সৃজনশীলঃ ‘…’ নটরডেম কলেজ ২০২৬ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

$k_b$ হলো ক্ষারকের বিয়োজন ধ্রুবক। $k_b$ এর মান কোনো দুর্বল ক্ষারকের আপেক্ষিক শক্তি নির্দেশ করে। $k_b$ এর মান যত বেশি হয়, ক্ষারকটি তত বেশি শক্তিশালী হয় এবং জলীয় দ্রবণে তার বিয়োজন মাত্রা তত বেশি হয়। অর্থাৎ, $k_b$ এর মান একটি ক্ষারকের জলীয় দ্রবণে হাইড্রোক্সাইড আয়ন ($O{H}^{-}$) উৎপাদনের প্রবণতা প্রকাশ করে।

উদ্দীপকের অনুযায়ী মৌলগুলো হলো: A = H (হাইড্রোজেন, গ্রুপ 1, পর্যায় 1) C = O (অক্সিজেন, গ্রুপ 16, পর্যায় 2) D = F (ফ্লোরিন, গ্রুপ 17, পর্যায় 2) অতএব, AD যৌগটি হলো HF এবং $A_{2}C$ যৌগটি হলো $H_{2}O$।

HF অপেক্ষা $H_{2}O$ এর স্ফুটনাঙ্ক বেশি হওয়ার কারণ নিম্নে ব্যাখ্যা করা হলো। $H_{2}O$ একটি পোলার সমযোজী যৌগ; এর কেন্দ্রীয় পরমাণু O এ দুইটি সক্রিয় মুক্তজোড় ইলেকট্রন রয়েছে এবং সাথে দুইটি হাইড্রোজেন পরমাণু সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ রয়েছে। প্রকৃতপক্ষে প্রতিটি পানির অণু, চারটি হাইড্রোজেন বন্ধন সৃষ্টিতে অংশ নেয়। কারণ, প্রতিটি অক্সিজেনে দুটি সমতুল্য আংশিক ঋণাত্মক চার্জ $\left({\delta }^{-}\right)$ এবং দুইটি আংশিক ধনাত্মক চার্জ $\left({\delta }^{+}\right)$ উপস্থিত থাকে।

এ চারটি চার্জ পার্শ্ববর্তী পানির অণুর বিপরীত চার্জের সাথে যুক্ত হওয়ার প্রবণতা দেখায়। তাই পানির অণুগুলোর মধ্যে সাধারণ তাপমাত্রায় তুলনামূলকভাবে আকর্ষণ বল বেশি কার্যকর থাকায় উচ্চ গলনাঙ্ক (0°C) এবং উচ্চ স্ফুটনাঙ্ক (100°C) বিরাজ করে।

চিত্র: পানিতে সৃষ্ট আংশিক ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ

অপরদিকে, হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড অণুতে ($H-F$) একটি মাত্র হাইড্রোজেন যুক্ত থাকে। এটি অধিক তড়িৎ ঋণাত্মক ফ্লোরিন পরমাণুর প্রভাবে আংশিক ধনাত্মক চার্জ $\left({\delta }^{+}\right)$ লাভ করে। $H-F$ অণুতে যুক্ত ফ্লোরিনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা সর্বাধিক (4.0) এবং lone-pair ইলেকট্রন তিনটি থাকা সত্ত্বেও এর মধ্যে কার্যকরী হাইড্রোজেন বন্ধন তুলনামূলকভাবে পানি অপেক্ষা কম। কারণ, $H-F$ দুইটি বন্ধনে অংশ নেয় এবং ফ্লোরিন পরমাণুতে তিনটি (lone-pair) মুক্তজোড় ইলেকট্রনের মধ্যে শুধুমাত্র একটি সক্রিয় lone-pair থাকে যা হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনে ভূমিকা রাখে। আর এই কারণেই $H-F$ এর আন্তঃআণবিক H-bond পানির H-bond অপেক্ষা কম থাকায় আন্তঃকণা আকর্ষণ বল কম থাকে এবং গলনাঙ্ক এবং স্ফুটনাঙ্ক পানি অপেক্ষা কম।

