা-শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী সাম্যাবস্থায় চাপ বৃদ্ধি করলে সিস্টেমের ভেতরের চাপ কমানোর জন্য সাম্যের অবস্থান বেশি মোলের দিক থেকে কম মোলের দিকে অর্থাৎ বাম থেকে ডানে (সম্মুখমুখী) স্থানান্তরিত হবে। এর ফলে উৎপাদ $\text{AB}_3$ উৎপাদনের হার বৃদ্ধি পাবে। অন্যদিকে, চাপ হ্রাস করলে সাম্যাবস্থা ডান থেকে বামে (পশ্চাৎমুখী) সরে যাবে এবং উৎপাদের পরিমাণ কমে যাবে। অতএব, বিক্রিয়াটির সাম্যাবস্থার ওপর চাপের প্রভাবও অত্যন্ত সক্রিয়ভাবে কার্যকর।

সামগ্রিক বিশ্লেষণে দেখা যায় যে, উদ্দীপকের বিক্রিয়াটির সাম্যাবস্থায় তাপমাত্রা হ্রাস করলে এবং চাপ বৃদ্ধি করলে সম্মুখ বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পায়। সুতরাং, বিক্রিয়াটির সাম্যাবস্থার ওপর তাপমাত্রা ও চাপ উভয়ের প্রভাবই অত্যন্ত কার্যকর।