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

$\mathrm{HCl}$ অপেক্ষা $\mathrm{HBr}$ অধিক সবল এসিড হওয়ার মূল কারণ হলো হ্যালোজেন পরমাণুর আকার এবং এদের হাইড্রোজেন-হ্যালাইড বন্ধন বিয়োজন শক্তি।

নিচে তা ব্যাখ্যা করা হলো:

• পরমাণুর আকার ও বন্ধন দূরত্ব: পর্যায় সারণির গ্রুপ-১৭ তে ক্লোরিন ($Cl$) এর নিচে ব্রোমিন ($Br$) অবস্থিত হওয়ায় $\mathrm{Cl}$ পরমাণুর চেয়ে $\mathrm{Br}$ পরমাণুর আকার বড়। ফলে $H-\mathrm{Cl}$ বন্ধন দূরত্বের চেয়ে $H-\mathrm{Br}$ বন্ধন দূরত্ব বেশি।
• বন্ধন বিয়োজন শক্তি: আমরা জানি, বন্ধন দূরত্ব যত বেশি হয়, বন্ধনটি তত দুর্বল হয় এবং এর বন্ধন বিয়োজন শক্তি তত কমে যায়। তাই $H-\mathrm{Cl}$ বন্ধন অপেক্ষা $H-\mathrm{Br}$ বন্ধন দুর্বল।
• প্রোটন ত্যাগের প্রবণতা: যে যৌগ জলীয় দ্রবণে যত সহজে প্রোটন ($H^{+}$) ত্যাগ করতে পারে, তার এসিডিক তীব্রতা তত বেশি। যেহেতু $H-\mathrm{Br}$ এর বন্ধন শক্তি কম, তাই এটি $\mathrm{HCl}$ এর তুলনায় অনেক সহজে ভেঙে গিয়ে জলীয় দ্রবণে প্রোটন ($H^{+}$) দান করতে পারে।

এই কারণেই $\mathrm{HCl}$ অপেক্ষা $\mathrm{HBr}$ অধিক সবল বা তীব্র এসিড।

উদ্দীপকের $B$ মৌলটি হলো সালফার ($S$)। কেননা এটি ৩য় পর্যায়ের $16$-নং গ্রুপের মৌল। অর্থাৎ $H_{2}B$ যৌগটি হলো $H_{2}S$। নিচে এর জ্যামিতিক গঠন ব্যাখ্যা করা হলো-

$H_{2}S$ জ্যামিতিক গঠন : $H$ ও $S$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস নিম্নরূপ-

$\begin{array}{cc}& H\left(1\right):1s^1\\ & S\left(16\right):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p_x{}^{2}3p_y{}^{1}3p_z{}^1\end{array}$

$S$ ($s{p}^3$ সংকরিত):  $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3{\psi }_1{}^{2}3{\psi }_2{}^{2}3{\psi }_3{}^{1}3{\psi }_4{}^1$

সংকরণ :

অধিক্রমণ:

অর্থাৎ, $S$ পরমাণুর $3s$ ও $3p$ অরবিটালসমূহের $s{p}^3$ সংকরণ হয়। উৎপন্ন $4$-টি সংকর অরবিটাল একটি চতুস্তলকের শীর্ষবিন্দুর দিকে প্রসারিত থাকে এবং কেন্দ্রে $S$ পরমাণুর অবস্থান। $4$-টি সংকর অরবিটালের ${\psi }_1{}^2,{\psi }_2{}^2,{\psi }_3{}^1,{\psi }_4{}^1$ এর ১ম দুটিতে রয়েছে নিঃসঙ্গ $e^{-}$ যুগল যা বন্ধন সৃষ্টিতে ব্যবহৃত হয় না। অপর ২টি অরবিটাল ${\psi }_3{}^1$ ও ${\psi }_4{}^1$ এ $1$-টি করে ইলেকট্রন রয়েছে। এ অরবিটাল ২টি $H$ পরমাণুর $1s^1$ অরবিটালের সাথে অধিক্রমল করে ২টি $H-S$ বন্ধন সৃষ্টি করে। ফলে $H_{2}S$ যৌগ গঠিত হয়। $S$ পরমাণুর নিসঙ্গ $e^{-}$ জোড় থাকায় অধিক বিকর্ষণের ফলে আদর্শ বন্ধন কোণ $\angle \text{HSH},\angle {109.5}^{\circ }$ থেকে কমে $\angle {90}^{\circ }$ হয়।

উদ্দীপকের $C$ ও $E$ মৌল দুটি হলো ক্রোমিয়াম ($Cr$) ও জিঙ্ক ($Zn$)। $Cr$ ও $Zn$ দ্বারা গঠিত সালফেট যৌগদ্বয় হচ্ছে $C{r}_2(S{O}_4{)}_3$ এবং $ZnS{O}_4$। যৌগদ্বয়ে মধ্যে $C{r}_2(S{O}_4{)}_3$ রঙিন। নিচে তা বিশ্লেষণ করা হলো-

${\mathrm{Cr}}^{3+}$ ও ${\mathrm{Zn}}^{2-}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস নিম্নরূপ-

$\begin{array}{cc}& {\mathrm{Cr}}^{3+}\left(24\right)\to 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^3\\ & {\mathrm{Zn}}^{2+}\left(30\right)\to 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{10}\end{array}$

দেখা যাচ্ছে যে, $Cr$ মৌলটি অবস্থান্তর মৌল এবং $Zn$ মৌলটি $d$ ব্লক মৌল হলেও অবস্থান্তর মৌল নয়। কারণ $Z{n}^{2+}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাসে $d$ অরবিটালে পূর্ণ হওয়ায় তা অবস্থান্তর নয় এবং রঙিন যৌগ গঠন করে না। অন্যদিকে $Cr$ অবস্থান্তর ধাতু বলেই এটি রঙিন যৌগ গঠন করে। $Cr$ অবস্থান্তর মৌল হওয়ায় এর অর্ধপূর্ণ $d$ অরবিটালে শক্তি সমান থাকে। একে ডিজেনারেট অবস্থা বলে। কিন্তু যৌগ গঠনের সময় লিগ্যান্ডের অরবিটাল $Cr$ ধাতুর কাছাকাছি এসে শক্তির সামান্য ঊর্ধ্বমুখী ও নিম্নমুখী পার্থক্য ঘটে। একে নন-ডিজেনারেট অবস্থা বলে। এ অবস্থায় পাঁচটি $d$ অরবিটাল সামান্য পৃথক শক্তিসম্পন্ন ($\Delta {\rm E}$) হয়ে দুটি পৃথক শক্তিস্তর $e_g$ ও $t_{2}g$ এ বিন্যস্ত হয়।

সুতরাং যৌগের দ্রবণে আলো পড়লে $d$ ইলেকট্রন দৃশ্যমান অঞ্চলের আলো শোষণ করে কাছাকাছি শক্তির অপর $d$ অরবিটাল স্থানান্তরিত হয়। ফলে অবস্থান্তর ধাতুর আয়নের দ্রবণটি ঐ নিদিষ্ট বর্ণে হয়। ${\text{Cr}}^{3+}$ এর ক্ষেত্রে বর্ণটি বেগুনি হয়। 

উপরোক্ত আলোচনা থেকে $Cr$ রঙিন যৌগ গঠন করে।