সৃজনশীলঃ ‘0.5 L আয়তনের…’ বরিশাল বোর্ড ২০২৩ – রাসায়নিক পরিবর্তন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

দুটি পরমাণুর মধ্যে বন্ধন সৃষ্টির সময় যখন একটি পরমাণু একজোড়া ইলেকট্রন দান করে কিন্তু উভয় পরমাণু বা আয়ন সেই একজোড়া ইলেকট্রন সমভাবে শেয়ার করে বন্ধন সৃষ্টি করে তাকে, সন্নিবেশ বন্ধন বলে। ${\mathrm{NH}}_4^{+}$ আয়নে ${\mathrm{NH}}_3$ অণু ও $H^{+}$ আয়নের মধ্যে সন্নিবেশ বন্ধন সৃষ্টি হয়।
${\mathrm{NH}}_3$ ও $H^{+}$ এর মধ্যে গঠিত সন্নিবেশ বন্ধন নিম্নরূপ :

দেওয়া আছে,
ফ্লাস্কের আয়তন, $V=0.5\text{ L}$
প্রাথমিক অবস্থায় ${\mathrm{PCl}}_5$ এর মোল সংখ্যা, $n\left({\mathrm{PCl}}_5\right)=0.105\text{ mol}$
প্রাথমিক অবস্থায় ${\mathrm{PCl}}_3$ এর মোল সংখ্যা, $n\left({\mathrm{PCl}}_3\right)=0.045\text{ mol}$
প্রাথমিক অবস্থায় ${\mathrm{Cl}}_2$ এর মোল সংখ্যা, $n\left({\mathrm{Cl}}_2\right)=0.045\text{ mol}$
সাম্যাবস্থায় ${\mathrm{PCl}}_5$ এর ঘনমাত্রা, $[{\mathrm{PCl}}_5{]}_{eq}=0.2065{\text{ mol L}}^{-1}$

প্রাথমিক ঘনমাত্রা নির্ণয়:
$[{\mathrm{PCl}}_5{]}_i=\frac{0.105\text{ mol}}{0.5\text{ L}}=0.21{\text{ mol L}}^{-1}$

$[{\mathrm{PCl}}_3{]}_i=\frac{0.045\text{ mol}}{0.5\text{ L}}=0.09{\text{ mol L}}^{-1}$

$[{\mathrm{Cl}}_2{]}_i=\frac{0.045\text{ mol}}{0.5\text{ L}}=0.09{\text{ mol L}}^{-1}$

ঘনমাত্রার পরিবর্তন:
বিক্রিয়ার সমীকরণ হতে পাই,
${\mathrm{PCl}}_5\left(g\right)\rightleftharpoons {\mathrm{PCl}}_3\left(g\right)+{\mathrm{Cl}}_2\left(g\right)$
অর্থাৎ, $1\text{ mol}$${\mathrm{PCl}}_5$ বিয়োজিত হলে $1\text{ mol}$${\mathrm{PCl}}_3$ এবং $1\text{ mol}$${\mathrm{Cl}}_2$ উৎপন্ন হয়।
এখানে ${\mathrm{PCl}}_5$ এর বিয়োজিত ঘনমাত্রা:
$x=(0.21-0.2065){\text{ mol L}}^{-1}=0.0035{\text{ mol L}}^{-1}$

অন্য দুইটি উপাদানের সাম্যাবস্থার ঘনমাত্রা:
যেহেতু ${\mathrm{PCl}}_5$ এর ঘনমাত্রা $0.0035{\text{ mol L}}^{-1}$ হ্রাস পেয়েছে, তাই উৎপাদসমূহের ঘনমাত্রা সমপরিমাণ বৃদ্ধি পাবে।
সাম্যাবস্থায় $[{\mathrm{PCl}}_3{]}_{eq}=(0.09+0.0035){\text{ mol L}}^{-1}=0.0935{\text{ mol L}}^{-1}$
সাম্যাবস্থায় $[{\mathrm{Cl}}_2{]}_{eq}=(0.09+0.0035){\text{ mol L}}^{-1}=0.0935{\text{ mol L}}^{-1}$

সাম্যমিশ্রণে ${\mathrm{PCl}}_3$ এবং ${\mathrm{Cl}}_2$ উভয়ের ঘনমাত্রা $0.0935{\text{ mol L}}^{-1}$।

উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি কোন দিকে অগ্রসর হবে, তা জানার জন্য প্রথমে আমাদের বিক্রিয়াটির প্রারম্ভিক অবস্থার বিক্রিয়া অনুপাত বা রিঅ্যাকশন কোশেন্ট ($Q_c$) নির্ণয় করতে হবে। এরপর প্রাপ্ত $Q_c$-এর মানের সাথে সাম্য ধ্রুবক ($K_c$)-এর মানের তুলনা করে বিক্রিয়ার দিক নির্ধারণ করা যাবে।

দেওয়া আছে:
ফ্লাস্কের আয়তন, $V=0.5\text{ L}$
প্রারম্ভিক অবস্থায় ${\mathrm{PCl}}_5$ এর মোল সংখ্যা, $n\left({\mathrm{PCl}}_5\right)=0.105\text{ mol}$
প্রারম্ভিক অবস্থায় ${\mathrm{PCl}}_3$ এর মোল সংখ্যা, $n\left({\mathrm{PCl}}_3\right)=0.045\text{ mol}$
প্রারম্ভিক অবস্থায় ${\mathrm{Cl}}_2$ এর মোল সংখ্যা, $n\left({\mathrm{Cl}}_2\right)=0.045\text{ mol}$
সাম্য ধ্রুবক, $K_c=4.2\times {10}^{-2}{\text{ mol L}}^{-1}$

উপাদানসমূহের প্রারম্ভিক ঘনমাত্রা:
'গ' হতে পাই-
$\left[{\mathrm{PCl}}_5\right]=0.21{\text{ mol L}}^{-1}$

$\left[{\mathrm{PCl}}_3\right]=0.09{\text{ mol L}}^{-1}$

$\left[{\mathrm{Cl}}_2\right]=0.09{\text{ mol L}}^{-1}$

বিক্রিয়া অনুপাত ($Q_c$) নির্ণয়:
প্রদত্ত বিক্রিয়াটির জন্য বিক্রিয়া অনুপাতের সমীকরণ হলো:
$Q_c=\frac{\left[{\mathrm{PCl}}_3\right]\left[{\mathrm{Cl}}_2\right]}{\left[{\mathrm{PCl}}_5\right]}$

$Q_c=\frac{0.09\times 0.09}{0.21}{\text{ mol L}}^{-1}$ ( মান বসিয়ে পাই )

$Q_c=\frac{0.0081}{0.21}{\text{ mol L}}^{-1}$

$Q_c=0.03857{\text{ mol L}}^{-1}$

প্রায়$Q_c=3.86\times {10}^{-2}{\text{ mol L}}^{-1}\text{ (প্রায়)}$

বিশ্লেষণ ও সিদ্ধান্ত:
উদ্দীপকে দেওয়া আছে, $K_c=4.2\times {10}^{-2}{\text{ mol L}}^{-1}$
আমাদের প্রাপ্ত মান, $Q_c=3.86\times {10}^{-2}{\text{ mol L}}^{-1}$
তুলনা করে দেখা যায়, $Q_c<K_c$

বিক্রিয়ার দিক নির্ণয়ের শর্তাবলী:
যদি $Q_c=K_c$ হয়, তবে বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় থাকে।
যদি $Q_c<K_c$ হয়, তবে বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় পৌঁছানোর জন্য সম্মুখ দিকে (ডান দিকে) অগ্রসর হয়ে উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি করবে।
যদি $Q_c>K_c$ হয়, তবে বিক্রিয়াটি পশ্চাৎ দিকে (বাম দিকে) অগ্রসর হবে।

যেহেতু উদ্দীপকের বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে প্রারম্ভিক ঘনমাত্রা দ্বারা প্রাপ্ত $Q_c$-এর মান $K_c$-এর চেয়ে ছোট ($Q_c<K_c$), তাই সাম্যাবস্থা অর্জনের জন্য বিক্রিয়াটি সম্মুখ দিকে বা ডান দিকে অগ্রসর হবে। অর্থাৎ, সাম্যাবস্থায় না পৌঁছানো পর্যন্ত আরও বেশি পরিমাণ ${\mathrm{PCl}}_5$ বিয়োজিত হয়ে ${\mathrm{PCl}}_3$ ও ${\mathrm{Cl}}_2$ উৎপন্ন করতে থাকবে।