সৃজনশীলঃ ‘…’ কুমিল্লা বোর্ড ২০২২ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

কোনো দ্রবণের pH স্কেল 0 হতে 14 এর মধ্যে সীমাবদ্ধ।

দ্রবণে $\left[H^{+}\right]=1g$ ion $L^{-1}$ হলে $\mathrm{pH}=-\log 1=0$

যদি দ্রবণে $\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]=1g$ ion $L^{-1}$ হয় তাহলে $\left[H^{+}\right]=\frac{K_w}{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}$

$=\frac{{10}^{-14}}{1}={10}^{-14}g$ ion $L^{-1}$

এ দ্রবণের ক্ষেত্রে $\mathrm{pH}=-\log {10}^{-14}$

= 14 [25°C তাপমাত্রায় $K_w={10}^{-14}$]

সুতরাং pH স্কেলের সীমা '0 থেকে 14' হয়।

উদ্দীপকের তথ্য মতে, A, B, C মৌল তিনটি যথাক্রমে N(7), P(15) ও Cl(17)। সুতরাং $A{C}_5$ ও $B{C}_5$ যৌগ দুটি যথাক্রমে $NC{I}_5$ ও $PC{I}_5$। যৌগদ্বয়ের মধ্যে $PC{I}_5$ গঠন সম্ভব হলেও $NC{I}_5$ গঠন সম্ভব নয়। নিচে তা ব্যাখ্যা করা হলো-

আমরা জানি, যোজ্যতা স্তরের বিজোড় ইলেকট্রনগুলো বন্ধন গঠনে অংশ নেয়। N ও P এর ইলেকট্রন বিন্যাস-

$\begin{array}{cc}& N\left(7\right)=1s^{2}2s^{2}2p_x^{1}2p_y^{1}2p_z^1\\ & P\left(15\right)=1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p_x^{1}3p_y^{1}3p_z^1\end{array}$

N ও P উভয়েরই যোজ্যতা স্তরে তিনটি বিজোড় ইলেকট্রন থাকে এবং উভয়েই তিনটি একযোজী CI পরমাণুর সাথে ${\mathrm{NCl}}_3$ ও ${\mathrm{PCl}}_3$ গঠন করতে পারে। কিন্তু N পরমাণুর ক্ষেত্রে যোজ্যতা স্তরে 2d অরবিটাল সম্ভব না হওয়ায় উত্তেজিত অবস্থায় এর ইলেকট্রন সম্প্রসারিত হতে পারে না বলে ${\mathrm{NCl}}_5$ গঠিত হয় না। পক্ষান্তরে P মৌলটি উত্তেজিত অবস্থায় নিম্নরূপ ইলেকট্রন বিন্যাস প্রদর্শন করে-

$\ast P\left(15\right)=1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{1}3p_x^{1}3p_y^{1}3p_z^{1}3d_{xy}^1$

P পরমাণুর যোজ্যতা স্তরে 3d অরবিটাল থাকায় উত্তেজিত অবস্থায় P এর যোজ্যতা স্তরে বিজোড় ইলেকট্রন সংখ্যা হয় 5। এজন্য ১টি একযোজী CI পরমাণুর সাথে যুক্ত হয়ে ${\mathrm{PCl}}_5$ গঠন করতে পারে।

সুতরাং বলা যায়, ${\mathrm{PCl}}_5$ গঠিত হলেও ${\mathrm{NCl}}_5$ গঠিত হয় না।

উদ্দীপকের তথ্য মতে, A ও B মৌলদ্বয় যথাক্রমে N(7) ও P(15) এবং এদের হাইড্রাইড যথাক্রমে ${\mathrm{NH}}_3$ ও ${\mathrm{PH}}_3$। ${\mathrm{NH}}_3$ ও ${\mathrm{PH}}_3$ এর সংকরায়ন একই হলেও বন্ধন কোণের সাদৃশ্য হওয়ার উপযোগিতা নিচে বিশ্লেষণ করা হলো-

${\mathrm{NH}}_3$ অণুর বন্ধন কোণ: ${\mathrm{NH}}_3$ এর কেন্দ্রীয় পরমাণু N এর সংকরণ ${\mathrm{sp}}^3$ প্রকারের। এ চারটি ${\mathrm{sp}}^3$ সংকর অরবিটালের তিনটি অরবিটাল হাইড্রোজেনের $1s^1$ অরবিটাল দ্বারা অধিক্রমিত হবে এবং চতুর্থ অরবিটালে একজোড়া নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন থাকবে। এ কারণে ${\mathrm{NH}}_3$অণুর আকৃতি $s{p}^3$ সংকরণ হওয়া সত্ত্বেও ত্রিকোণাকার পিরামিডীয় এবং লোনপেয়ার (1 - P) ও বোন্ডপেয়ার (b - p) বিকর্ষণ এর কারণে বন্ধন কোণ চতুস্তলকের বন্ধন কোণ 109°28′ অপেক্ষা তত্ত্বীয়ভাবে কম হবে। ${\mathrm{NH}}_3$ অণুস্থ ∠HNH কোণের পরীক্ষালব্ধ মান 107° হয়।

${\mathrm{PH}}_3$ অণুর বন্ধন কোণ:${\mathrm{PH}}_3$ অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু P এর ইলেকট্রন বিন্যাস- $P\left(15\right)=1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p_x{}^{1}3p_y{}^{1}3p_z{}^1$

সক্রিয় অবস্থায় :

সংকরিত অরবিটালের জোড় ইলেকট্রনই মুক্তজোড় ইলেকট্রন। VSEPR তত্ত্ব অনুসারে, মুক্তজোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণ বন্ধনজোড় অপেক্ষা অধিক। অর্থাৎ

মুক্ত জোড় - মুক্ত জোড় ﹥ মুক্ত জোড় - বন্ধন জোড় ﹥ বন্ধন জোড় – বন্ধন জোড়

এ কারণে ${\mathrm{sp}}^3$ সংকরণ হওয়া সত্ত্বেও বন্ধন কোণের মান মুক্তজোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণের কারণে অনেক কম হয়। তাছাড়া P এর ক্ষেত্রে 3d ফাঁকা অরবিটাল উপস্থিত থাকায় মুক্তজোড় – মুক্তজোড় বিকর্ষণের ফলে বন্ধন সংকোচনের মাত্রা${\mathrm{NH}}_3$ (বন্ধন কোণ 107°) অপেক্ষা যথেষ্ট বেশি হয়। তাই H-P-H বন্ধন কোণের মানের অস্বাভাবিক হ্রাস ঘটে 93.3° হয়।

সুতরাং দেখা যাচ্ছে, ${\mathrm{NH}}_3$ ও. ${\mathrm{PH}}_3$ উভয় যৌগের ${\mathrm{sp}}^3$ সংকরণ হওয়া সত্ত্বেও এদের বন্ধন কোণের ভিন্নতা পরিলক্ষিত হয়।