ID#7144 HSC Chemistry 1st CQ (Chittagong 2023)
MS Word Writing Guide
১.
প্রথমে উপরের COPY বাটনে ক্লিক করুন।
২.
MS Word-এ গিয়ে Ctrl + V দিয়ে পেস্ট করুন।
৩.
সমীকরণটি সিলেক্ট করে কিবোর্ডে Alt + = চাপুন।
Shortcut: Alt and equal key
৪.
এরপর ডানদিকের ড্রপডাউন থেকে Professional সিলেক্ট করলেই গণিত সুন্দর দেখাবে।
| মৌল | যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস |
|---|---|
| A | $(n-1)d^6 ns^2$ |
| B | $(n-1)d^{10} ns^1$ |
[এখানে n এর সর্বনিম্ন মান প্রযোজ্য]
ক) গ্রিন কেমিস্ট্রি কী?
খ) কক্ষ তাপমাত্রায় $H_2O$ তরল হলেও $H_2S$ গ্যাস— ব্যাখ্যা করো।
গ) B একটি অবস্থান্তর ধাতু— ব্যাখ্যা করো।
ঘ) $[A(CN)_6]^{3-}$ ও $[A(CN)_6]^{4-}$ আয়নদ্বয়ের মধ্যে কোনটি ডায়াম্যাগনেটিক? বিশ্লেষণ করো।
ব্যাখ্যা
ক) গ্রিন কেমিস্ট্রি কী?
রাসায়নিক দ্রব্যের উৎপাদন ও ব্যবহারের ক্ষেত্রে ক্ষতিকর ও বর্জ্য পদার্থ তৈরি না করে পরিবেশবান্ধব, নিরাপদ ও বিকল্প পদ্ধতি ব্যবহারের রসায়নকে গ্রিন কেমিস্ট্রি বা সবুজ রসায়ন বলে।
খ) কক্ষ তাপমাত্রায় $\text{H}_2\text{O}$ তরল হলেও $\text{H}_2\text{S}$ গ্যাস— ব্যাখ্যা করো।
কক্ষ তাপমাত্রায় $\text{H}_2\text{O}$ তরল কিন্তু $\text{H}_2\text{S}$ গ্যাসীয় হওয়ার মূল কারণ হলো কেন্দ্রীয় পরমাণু দুটির তড়িৎ ঋণাত্মকতা এবং হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের ক্ষমতার তারতম্য।
পানির অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু অক্সিজেনের ($\text{O}$) আকার অত্যন্ত ছোট এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতার মান অনেক বেশি ($3.5$)। ফলে $\text{H}_2\text{O}$ অণুতে তীব্র পোলারিটির সৃষ্টি হয় এবং পানির অণুসমূহ পরস্পরের সাথে শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে সুসংবদ্ধ গুচ্ছ আকারে অবস্থান করে। এই বন্ধন ভাঙতে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়, তাই সাধারণ তাপমাত্রায় পানি তরল থাকে।
পক্ষান্তরে, হাইড্রোজেন সালফাইডের কেন্দ্রীয় পরমাণু সালফারের ($\text{S}$) আকার বড় এবং এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা অনেক কম ($2.5$), যা হাইড্রোজেনের ($2.1$) প্রায় কাছাকাছি। ফলে $\text{H}_2\text{S}$ অণুর পোলারিটি অত্যন্ত নগণ্য এবং এরা হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনে সম্পূর্ণ অসমর্থ। এদের অণুগুলোর মধ্যে কেবল দুর্বল ভ্যানডার ওয়ালস আকর্ষণ বল কার্যকর থাকে।
উত্তর: $\text{H}_2\text{S}$ এর আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল অত্যন্ত দুর্বল হওয়ায় সামান্য তাপশক্তি তথা কক্ষ তাপমাত্রাতেই এর অণুগুলো বিচ্ছিন্ন হয়ে পড়ে এবং এটি গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।
গ) B একটি অবস্থান্তর ধাতু— ব্যাখ্যা করো।
উদ্দীপকে B মৌলটির যোজনী স্তরের সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস দেওয়া আছে: $(n-1)d^{10} ns^1$
যেহেতু $d$ অরবিটালের উপস্থিতি $n \ge 4$ এর জন্য ঘটে, তাই $n$ এর সর্বনিম্ন মান হবে $4$।
মানটি সমীকরণে বসিয়ে B মৌলটির বাস্তব ইলেকট্রন বিন্যাস পাই:
$(4-1)d^{10} 4s^1 \rightarrow 3d^{10} 4s^1$