${\delta }^{+}{\delta }^{-}$

$\cdot \cdots \cdot H-F\cdots \cdots$

চিত্র: HF এ সৃষ্ট আংশিক ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ

উদ্দীপকের অনুযায়ী মৌলগুলো হলো: A = H (হাইড্রোজেন), B = N (নাইট্রোজেন, গ্রুপ 15, পর্যায় 2) এবং E = P (ফসফরাস, গ্রুপ 15, পর্যায় 3)

অতএব, $B{A}_3$ যৌগটি হলো $N{H}_3$ (অ্যামোনিয়া) এবং $E{A}_3$ যৌগটি হলো $P{H}_3$ (ফসফিন)। এদের সংকরণ উল্লেখপূর্বক বন্ধন কোনের ভিন্নতার কারণ নিম্নে বিশ্লেষণ করা হলো-

$N{H}_3$ ও $P{H}_3$ এর সংকরণ: $N{H}_3$ ও $P{H}_3$ এর কেন্দ্রীয় পরমাণু N ও P এবং উভয়ই $s{p}^3$ সংকরিত। উভয় অণুর ক্ষেত্রেই 3টি $s{p}^3$ সংকর অরবিটাল 3টি হাইড্রোজেনের সাথে 3টি সিগমা বন্ধন গঠন করে এবং 1টি অরবিটালে একজোড়া মুক্তজোড় ইলেকট্রন থাকে।

বন্ধন কোণের ভিন্নতার কারণ বিশ্লেষণ:

$N{H}_3$ ও $P{H}_3$ উভয়ই সংকরিত ও মুক্তজোড় ইলেকট্রন সংখ্যা একই হলেও $N{H}_3$-এর বন্ধন কোণ 107° এবং $P{H}_3$-এর বন্ধন কোণ 94° হয়। এই পার্থক্যের প্রধান কারণ হলো কেন্দ্রীয় পরমাণু দুটির তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য।

পর্যায় সারণির একই গ্রুপে উপর থেকে নিচে গেলে তড়িৎ ঋণাত্মকতা হ্রাস পায়। নাইট্রোজেন (N) এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা (3.0) ফসফরাস (P) এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা (2.1)। $N{H}_3$ এর ক্ষেত্রে N এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা P এর তুলনায় বেশি হওয়ায় এটি বন্ধন জোড় ইলেকট্রনগুলোকে নিজের দিকে বেশি আকর্ষণ করে। ফলে বন্ধন জোড় ইলেকট্রন মেঘ কেন্দ্রীয় পরমাণুর কাছাকাছি ঘনীভূত হয়। এতে বন্ধন জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণ তুলনামূলকভাবে বেশি হয়, যা মুক্ত জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণের প্রভাবকে কিছুটা প্রশমিত করে। তাই $N{H}_3$ এর বন্ধন কোণ 109.5° থেকে সামান্য কমে 107° হয়। অপরদিকে $P{H}_3$ এর ক্ষেত্রে P এর তড়িৎ ঋণাত্মকতা N এর তুলনায় কম হওয়ায় এটি বন্ধন জোড় ইলেকট্রনগুলোকে দুর্বলভাবে আকর্ষণ করে। ফলে বন্ধন জোড় ইলেকট্রন মেঘ কেন্দ্রীয় পরমাণু থেকে দূরে সরে যায়। যার ফলে $P{H}_3$ এর বন্ধন কোণ প্রায় 94° হয়।

সুতরাং, কেন্দ্রীয় পরমাণুর তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্যের কারণে $N{H}_3$ এবং $P{H}_3$ যৌগদ্বয়ের সংকরায়ন একই হওয়া সত্ত্বেও এদের বন্ধন কোণে উল্লেখযোগ্য ভিন্নতা দেখা যায়।