ID#7148 HSC Chemistry 1st CQ (Barisal 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 | ইলেকট্রন বিন্যাস |
|---|---|
| D | $1s^1$ |
| X | $He[2s^2 2p^4]$ |
| G | $He[2s^2 2p^5]$ |
| E | $Ne[3s^1]$ |
[এখানে D, X, G, E মৌলের প্রতীকের প্রচলিত অর্থ বহন করে না]
ক) মৌলের তড়িৎ ঋণাত্মকতা কী?
খ) $_6^{14}C$ এবং $_8^{16}O$ কেন একে অপরের আইসোটোন? ব্যাখ্যা কর।
গ) $D_2X$ এবং DG যৌগ দুটির মধ্যে কোনটির স্ফুটনাঙ্ক বেশি? ব্যাখ্যা কর।
ঘ) $E_2X$ এবং EG যৌগ দুটির মধ্যে কোনটি অধিক সমযোজী? বিশ্লেষণ কর।
ব্যাখ্যা
ক) মৌলের তড়িৎ ঋণাত্মকতা কী?
দুটি ভিন্ন অধাতব পরমাণু সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ হয়ে অণু গঠনের পর, বন্ধন জোড় ইলেকট্রনদ্বয়কে কোনো একটি পরমাণু কর্তৃক নিজের নিউক্লিয়াসের দিকে জোরপূর্বক আকর্ষণ করার আপেক্ষিক ক্ষমতাকে ওই মৌলের তড়িৎ ঋণাত্মকতা বলে।
খ) $_6^{14}\text{C}$ এবং $_8^{16}\text{O}$ কেন একে অপরের আইসোটোন? ব্যাখ্যা কর।
যেসব পরমাণুর প্রোটন সংখ্যা বা পারমাণবিক সংখ্যা এবং ভর সংখ্যা ভিন্ন, কিন্তু নিউট্রন সংখ্যা অবিকল সমান থাকে, তাদেরকে পরস্পরের আইসোটোন বলা হয়।
উদ্দীপকে প্রদত্ত পরমাণু দুটির নিউট্রন সংখ্যা পুঙ্খানুপুঙ্খ গাণিতিক নিয়মে নিচে হিসাব করা হলো (নিউট্রন সংখ্যা, $N = \text{ভর সংখ্যা} - \text{প্রোটন সংখ্যা}$):
* $_6^{14}\text{C}$ পরমাণুর ক্ষেত্রে: ভর সংখ্যা $= 14$, প্রোটন সংখ্যা $= 6$
সুতরাং, নিউট্রন সংখ্যা $= 14 - 6 = 8$
* $_8^{16}\text{O}$ পরমাণুর ক্ষেত্রে: ভর সংখ্যা $= 16$, প্রোটন সংখ্যা $= 8$
সুতরাং, নিউট্রন সংখ্যা $= 16 - 8 = 8$
উত্তর: যেহেতু পরমাণু দুটির প্রোটন সংখ্যা ভিন্ন হওয়া সত্ত্বেও এদের প্রত্যেকের অভ্যন্তরে নিউট্রন সংখ্যা অবিকল সমান (৮টি), সেহেতু এরা একে অপরের চমৎকার আইসোটোন।
গ) $\text{D}_2\text{X}$ এবং $\text{DG}$ যৌগ দুটির মধ্যে কোনটির স্ফুটনাঙ্ক বেশি? ব্যাখ্যা কর।
উদ্দীপকে বর্ণিত মৌলসমূহের ইলেকট্রন বিন্যাস বিশ্লেষণ করে বাস্তব মৌলসমূহ শনাক্ত করি:
* $\text{D} \rightarrow 1s^1 :$ হাইড্রোজেন ($\text{H}$)
* $\text{X} \rightarrow \text{He}[2s^2 2p^4] :$ অক্সিজেন ($\text{O}$) [পারমাণবিক সংখ্যা $= 2 + 6 = 8$]
* $\text{G} \rightarrow \text{He}[2s^2 2p^5] :$ ফ্লোরিন ($\text{F}$) [পারমাণবিক সংখ্যা $= 2 + 7 = 9$]
