সৃজনশীলঃ ‘[A = R…’ ২০২৫ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

${\mathrm{Zn}}^{2+}$ এবং ${\mathrm{Al}}^{3+}$ আয়ন $NaOH$ দ্বারা সনাক্তকরণে ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}$  আবশ্যক। কারণ ${\mathrm{Zn}}^{2+}$ এবং ${\mathrm{Al}}^{3+}$ উভয় আয়ন $NaOH$ এর সাথে বিক্রিয়া করে উভয়েই সাদা অধঃক্ষেপ দেয়।  

${\mathrm{Zn}}^{2+}+2\mathrm{NaOH}⟶\mathrm{Zn}\left(\mathrm{OH}{)}_2\right(s)$ 

সাদা অধঃক্ষেপ 

${\mathrm{Al}}^{3+}+3\mathrm{NaOH}⟶\mathrm{Al}\left(\mathrm{OH}{)}_3\right(s)$ 

সাদা অধঃক্ষেপ

এবার উভয় অধঃক্ষেপের মধ্যে গাঢ় $NaOH$ চালনা করে তারপর ${\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}$ যোগ করে ভালোভাবে ঝাঁকানো হয়। পুনরায় সাদা অধঃক্ষেপ ফিরে আসলে ${\mathrm{Al}}^{3+}$  আয়ন এবং সাদা অধঃক্ষেপ না পড়বে ${\mathrm{Zn}}^{2+}$ আয়ন উপস্থিত বুঝায়।  

উদ্দীপকের তথ্যমতে, $X,R,Z$ মৌল তিনটি যথাক্রমে $\mathrm{Si}$, $C$ ও $\mathrm{CI}$ । সুতরাং ${\mathrm{XZ}}_4$ ও $R{Z}_4$ যৌগ দুটি ${\mathrm{SiCl}}_4$ ও ${\mathrm{CCl}}_4$ । ${\mathrm{SiCl}}_4$ এর জলীয় দ্রবণ অম্লধর্মী হলেও ${\mathrm{CCl}}_4$ এর জলীয় দ্রবণ অম্লধর্মী হবে না। 

নিচে তা বিক্রিয়ার কৌশলসহ দেখানো হলো- 

সিলিকন $\left(Si\right)$ পরমাণুর বহিঃস্থ ফাঁকা $3d$ অরবিটাল থাকায়, পানিতে ${\mathrm{SiCl}}_4$ দ্রবীভূত হলে সিলিকন পরমাণুর অষ্টক সম্প্রসারণ ঘটে এবং ফাঁকা - অরবিটালে পানির অক্সিজেন পরমাণুর ইলেকট্রন যুগল স্থান গ্রহণ করে। এ ইলেকট্রন যুগল দ্বারা সিলিকনের সঙ্গে অক্সিজেনের সন্নিবেশ বন্ধন গঠিত হয়।  

এভাবে সৃষ্ট সন্নিবেশ বন্ধনের অক্ষ বরাবর ইলেকট্রন আকৃষ্ট হওয়ায়  পানির অণুর $O-H$  বন্ধন দুর্বল হয়ে বিয়োজিত হয় এবং $H^{+}$ আয়ন পরিত্যক্ত হয়। একই সঙ্গে সন্নিবেশ বন্ধন গঠন একটি উচ্চ তাপোৎপাদী প্রক্রিয়া হওয়ায় উদগীরিত তাপের প্রভাবে $Si$ - $CI$ বন্ধন ভেঙে CI- আয়ন সৃষ্টি হয়। ফলে $Si$-$CI$ এর স্থলে $Si$ - $OH$ বন্ধন গঠিত হয়। এভাবে এক এক করে ${\mathrm{SiCl}}_4$ এর চারটি $Si$ - $CI$ বন্ধন ভেঙে চারটি $Si$ - $OH$ বন্ধন গঠন করে ${\mathrm{SiOH}}_4$ উৎপন্ন করে। পক্ষান্তরে ${\mathrm{CCl}}_4$আর্দ্রবিশ্লেষিত হয় না কারণ কার্বনের এ-অরবিটাল নেই এবং তাই এটি এর সন্নিবেশ সংখ্যা 4-এর বেশি করতে পারে না। অর্থাৎ, ${\mathrm{CCl}}_4+H_{2}O\to$  কোনো বিক্রিয়া ঘটে না। দেখা যাচ্ছে, ${\mathrm{SiCl}}_4$ আর্দ্র-বিশ্লেষিত হয়ে অম্লধর্মী ${\mathrm{SiOH}}_4$ [সিলিসিক এসিড) তৈরি করলেও ${\mathrm{CCl}}_4$ আর্দ্র-বিশ্লেষিত হতে পারে না।  

