সৃজনশীলঃ ‘…’ দিনাজপুর বোর্ড ২০২৫ – পরিবেশ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

হাকেল নিয়ম অনুসারে, বেনজিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ। কারণ, রঞ্জন রশ্মির সাহায্যে বিশ্লেষণ করে দেখা গেছে বেনজিন অণু চক্রাকার, চ্যাপ্টা বা সমতলীয়। দ্বিবন্ধনযুক্ত প্রতি কার্বনে $p$ অরবিটাল আছে। তিনটি দ্বিবন্ধনের জন্য $\pi$  ইলেকট্রন সংখ্যা $3\times 2=6$ টি যা হাকেলের নীতির সাথে পুরোপুরি সামঞ্জস্যপূর্ণ। এক্ষেত্রে, 

অতএব, বেনজিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

এখানে,

মোল সংখ্যা, $n=\frac{W}{M}[\because W=4g;M=2]$ 

$=\frac{4}{2}=2\mathrm{mol}$ 

মোলার' গ্যাস ধ্রুবক, 

$R=8.314J{K}^{-1}{\mathrm{mol}}^{-1}$ 

তাপমাত্রা, T=27 ${}^{\circ }C=300K$ 

উদ্দীপকের তথ্যমতে, $Q$ গ্যাসটি $H_2$ (সবচেয়ে হালকা গ্যাস)। তাহলে $H_2$ গ্যাসের গতিশক্তি, 

$\begin{array}{cc}{E}_k& =\frac{3}{2}nRT\\ & =\frac{3}{2}\times 2\times 8.314\times 300\\ & =7482.6J\end{array}$ 

$\therefore {27}^{\circ }C$ তাপমাত্রায় $4gQ$ গ্যাসের গতিশক্ত $7482.6J$

উদ্দীপকের লেখচিত্রটি হলো সংকোচনশীলতা গুণাঙ্ক ($Z$) বনাম চাপ ($P$) এর লেখচিত্র, যেখানে এক মোল গ্যাসের ক্ষেত্রে $Z=\frac{PV}{RT}$। গ্যাসগুলোর আন্তঃআণবিক বল এবং অণুর আয়তনের ভিন্নতার কারণেই $Z$ এর মানের ভিন্নতা দেখা যায়। নিচে তা বিশ্লেষণ করা হলো:

$P$ গ্যাসের ক্ষেত্রে ($Z=1$):
$P$ রেখাটি অনুভূমিক, অর্থাৎ যেকোনো চাপে $Z=1$। সুতরাং P হলো একটি আদর্শ গ্যাস। গ্যাসের গতিতত্ত্ব অনুযায়ী, আদর্শ গ্যাসের অণুগুলোর মধ্যে কোনো আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বল থাকে না এবং এদের নিজস্ব আয়তন পাত্রের আয়তনের তুলনায় নগণ্য হয়। তাই এরা সবসময় বয়েল ও চার্লসের সূত্র ($PV=nRT$) নিখুঁতভাবে মেনে চলে।

$Q$ গ্যাসের ক্ষেত্রে ($Z>1$):
$Q$ গ্যাসটি সবচেয়ে হালকা গ্যাস (যেমন: $H_2$ বা $He$)। এদের ভর ও আকার অত্যন্ত ক্ষুদ্র হওয়ায় এদের অণুগুলোর মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল (ভ্যান ডার ওয়ালস ধ্রুবক, $a$) প্রায় শূন্য থাকে। কিন্তু চাপ বৃদ্ধির সাথে সাথে এদের নিজস্ব আয়তন (ধ্রুবক, $b$) আর নগণ্য থাকে না। ফলে অণুগুলোর মাঝে বিকর্ষণ বল কাজ করে এবং গ্যাসটি আদর্শ আচরণের চেয়ে কম সংকুচিত হয়। এজন্য সব চাপেই এদের $Z>1$ হয় এবং লেখচিত্রটি ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা হয়।

$R$ গ্যাসের ক্ষেত্রে ($Z<1$ থেকে $Z>1$):
$R$ গ্যাসটি একটি সাধারণ ভারী বাস্তব গ্যাস (যেমন: $N_2,O_2,C{O}_2$)। নিম্ন বা মাঝারি চাপে এদের আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল ($a$) তীব্রভাবে কার্যকরী থাকে, যা অণুগুলোকে কাছে টেনে আনে। ফলে গ্যাসটি প্রত্যাশার চেয়ে অধিক সংকুচিত হয় এবং $PV<RT$ হওয়ায় $Z<1$ হয় (রেখাটি নিচের দিকে নেমে যায়)। কিন্তু চাপ অনেক বৃদ্ধি করলে অণুগুলো খুব কাছাকাছি চলে আসায় এদের নিজস্ব আয়তন ($b$) প্রভাব বিস্তার করে এবং বিকর্ষণ বল শুরু হয়। তখন গ্যাসটি সহজে সংকুচিত হতে চায় না। ফলে $PV>RT$ হয় এবং $Z>1$ হয়ে যায় (রেখাটি উপরের দিকে উঠে যায়)।

সুতরাং, আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল এবং অণুগুলোর নিজস্ব আয়তনের কারণেই বাস্তব গ্যাসগুলোর ($Q$ ও $R$) $Z$-এর মান আদর্শ গ্যাস ($P$) থেকে ভিন্ন হয়।