সৃজনশীলঃ ‘…’ কুমিল্লা বোর্ড ২০২১ – রাসায়নিক পরিবর্তন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

$\mathrm{Na}$ ও ${\mathrm{Na}}^{+}$ এর মধ্যে $\mathrm{Na}$ পরমাণুর আকার বড়।

সোডিয়াম পরমাণুর ($\mathrm{Na}$) ইলেকট্রন বিন্যাস হলো $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$। অপরদিকে, সর্ববহিঃস্থ স্তরের একটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে সোডিয়াম আয়নে (${\mathrm{Na}}^{+}$) পরিণত হলে এর বিন্যাস দাঁড়ায় $1s^{2}2s^{2}2p^6$।
এখানে দুটি কারণে আকারের ভিন্নতা দেখা যায়:
১. শক্তিস্তর হ্রাস: $\mathrm{Na}$ পরমাণুতে ৩টি প্রধান শক্তিস্তর থাকে। কিন্তু ${\mathrm{Na}}^{+}$ আয়নে পরিণত হওয়ার সময় এর ৩য় শক্তিস্তরটি সম্পূর্ণ বিলুপ্ত হয়ে যায়। শক্তিস্তর কমে যাওয়ায় এর আকার ছোট হয়।
২. কার্যকরী আকর্ষণ বৃদ্ধি: $\mathrm{Na}$ ও ${\mathrm{Na}}^{+}$ উভয়েরই নিউক্লিয়াসে ১১টি প্রোটন থাকে। কিন্তু ${\mathrm{Na}}^{+}$ আয়নে ইলেকট্রন সংখ্যা কমে ১০টি হওয়ায়, অবশিষ্ট ইলেকট্রনগুলোর প্রতি নিউক্লিয়াসের কার্যকরী আকর্ষণ বল বৃদ্ধি পায়। ফলে আয়নের আকার সংকুচিত হয়।
মূলত শক্তিস্তর হ্রাস ও নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বৃদ্ধির কারণেই ${\mathrm{Na}}^{+}$ এর আকার $\mathrm{Na}$ পরমাণু অপেক্ষা ছোট হয়।

উদ্দীপক হতে পাই, $A$ এর পারমাণবিক সংখ্যা $1$ (অর্থাৎ $H$) এবং $B$ এর পারমাণবিক সংখ্যা $7$ (অর্থাৎ $N$)।
অতএব, $A_2$ ও $B_2$ গ্যাস দুটি হলো যথাক্রমে $H_2$ ও $N_2$।

বিক্রিয়াটি হলো: $N_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2{\mathrm{NH}}_3\left(g\right)+\mathrm{Heat}$
অর্থাৎ, $X$ হলো অ্যামোনিয়া (${\mathrm{NH}}_3$) গ্যাস।

${\mathrm{NH}}_3$ গ্যাস পানিতে দ্রবীভূত হয়ে অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড উৎপন্ন করে।

${\mathrm{NH}}_3\left(g\right)+H_{2}O\left(l\right)\rightleftharpoons {\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}\left(\mathrm{aq}\right)$

সুতরাং, $Y$ যৌগটি হলো দুর্বল ক্ষার অ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড (${\mathrm{NH}}_4\mathrm{OH}$)।

দেওয়া আছে,
$Y$ ক্ষারের ঘনমাত্রা, $c=0.001M$
ক্ষার বিয়োজন ধ্রুবক, $K_b=1.7\times {10}^{-6}$

আমরা জানি, দুর্বল ক্ষারের ক্ষেত্রে,

$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]=\sqrt{K_b\times c}$

$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]=\sqrt{1.7\times {10}^{-6}\times 0.001}$

$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]=\sqrt{1.7\times {10}^{-9}}$

$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]=4.123\times {10}^{-5}M$

আবার,

$\mathrm{pOH}=-\log \left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]$

$\mathrm{pOH}=-\log (4.123\times {10}^{-5})$

$\mathrm{pOH}=4.385$

আমরা জানি,

$\mathrm{pH}+\mathrm{pOH}=14$

$\mathrm{pH}=14-\mathrm{pOH}$

$\mathrm{pH}=14-4.385$

$\mathrm{pH}=9.615$

$0.001MY$ যৌগের $\mathrm{pH}$ মান $9.615$।

হেবার-বশ পদ্ধতিতে অ্যামোনিয়া উৎপাদনের বিক্রিয়াটির $K_p$ এর সঠিক গাণিতিক প্রতিপাদন নিচে দেওয়া হলো:

বিক্রিয়া:$N_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2{\mathrm{NH}}_3\left(g\right)$

• প্রাথমিক অবস্থায় মোল: $130$
• সাম্যাবস্থায় মোল: $(1-x)(3-3x)2x$

সাম্যাবস্থায় মোট মোল সংখ্যা,

$n=(1-x)+(3-3x)+2x$

$n=4-2x$

ধরি, সাম্যাবস্থায় গ্যাস মিশ্রণের মোট চাপ = $P$

ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্রানুসারে উপাদানসমূহের আংশিক চাপ:
${\mathrm{NH}}_3$ এর আংশিক চাপ, 

$P_{{\mathrm{NH}}_3}=\frac{2x}{4-2x}\times P$

$N_2$ এর আংশিক চাপ,

$P_{N_2}=\frac{1-x}{4-2x}\times P$

$H_2$ এর আংশিক চাপ, 

$P_{H_2}=\frac{3-3x}{4-2x}\times P=\frac{3(1-x)}{4-2x}\times P$

ভরক্রিয়া সূত্রানুসারে,

$K_p=\frac{(P_{{\mathrm{NH}}_3}{)}^2}{P_{N_2}\times (P_{H_2}{)}^3}$

$K_p=\frac{{(\frac{2x}{4-2x}\times P)}^2}{(\frac{1-x}{4-2x}\times P)\times {(\frac{3(1-x)}{4-2x}\times P)}^3}$ [মান বসিয়ে পাই]

$K_p=\frac{\frac{4x^2}{(4-2x{)}^2}\times P^2}{\frac{1-x}{4-2x}\times P\times \frac{27(1-x{)}^3}{(4-2x{)}^3}\times P^3}$

$K_p=\frac{\frac{4x^2}{(4-2x{)}^2}\times P^2}{\frac{27(1-x{)}^4}{(4-2x{)}^4}\times P^4}$

$K_p=\frac{4x^2}{(4-2x{)}^2}\times \frac{(4-2x{)}^4}{27(1-x{)}^4\times P^2}$

$K_p=\frac{4x^2(4-2x{)}^2}{27(1-x{)}^4{P}^2}$

যেহেতু $4-2x=2(2-x)$, তাই $(4-2x{)}^2=4(2-x{)}^2$

$K_p=\frac{4x^2\times 4(2-x{)}^2}{27(1-x{)}^4{P}^2}$

$K_p=\frac{16x^2(2-x{)}^2}{27(1-x{)}^4{P}^2}$

বিশেষ শর্ত:
যদি $x\ll 1$ হয়, তবে $(1-x)\approx 1$ এবং $(2-x)\approx 2$ লেখা যায়।
সেক্ষেত্রে,

$K_p=\frac{16x^2(2{)}^2}{27(1{)}^4{P}^2}$

$K_p=\frac{64x^2}{27P^2}$