এটি হলো পারমাণবিক সংখ্যা ২৯ বিশিষ্ট মৌল কপার ($\text{Cu}$) এর ইলেকট্রন বিন্যাস।
অবস্থান্তর ধাতুর আধুনিক সংজ্ঞামতে— যেসব $d$-ব্লক মৌলের অন্তত একটি সুস্থিত আয়নে $d$ অরবিটালটি ইলেকট্রন দ্বারা আংশিকভাবে পূর্ণ (অর্থাৎ, $d^1$ থেকে $d^9$ কাঠামো) থাকে, তাদেরকে অবস্থান্তর মৌল বা অবস্থান্তর ধাতু বলে।
নিচে কপার ($\text{Cu}$) এর সাধারণ ও সুস্থিত আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস বিশ্লেষণের মাধ্যমে এর অবস্থান্তর বৈশিষ্ট্য পুঙ্খানুপুঙ্খ ব্যাখ্যা করা হলো:
১. কপার পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস:
$_{29}\text{Cu} \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$
কপার পরমাণুর স্বাভাবিক অবস্থায় $3d$ অরবিটালটি সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ ($3d^{10}$) থাকায় এটি সাধারণ $d$-ব্লক মৌল হিসেবে আত্মপ্রকাশ করে।
২. সুস্থিত আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস বিশ্লেষণ:
কপার প্রধানত দুটি আয়ন গঠন করে: কিউপ্রাস ($\text{Cu}^+$) এবং কিউপ্রিক ($\text{Cu}^{2+}$)। এর মধ্যে জলীয় দ্রবণে সবচেয়ে সাধারণ ও সুস্থিত আয়নটি হলো $\text{Cu}^{2+}$ আয়ন।
$\text{Cu}^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস নিম্নরূপ:
$\text{Cu}^{2+} \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^9$
৩. অবস্থান্তরতার মেকানিজম:
$\text{Cu}^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস লক্ষ্য করলে দেখা যায়, এর সর্ববহিঃস্থ $3d$ অরবিটালটি আংশিকভাবে পূর্ণ অর্থাৎ $3d^9$ কাঠামো বিশিষ্ট। যেহেতু সুস্থিত আয়নে $3d$ অরবিটালটি অপূর্ণ বা আংশিক পূর্ণ থাকে, সেহেতু কপার অবস্থান্তর ধাতুর সুনির্দিষ্ট শর্তটি অবিকল পূরণ করে। আংশিক পূর্ণ $3d$ অরবিটালের উপস্থিতির কারণেই কপার পরিবর্তনশীল জারণ অবস্থা, রঙিন যৌগ গঠন এবং জটিল আয়ন তৈরির মতো অনন্য অবস্থান্তর বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
উত্তর: অতএব, সুস্থিত আয়নে ($\text{Cu}^{2+}$) আংশিক পূর্ণ $d$ অরবিটালের ($3d^9$) উপস্থিতির সুনির্দিষ্ট তাত্ত্বিক প্রমাণের ভিত্তিতে বলা যায় যে, B একটি অবস্থান্তর ধাতু।
ঘ) $[\text{A}(\text{CN})_6]^{3-}$ ও $[\text{A}(\text{CN})_6]^{4-}$ আয়নদ্বয়ের মধ্যে কোনটি ডায়াম্যাগনেটিক? विश्लेषण করো।
'গ' এর নিয়মানুযায়ী $n$ এর সর্বনিম্ন মান $4$ হলে A মৌলটির যোজনী স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস হবে:
$(4-1)d^6 4s^2 \rightarrow 3d^6 4s^2$
এটি হলো পারমাণবিক সংখ্যা ২৬ বিশিষ্ট মৌল আয়রন বা লোহা ($\text{Fe}$)।
সুতরাং উদ্দীপকের জটিল আয়ন দুটি হলো যথাক্রমে ফেরিসায়ানাইড $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$ এবং ফেরোসায়ানাইড $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}$।
চৌম্বক ধর্মের নিয়মানুযায়ী— কোনো পরমাণু বা আয়নের যোজনী স্তরে যদি কোনো অযুগ্ম বা বেজোড় ইলেকট্রন না থাকে (সব ইলেকট্রন জোড়াবদ্ধ), তবে সেটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা বিকর্ষিত হয় এবং তাকে ডায়াম্যাগনেটিক (Diamagnetic) বলে। আর যদি বেজোড় ইলেকট্রন থাকে, তবে তা প্যারাম্যাগনেটিক হয়।
