ID#7118 HSC Chemistry 1st CQ (Comilla 2023)

ক) লবণ কাকে বলে?
কোনো অ্যাসিডের প্রতিস্থাপনীয় হাইড্রোজেন পরমাণু ধাতু বা ধাতুর ন্যায় ক্রিয়াকীল ধনাত্মক যৌগমূলক দ্বারা আংশিক বা সম্পূর্ণভাবে প্রতিস্থাপিত হয়ে যে নিরপেক্ষ যৌগ গঠন করে, তাকে লবণ বলা হয়।

খ) সমআয়ন প্রভাবের কারণে দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্যের বিয়োজন মাত্রা কমে যায় কেন?
কোনো দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্যের জলীয় দ্রবণে একটি সমআয়ন বিশিষ্ট তীব্র তড়িৎ বিশ্লেষ্য যোগ করলে দ্রবণে ওই সাধারণ আয়নের ঘনমাত্রা অনেক বৃদ্ধি পায়। লা-শাতেলীয়ার নীতি অনুযায়ী, এই বর্ধিত আয়নের প্রভাব প্রশমিত করার জন্য দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্যের সাম্যাবস্থা পশ্চাৎমুখী হয়। ফলে উৎপন্ন আয়নসমূহ পুনরায় যুক্ত হয়ে অবিয়োজিত অণুতে পরিণত হয়। ওসওয়াল্ডের লঘুকরণ সূত্রানুসারে, সাধারণ আয়নের উপস্থিতিতে দ্রবণের আয়নিক গুণফল ধ্রুব রাখতে দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্যের বিয়োজন হ্রাস পায়। এই কারণে সমআয়ন প্রভাবের ফলে দুর্বল তড়িৎ বিশ্লেষ্যের বিয়োজন মাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়।

গ) উদ্দীপক (i) অনুসারে কোনো রেখার তরঙ্গদৈর্ঘ্য $1875.62\text{ nm}$ হলে ইলেকট্রনটি কোন শক্তিস্তর হতে ধাপান্তরিত হলো? গাণিতিকভাবে ব্যাখ্যা করো।
উদ্দীপক (i) এ হাইড্রোজেন পরমাণুর বর্ণালীর প্যাসচেন সিরিজের কথা বলা হয়েছে।
প্যাসচেন সিরিজের জন্য নিম্ন শক্তিস্তর, $n_1 = 3$
তরঙ্গদৈর্ঘ্য, $\lambda = 1875.62\text{ nm} = 1875.62 \times 10^{-9}\text{ m} = 1.87562 \times 10^{-6}\text{ m}$
রিডবার্গ ধ্রুবক, $R_H = 1.09678 \times 10^7\text{ m}^{-1}$
ধরি, ইলেকট্রনটি উচ্চ শক্তিস্তর $n_2$ হতে ধাপান্তরিত হলো। $n_2$ এর মান নির্ণয় করতে হবে।

আমরা জানি, রিডবার্গ সমীকরণ:
$$\frac{1}{\lambda} = R_H \left( \frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2} \right)$$
$$\Rightarrow \frac{1}{1.87562 \times 10^{-6}} = 1.09678 \times 10^7 \left( \frac{1}{3^2} - \frac{1}{n_2^2} \right)$$
$$\Rightarrow 533157.03 = 1.09678 \times 10^7 \left( \frac{1}{9} - \frac{1}{n_2^2} \right)$$
$$\Rightarrow \frac{533157.03}{1.09678 \times 10^7} = \frac{1}{9} - \frac{1}{n_2^2}$$
$$\Rightarrow 0.04861 = 0.11111 - \frac{1}{n_2^2}$$
$$\Rightarrow \frac{1}{n_2^2} = 0.11111 - 0.04861$$
$$\Rightarrow \frac{1}{n_2^2} = 0.0625$$
$$\Rightarrow n_2^2 = \frac{1}{0.0625}$$
$$\Rightarrow n_2^2 = 16$$
$$\Rightarrow n_2 = \sqrt{16}$$
$$\Rightarrow n_2 = 4$$

অতএব, গাণিতিক হিসাব থেকে দেখা যাচ্ছে যে ইলেকট্রনটি ৪র্থ শক্তিস্তর ($n_2 = 4$) হতে ৩য় শক্তিস্তরে ($n_1 = 3$) ধাপান্তরিত হয়েছিল।