অতএব, উদ্দিষ্ট যৌগ দুটি হলো যথাক্রমে পানি ($\text{H}_2\text{O}$) এবং হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড ($\text{HF}$)। উভয় যৌগই তরল অবস্থায় শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে। তবে এদের সুনির্দিষ্ট গাঠনিক মেকানিজমের তারতম্যের কারণে স্ফুটনাঙ্কের স্পষ্ট পার্থক্য ঘটে।
নিচে যৌগ দুটির স্ফুটনাঙ্কের তারতম্যের মূল মেকানিজম পুঙ্খানুপুঙ্খ বিশ্লেষণ করা হলো:
১. $\text{HF}$ বা $\text{DG}$ অণুর হাইড্রোজেন বন্ধন জালের প্রকৃতি:
ফ্লোরিন পর্যায় সারণির সর্বোচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মক মৌল (মান: $4.0$) এবং এর আকার অত্যন্ত ছোট। ফলে $\text{HF}$ অণুর পোলারিটি অনেক বেশি এবং এটি তীব্র হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে জিকজ্যাক (Zig-zag) শিকলের মতো দীর্ঘ পলিমার কাঠামো গঠন করে। প্রতিটি $\text{HF}$ অণুর ফ্লোরিন পরমাণুতে ৩ জোড়া মুক্তজোড় ইলেকট্রন এবং ১টি সক্রিয় হাইড্রোজেন পরমাণু থাকে। ফলে স্থান সংকুলান ও জ্যামিতিক বিন্যাসের সীমাবদ্ধতার কারণে প্রতিটি $\text{HF}$ অণু গড়ে মাত্র ২টি হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করতে পারে।
২. $\text{H}_2\text{O}$ বা $\text{D}_2\text{X}$ অণুর হাইড্রোজেন বন্ধন জালের প্রকৃতি:
অক্সিজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ($3.5$) ফ্লোরিন অপেক্ষা কিছুটা কম হলেও পানির প্রতিটি অণুতে সুনির্দিষ্টভাবে ২টি হাইড্রোজেন পরমাণু এবং অক্সিজেনের মাথায় ২টি মুক্তজোড় ইলেকট্রন থাকে। এই আদর্শ ২:২ অনুপাতের কারণে পানির প্রতিটি অণু তার চারদিকের অন্য চারটি পানির অণুর সাথে সুষমভাবে ত্রিমাত্রিক টেট্রাহেড্রাল (Tetrahedral) বিন্যাসে সর্বমোট ৪টি হাইড্রোজেন বন্ধন এর একটি অত্যন্ত সুসংবদ্ধ ও বিস্তৃত জটিল জাল (Network) তৈরি করতে পারে।
৩. স্ফুটনাঙ্ক নির্ধারণের চূড়ান্ত তুলনা:
যদিও একটি একক $\text{H}-\text{F}\cdots\text{H}$ বন্ধনের শক্তি ($\approx 41.8 \text{ kJ/mol}$) একটি একক $\text{H}-\text{O}\cdots\text{H}$ বন্ধন অপেক্ষা ($\approx 21 \text{ kJ/mol}$) বেশি, কিন্তু প্রতি মোলে পানির অণুসমূহ ফ্লোরাইড অপেক্ষা দ্বিগুণ সংখ্যক হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে। পানিতে হাইড্রোজেন বন্ধনের এই সুসংবদ্ধ ত্রিমাত্রিক জাল ভাঙতে সামগ্রিকভাবে অত্যন্ত উচ্চ শক্তির প্রয়োজন হয়।
* $\text{H}_2\text{O}$ এর স্ফুটনাঙ্ক $\approx 100^\circ\text{C}$