উদ্দীপকের তথ্যমতে, $A$ হলো ${\mathrm{CH}}_4$ যা প্রাকৃতিক গ্যাসের মূল উপাদান। ${\mathrm{CH}}_4$ এর দহন বিক্রিয়াটি- 

${\mathrm{CH}}_4+2O_2⟶{\mathrm{CO}}_2+2H_{2}O$ 

দেখা যাচ্ছে, ${\mathrm{CH}}_4$ এর দহন বিক্রিয়ার পূর্বে এবং পরের যৌগগুলো ${\mathrm{CH}}_4,{\mathrm{CO}}_2,H_{2}O$ । যৌগগুলোর জ্যামিতিক গঠন একই হবে না। নিচে তা যুক্তিসহ বিশ্লেষণ করা হলো- 

${\mathrm{CO}}_2$ অণুর আকৃতি: ${\mathrm{CO}}_2$ এর অণুতে কার্বনের যোজনী 4। এক্ষেত্রে কার্বন (C) দুইটি সিগমা ( $\sigma$ ) এবং দুইটি পাই ( $\pi$ ) বন্ধন গঠন করে। পাই বন্ধন গঠনের জন্য কার্বনের বহিঃস্থ স্তরের দুইটি অরবিটাল $(2p_y$ এবং $2p_z)$ অসংকরিত থাকবে আর দুইটি অরবিটাল ( 2 s এবং $2p_x$ ) sp সংকরণ প্রক্রিয়ায় অংশ নেবে।

সুতরাং ${\mathrm{CO}}_2$ যৌগের $C$ পরমাণুতে $sp$ সংকরণ ঘটে এবং ${\mathrm{CO}}_2$ অণুর আকৃতি সরলরৈখিক হয়। 
${\mathrm{CH}}_4$ ও  $H_{2}O$ অণুর আকৃতি :

${\mathrm{CH}}_4$ অণুর বন্ধন কোণ:  কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস $C\left(6\right)\Rightarrow 1s^{2}2s^2$$2p_x{}^{\prime }2p_y{}^{1}2p_z{}^0$ । বন্ধন গঠনকালে উত্তেজিত অবস্থায় এর একটি 2s ইলেকট্রন শূন্য $2p_z$  অরবিটালে উন্নীত হলে কার্বনের ইলেকট্রন বিন্যাস,  দাঁড়ায়, $1s^{2}2s^{1}2p_x{}^{1}2p_y{}^{1}2p_z{}^1$ । এ অর্ধপূর্ণ অরবিটাল চারটি মিশ্রিত হয়ে সমতুল্য ${\mathrm{sp}}^3$ হাইব্রিড অরবিটাল গঠন করে। এরপর চারটি $H$ পরমাণুর $1s$ অরবিটালের সাথে কার্বনের ${\mathrm{sp}}^3$হাইব্রিড অরবিটালগুলোর অধিক্রমণের ফলে চতুস্তলকীয় মিথেন অণু গঠিত  হয়। এ অণুর প্রতিটি $\angle \mathrm{HCH}$ এর পরিমাণ ${109}^{\circ }{28}^{\prime }$। 

চিত্র: ${\mathrm{CH}}_4$ অণুর আকৃতি 

$H_{2}O$  অণুর বন্ধন কোণ: $H_{2}O$ এর কেন্দ্রীয় পরমাণু অক্সিজেনের 
সংকরণ ${\mathrm{sp}}^3$ প্রকারের। এ চারটি ${\mathrm{sp}}^3$ সংকর অরবিটালের দুটি অরবিটাল $H_{2}O$  অণুস্থ দুটি $H$ পরমাণুর ${1s}^1$ অরবিটালের সাথে অধিক্রমিত হবে এবং অবশিষ্ট দুটি ${\mathrm{sp}}^3$ অরবিটালে অক্সিজেনের দুজোড়া নিঃসঙ্গ মুক্ত ইলেকট্রন অবস্থান করবে। ফলে $H_{2}O$ অণুর আকৃতি চতুস্তলকীয় না হয়ে ইংরেজি $V$ অক্ষরের অনুরূপ হবে এবং $\angle \mathrm{HOH}$ বন্ধন কোণ ${109}^{\circ }{28}^{\prime }$  এর অনেক নিচে ${104.5}^{\circ }$ হয়। এখানে লোনপেয়ার-লোনপেয়ার বিকর্ষণ ঘটে।  

চিত্র: $H_{2}O$  অণুর আকৃতি  

সুতরাং দেখা যাচ্ছে, ${\mathrm{CH}}_4$  এর বন্ধন কোণ ${109.5}^{\circ }$ কিন্তু $H_{2}O$  এর বন্ধন কোণ ${104.5}^{\circ }$ অর্থাৎ ${\mathrm{CH}}_4$  এর বন্ধন কোণ বেশি বড়।