নিচে আয়ন দুটির কেন্দ্রীয় $\text{Fe}$ এর জারণ অবস্থা ও লিগ্যান্ড মেকানিজম পুঙ্খানুপুঙ্খ গাণিতিক ও তাত্ত্বিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে উপস্থাপন করা হলো:
১. $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}$ আয়নের বিশ্লেষণ:
ধরি, $\text{Fe}$ এর জারণ সংখ্যা $= x$
সায়ানাইড ($\text{CN}$) এর জারণ সংখ্যা $=-1$
$=> x + (-1) \times 6 = -4$
$=> x - 6 = -4$
$=> x = +2$
এখানে কেন্দ্রীয় আয়নটি হলো $\text{Fe}^{2+}$।
$\text{Fe}$ এর সাধারণ ইলেকট্রন বিন্যাস: $_{26}\text{Fe} \rightarrow [Ar] 3d^6 4s^2$
$\text{Fe}^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস: $\text{Fe}^{2+} \rightarrow [Ar] 3d^6 4s^0 4p^0$
$\text{Fe}^{2+}$ এর $3d$ অরবিটালের হুন্ডের নীতি অনুযায়ী সাধারণ বিন্যাস:
| ↑↓ | ↑ | ↑ | ↑ | ↑ |
লিগ্যান্ডের প্রভাব মেকানিজম:
সায়ানাইড ($\text{CN}^-$) একটি অত্যন্ত শক্তিশালী লিগ্যান্ড (Strong-field ligand)। জটিল আয়ন গঠনকালে $\text{CN}^-$ এর তীব্র প্রভাবে $3d$ অরবিটালের বেজোড় ইলেকট্রনগুলো হুন্ডের নীতি লঙ্ঘন করে জোরপূর্বক জোড়াবদ্ধ (Pairing) হতে বাধ্য হয়।
$\text{CN}^-$ এর উপস্থিতিতে পুনর্সজ্জিত $\text{Fe}^{2+}$ এর $3d$ বিন্যাস:
| ↑↓ | ↑↓ | ↑↓ |
পুনর্সজ্জিত হওয়ার পর দেখা যাচ্ছে যে, $3d$ অরবিটালের ৬টি ইলেকট্রনই সম্পূর্ণরূপে জোড়াবদ্ধ অবস্থায় রয়েছে এবং এখানে কোনো বেজোড় ইলেকট্রন নেই (অযুগ্ম ইলেকট্রন সংখ্যা, $n = 0$)।
২. $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$ আয়নের বিশ্লেষণ:
একইভাবে, $x + (-1) \times 6 = -3 \Rightarrow x = +3$। এখানে কেন্দ্রীয় আয়নটি হলো $\text{Fe}^{3+}$।
$\text{Fe}^{3+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস: $\text{Fe}^{3+} \rightarrow [Ar] 3d^5 4s^0 4p^0$
$\text{Fe}^{3+}$ এর $3d$ অরবিটালের সাধারণ বিন্যাস:
| ↑ | ↑ | ↑ | ↑ | ↑ |
শক্তিশালী লিগ্যান্ড $\text{CN}^-$ এর উপস্থিতিতে পুনর্সজ্জিত $\text{Fe}^{3+}$ এর $3d$ বিন্যাস:
| ↑↓ | ↑↓ | ↑ |
পুনর্সজ্জিতকরণের পরেও দেখা যাচ্ছে যে, $3d$ অরবিটালে ১টি বেজোড় ইলেকট্রন অক্ষত অবস্থায় রয়ে গেছে (অযুগ্ম ইলেকট্রন সংখ্যা, $n = 1$)।
চিত্র: শক্তিশালী সায়ানাইড লিগ্যান্ডের প্রভাবে আয়নদ্বয়ের $3d$ অরবিটালের ইলেকট্রন জোড়াবদ্ধকরণ ও চৌম্বক ধর্ম নির্ধারণ।
গাণিতিক সিদ্ধান্ত:
যেহেতু $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}$ আয়নের সর্ববহিঃস্থ স্তরের সমস্ত ইলেকট্রন জোড়াবদ্ধ এবং এতে কোনো অয়ুগ্ম বা বেজোড় ইলেকট্রন নেই, তাই এটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা মৃদু বিকর্ষিত হবে।
অতএব, সুনির্দিষ্ট কোয়ান্টাম মেকানিজম বিশ্লেষণের ভিত্তিতে এটি প্রমাণিত হয় যে, উদ্দীপকের আয়নদ্বয়ের মধ্যে $[\text{A}(\text{CN})_6]^{4-}$ বা $[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{4-}$ আয়নটি ডায়াম্যাগনেটিক এবং অন্য আয়নটি প্যারাম্যাগনেটিক।
Resource Details
| Exam | HSC |
| Subject | Chemistry 1st paper |
| Chapter | 3 |
| Board | Chittagong |
| Year | 2023 |
Discussion — HSC Chemistry 1st CQ (Chittagong 2023)
No discussion yet. Be the first to post a comment!