* $\text{HF}$ এর স্ফুটনাঙ্ক $\approx 19.5^\circ\text{C}$
উত্তর: অতএব, বিস্তৃত ত্রিমাত্রিক হাইড্রোজেন বন্ধন জালের সুনির্দিষ্ট তাত্ত্বিক ও গাণিতিক প্রমাণের ভিত্তিতে বলা যায় যে, যৌগ দুটির মধ্যে $\text{D}_2\text{X}$ বা পানির ($\text{H}_2\text{O}$) স্ফুটনাঙ্ক অনেক বেশি।
ঘ) $\text{E}_2\text{X}$ এবং $\text{EG}$ যৌগ দুটির মধ্যে কোনটি অধিক সমযোজী? विश्लेषण কর।
উদ্দীপক এবং 'গ' হতে প্রাপ্ত তথ্যানুযায়ী মৌলসমূহ হলো:
$\text{X} = \text{O}$ (অক্সিজেন), $\text{G} = \text{F}$ (ফ্লোরিন)
এবং নতুন মৌল $\text{E} \rightarrow \text{Ne}[3s^1] :$ সোডিয়াম ($\text{Na}$) [পারমাণবিক সংখ্যা $= 10 + 1 = 11$]
অতএব, উদ্দিষ্ট যৌগ দুটি হলো যথাক্রমে সোডিয়াম অক্সাইড ($\text{E}_2\text{X} \rightarrow \text{Na}_2\text{O}$) এবং সোডিয়াম ফ্লোরাইড ($\text{EG} \rightarrow \text{NaF}$)। দুটি যৌগই মূলত আয়নিক প্রকৃতির। তবে কোনো আয়নিক যৌগের মধ্যে কতটুকু সমযোজী বৈশিষ্ট্যের অনুপ্রবেশ ঘটবে, তা ফাজানের পোলারন নীতি (Fajans' Rules) এর সাহায্যে পুঙ্খানুপুঙ্খ বিশ্লেষণ করা যায়।
ফাজানের নীতি অনুযায়ী, অ্যানায়নের আকার ও চার্জ যত বৃদ্ধি পায়, ক্যাটায়ন কর্তৃক তার ইলেকট্রন মেঘের পোলারন বা বিকৃতি তত বেশি ঘটে। ইলেকট্রন মেঘের বিকৃতি যত তীব্র হয়, যৌগে সমযোজী বৈশিষ্ট্যের মাত্রা তত বৃদ্ধি পায়।
নিচে ফাজানের সূত্রের আলোকে যৌগ দুটির অ্যানায়নসমূহের বৈশিষ্ট্য গাণিতিক ও তাত্ত্বিকভাবে বিশ্লেষণ করা হলো:
১. ক্যাটায়নের প্রকৃতি (ধ্রুবক ফ্যাক্টর):
উভয় যৌগে ক্যাটায়ন হিসেবে অবিকল সোডিয়াম আয়ন ($\text{Na}^+$) উপস্থিত। ক্যাটায়নের আকার ও চার্জ একই হওয়ায় এর পোলারন ক্ষমতা উভয় যৌগের জন্যই সম্পূর্ণ স্থির বা ধ্রুবক।
২. অ্যানায়নের চার্জ ও আকারের তুলনা (পরিবর্তনশীল ফ্যাক্টর):
* $\text{Na}_2\text{O}$ যৌগে অ্যানায়নটি হলো অক্সাইড আয়ন ($\text{O}^{2-}$)। এর চার্জের পরিমাণ $= -2$
* $\text{NaF}$ যৌগে অ্যানায়নটি হলো ফ্লোরাইড আয়ন ($\text{F}^-$)। এর চার্জের পরিমাণ $= -1$
চার্জের প্রভাব: ফাজানের প্রধান সূত্রানুযায়ী, অ্যানায়নের চার্জ যত বৃদ্ধি পায়, তার ইলেকট্রন মেঘের ওপর নিজস্ব নিউক্লিয়াসের নিয়ন্ত্রণ তত আলগা বা শিথিল হয়ে পড়ে। ফলে ক্যাটায়ন সহজে সেই ইলেকট্রন মেঘকে নিজের দিকে টেনে বিকৃত করতে পারে। যেহেতু অক্সাইড আয়নের চার্জ (২) ফ্লোরাইড আয়নের চার্জ (১) অপেক্ষা বেশি, তাই অক্সাইড আয়নের পোলারিত হওয়ার প্রবণতা বহুগুণ বেশি।
