সৃজনশীলঃ ‘…’ ঢাকা বোর্ড ২০২৩ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

সোডিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস,

$\mathrm{Na}\left(11\right)\to 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$

এক্ষেত্রে Na এর বহিঃস্তরের একমাত্র যোজ্যতা ইলেকট্রনটি নিউক্লিয়াস দ্বারা দুর্বলভাবে আকৃষ্ট থাকে। এ ইলেকট্রনকে অপেক্ষাকৃত কম শক্তি দ্বারা সহজে অপসারণ করা সম্ভব বলে সোডিয়াম আয়ন ($N{a}^{+}$) গঠিত হয়। সোডিয়াম আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস,

${\mathrm{Na}}^{+}\left(11\right)\to 1s^{2}2s^{2}2p^6$

Na পরমাণু হতে একটি ইলেকট্রন ত্যাগের পর সৃষ্ট $N{a}^{+}$ আয়নের আকার ছোট হয় এবং ইলেকট্রন বিন্যাস নিষ্ক্রিয় গ্যাসের অনুরূপ হয়, যা খুবই সুস্থিত। এজন্য $N{a}^{+}$ আয়ন হতে আরও একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন। তাই Na ধাতু কখনো $N{a}^{++}$ আয়ন গঠন করে না।

উদ্দীপকের Q মৌলটি কার্বন (C)। তাই $Q{H}_4$ যৌগটি $C{H}_4$। নিচে $C{H}_4$ যৌগের জ্যামিতিক আকৃতি সংকরণের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হলো-

একটি কার্বন পরমাণু ও চারটি হাইড্রোজেন পরমাণু সংযোগে $C{H}_4$ অণু গঠিত হয়। স্বাভাবিক অবস্থায় কার্বন এর ইলেকট্রন বিন্যাস-

$C\left(6\right)=1s^{2}2s^{2}2p_x^{1}2p_y^{1}2p_z^0$

উত্তপ্ত অবস্থায় কার্বন পরমাণু শক্তি শোষণ করলে $2s^2$ অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন $2p_z^0$ অরবিটালে চলে আসে। তখন কার্বন পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস-

$C^{\ast }\left(6\right)=1s^{2}2s^{1}2p_x{}^{1}2p_y{}^{1}2p_z{}^1$

এ অবস্থায় C-পরমাণুর একটি 2s ও তিনটি 2p অরবিটাল পরস্পরের সাথে মিশ্রিত হয়ে সম্পূর্ণ নতুন সমশক্তির 4টি $s{p}^3$ সংকর অরবিটাল গঠন করে। এ 4টি $s{p}^3$ সংকর অরবিটাল 4টি H-পরমাণুর 1s অরবিটাল এর সাথে সামনাসামনি অধিক্রমণ করে C - H $\sigma$-বন্ধন গঠনের মাধ্যমে $C{H}_4$ অণু গঠন করে।

প্রতিটি হাইড্রোজেন পরমাণু চতুস্তলকের চার শীর্ষে অবস্থান করে এবং যৌগটির বন্ধন কোণ 109°5′ হয়।

উদ্দীপকের তথ্যমতে, M ও D মৌলদ্বয় যথাক্রমে N(7) ও P(15)। মৌলদ্বয়ের হাইড্রাইড হলো $N{H}_3$ ও $P{H}_3$। নিচে $N{H}_3$ ও $P{H}_3$ যৌগদ্বয়ের বন্ধন কোণের ভিন্নতার কারণ বিশ্লেষণ করা হলো-

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

$P{H}_3$ অণুর বন্ধন কোণ:$P{H}_3$ অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু P এর ইলেকট্রন বিন্যাস-

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

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 $s{p}^3$ 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 $N{H}_3$ (বন্ধন কোণ 107°) অপেক্ষা যথেষ্ট বেশি হয়। তাই H - P - H বন্ধন কোণের মানের অস্বাভাবিক হ্রাস ঘটে 93.3° হয়।