ঘ) উদ্দীপক (ii) এর মৌলটির সর্বশেষ শক্তিস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস পলির বর্জন নীতি সমর্থন করে কিনা? বিশ্লেষণ করো।
উদ্দীপক (ii) অনুসারে, $X^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাসের শেষ অংশটি হলো $(n - 1)d^{10}$ এবং এখানে $n = 4$।
অতএব, $X^{2+}$ আয়নের বহিঃস্থ ইলেকট্রন বিন্যাস: $(4 - 1)d^{10} = 3d^{10}$
যেহেতু এটি একটি দ্বি-ধনাত্মক আয়ন ($X^{2+}$), তাই মূল মৌল $X$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস পেতে আরও ২টি ইলেকট্রন যুক্ত করতে হবে, যা সর্বশেষ শক্তিস্তর $4s$ এ প্রবেশ করবে।
সুতরাং, উদাসীন $X$ মৌলের ইলেকট্রন বিন্যাস: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^{10}\ 4s^2$ [মৌলটি হলো দস্তা বা জিংক, $Zn(30)$]

মৌলটির সর্বশেষ বা সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তর হলো $n = 4$ অর্থাৎ $4s$ উপশক্তিস্তর। এতে ২টি ইলেকট্রন বিদ্যমান।

পলির বর্জন নীতি অনুসারে: "একটি পরমাণুতে যেকোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার ($n, l, m, s$) মান কখনো একই হতে পারে না। অন্তত একটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান অবশ্যই ভিন্ন হবে।"

$X$ মৌলের সর্বশেষ শক্তিস্তরের ($4s^2$) ইলেকট্রন দুটির কোয়ান্টাম সংখ্যার মানসমূহ নিচে বিশ্লেষণ করা হলো:

১. **১ম ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে (স্পিন ঊর্ধ্বমুখী $\uparrow$):**
* প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, $n = 4$
* সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা, $l = 0$ ($s$ উপশক্তিস্তরের জন্য)
* চৌম্বক কোয়ান্টাম সংখ্যা, $m = 0$ (যেহেতু $l = 0$)
* স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা, $s = +\frac{1}{2}$

২. **২য় ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে (স্পিন নিম্নমুখী $\downarrow$):**
* প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা, $n = 4$
* সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা, $l = 0$
* চৌম্বক কোয়ান্টাম সংখ্যা, $m = 0$
* স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা, $s = -\frac{1}{2}$

কোয়ান্টাম সংখ্যার এই মানগুলোর তুলনামূলক ছক:

ইলেক্ট্রন	n	l	m	s
১ম ইলেকট্রন	4	0	0	$+\frac{1}{2}$
২য় ইলেকট্রন	4	0	0	$-\frac{1}{2}$

**বিশ্লেষণ:**
ছক থেকে স্পষ্ট দেখা যাচ্ছে যে, সর্বশেষ শক্তিস্তরের ইলেকট্রন দুটির প্রধান ($n = 4$), সহকারী ($l = 0$) এবং চৌম্বক ($m = 0$) কোয়ান্টাম সংখ্যার মান সম্পূর্ণ একই। কিন্তু তাদের ঘূর্ণন বা স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যার ($s$) মান পরস্পরের বিপরীত, যা যথাক্রমে $+\frac{1}{2}$ এবং $-\frac{1}{2}$। অর্থাৎ, তিনটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান এক হলেও চতুর্থ কোয়ান্টাম সংখ্যাটি ভিন্ন হয়েছে।

নিচে $4s$ অরবিটালের ইলেকট্রন দুটির বিপরীতমুখী ঘূর্ণন চিত্রের মাধ্যমে দেখানো হলো:















<\text x="25" y="70" font-family="Arial" font-size="14" \text-anchor="middle" font-weight="bold">4s²
<\text x="-90" y="30" font-family="Arial" font-size="12" fill="blue">১ম ইলেকট্রন (s = +½)
<\text x="70" y="30" font-family="Arial" font-size="12" fill="red">২য় ইলেকট্রন (s = -½)



যেহেতু সর্বশেষ স্তরের দুটি ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার সেট হুবহু এক হয়নি, সেহেতু এটি পলির বর্জন নীতিকে নিখুঁতভাবে মেনে চলে।

সুতরাং, যৌক্তিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে প্রমাণিত হলো যে উদ্দীপকের $X$ মৌলটির সর্বশেষ শক্তিস্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস পলির বর্জন নীতি সম্পূর্ণ সমর্থন করে।