আকারের প্রভাব: $\text{O}^{2-}$ এবং $\text{F}^-$ আয়ন দুটি সম-ইলেকট্রন বিশিষ্ট (Isoelectronic)। উভয়েরই ইলেকট্রন সংখ্যা ১০। কিন্তু অক্সিজেনের প্রোটন সংখ্যা ৮টি এবং ফ্লোরিনের প্রোটন সংখ্যা ৯টি। ফ্লোরিনের নিউক্লিয়াসে বেশি প্রোটন থাকায় তা ১০টি ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে আকর্ষণ করে আয়নীয় আকার ছোট রাখে। ফলে আকারের ক্রম: $\text{O}^{2-} > \text{F}^-$। ফাজানের নিয়মানুযায়ী অ্যানায়নের আকার বড় হলে তার পোলারন দ্রুত ঘটে।
৩. পোলারন ও সমযোজী বৈশিষ্ট্যের চূড়ান্ত রূপান্তর:
যেহেতু অক্সাইড আয়নের চার্জ বেশি এবং আকার ফ্লোরাইড অপেক্ষা বড়, সেহেতু $\text{Na}^+$ ক্যাটায়নটি $\text{Na}_2\text{O}$ যৌগের $\text{O}^{2-}$ আয়নের ইলেকট্রন মেঘকে অত্যন্ত তীব্রভাবে বিকৃত বা পোলারিত করে। ইলেকট্রন মেঘের এই চমৎকার ওভারল্যাপিং আয়নীয় চরিত্রের মধ্যে উচ্চ মাত্রার সমযোজী বৈশিষ্ট্যের জন্ম দেয়। বিপরীতে, $\text{NaF}$ যৌগের $\text{F}^-$ আয়নটি সুসংবদ্ধ ও কম চার্জযুক্ত হওয়ায় এর পোলারন নগণ্য থাকে।
চিত্র: অ্যানায়নের চার্জ ও আকার বৃদ্ধির ফলে $\text{O}^{2-}$ আয়নের ইলেকট্রন মেঘের তীব্র পোলারন তথা সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধির চিত্ররূপ।
ভৌত ধর্ম দ্বারা সত্যতা যাচাই:
যৌগে সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পেলে ল্যাটিস শক্তি বা আন্তঃআণবিক আকর্ষণ হ্রাস পায়, যার ফলে গলনাঙ্কের বাস্তব মান হ্রাস পায়:
* $\text{NaF}$ এর গলনাঙ্ক $\approx 993^\circ\text{C}$ (তীব্র আয়নীয় প্রকৃতির স্ফটিক)
* $\text{Na}_2\text{O}$ এর গলনাঙ্ক $\approx 1132^\circ\text{C}$ (উচ্চ ল্যাটিস শক্তি থাকলেও সমযোজী বিকৃতির কারণে গলনাঙ্ক ও রাসায়নিক সক্রিয়তায় পোলারনের প্রভাব স্পষ্ট)।
গাণিতিক সিদ্ধান্ত: ফাজানের নিয়মানুযায়ী অ্যানায়নের উচ্চ চার্জ এবং বড় আকারের সমন্বিত অনন্য মেকানিজমের কারণে প্রমাণিত হয় যে, উদ্দীপকের যৌগ দুটির মধ্যে $\text{E}_2\text{X}$ বা সোডিয়াম অক্সাইড ($\text{Na}_2\text{O}$) যৌগটি অধিক সমযোজী বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন।
Resource Details
| Exam | HSC |
| Subject | Chemistry 1st paper |
| Chapter | 3 |
| Board | Barisal |
| Year | 2023 |
Discussion — HSC Chemistry 1st CQ (Barisal 2023)
No discussion yet. Be the first to post a comment!