সৃজনশীলঃ ‘[প্রচলিত অর্থে X,…’ যশোর বোর্ড ২০২১ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

জানা আছে, পলির বর্জন নীতি অনুসারে, একই পরমাণুতে দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান কখনও সমান হতে পারে না। He এর ইলেকট্রন বিন্যাস =এখানে দুটি ইলেকট্রনের কোয়ান্টাম সংখ্যার মান নিম্নরূপ-

১ম ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে,

n = 1, l = 0, m = 0, s = +1/2

২য় ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে,

n = 1, l = 0, m = 0, s = -1/2

অর্থাৎ যদি দুটি ইলেকট্রনের যেকোনো তিনটি কোয়ান্টাম সংখ্যা একই হয় তবে চতুর্থ কোয়ান্টাম সংখ্যা অবশ্যই ভিন্ন হতে হবে। হিলিয়াম (He) পরমাণুতে মাত্র দুটি ইলেকট্রন থাকে। এ দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মধ্যে প্রথম তিনটির মান অভিন্ন হলেও চতুর্থ কোয়ান্টাম সংখ্যা স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যার মান অবশ্যই অর্থাৎ He এর ইলেকট্রন বিন্যাস পলির বর্জননীতি মেনে চলে।ভিন্ন।

উদ্দীপকের XZ₂ হলো CO₂ এবং YZ₂ হলো SiO₂। স্বাভাবিক অবস্থায় CO₂ গ্যাস, কিন্তু SiO₂ হলো কঠিন পদার্থ। এর কারণ হলো CO₂ একটি একক অণু। CO₂ এর অণুতে একটি কার্বন পরমাণু দুটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে দুই জোড়া ইলেকট্রন শেয়ার করে দ্বিবন্ধন দ্বারা যুক্ত থাকে। CO₂ এর আণবিক গঠন সরলরৈখিক। যেমন,

CO₂ অণুসমূহের মধ্যে কেবল দূর্বল ভ্যান্ডার ওয়ালস বল কার্যকর থাকে। তাই সাধারণ তাপমাত্রায় CO₂ হলো গ্যাস। এটি একক সমযোজী যৌগ অণু হওয়ায় এর গলনাংক ও স্ফুটনাংক কম। শুষ্ক বরফ বা কঠিন কার্বন ডাই অক্সাইডের গুনাঙ্ক হলো -56°C। অপরদিকে সিলিকন ডাই-অক্সাইড একটি পলিমার যৌগ। অর্থ্যাৎ অসংখ্য SiO₂ অণু পরস্পর যুক্ত হয়ে বৃহৎ আকারের সুস্থিত অণু সৃষ্টি করে। এরূপ যৌগকে পলিমার যৌগ বলে। SiO₂ পলিমার গঠনে প্রতিটি Si পরমাণু চারটি O পরমাণুর সাথে এবং O পরমাণু দুটি Si পরমাণুর সাথে যুক্ত হয়ে চতুস্তলকীয় গঠন সৃষ্টি করে। প্রতিটি চতুস্তলক O পরমাণু দ্বারা যুক্ত হয়ে পলিমার শিকল গঠন করে। এর পলিমার গঠন নিচে দেখানো হলো-

পলিমার যৌগ (SiO₂)_n এর গলনকালে বহু সমযোজী বন্ধন ভাঙতে হয় এবং অঙ্কিত অধিক তাপশক্তি শোষিত হয়। সুতরাং সিলিকন ডাই-অক্সাইড (SiO₂)_n এর গলনাংক ও স্ফুটনাংক অনেক বেশি; যেমন গলনাংক 1610°C ও 2230°C স্ফুটনাংক এবং সাধারণ তাপমাত্রায় SiO₂ হলো কঠিন কেলাসাকার পদার্থ।

XW₄ যৌগটি হচ্ছে CCl₄ এবং YW₄ যৌগটি হচ্ছে SiCl₄। এরা পানির সাথে ভিন্ন ভিন্ন বিক্রিয়া প্রদর্শন করে।

CCl₄ ব্যতীত গ্রুপ-14 এর অন্যান্য সমযোজী হ্যালাইড যেমনঃ SiCl₄ পানির সংস্পর্শে আদ্র বিশ্লেষিত হয়। আদ্র বিশ্লেষণের প্রথম শর্ত হলো কেন্দ্রীয় পরমাণুর একটি ফাঁকা d অরবিটাল থাকা প্রয়োজন। ঐ ফাঁকা d-অরবিটালের সাথে পানি অণুর O পরমাণুর নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন যুগল একটি সন্নিবেশ বন্ধন যেন করতে পারে। দ্বিতীয় পর্যায়ভুক্ত C-পরমাণুতে কোনো d-অরবিটাল থাকে না। তাই CCl₄ পানিতে আদ্র বিশ্লেষিত হতে পারে না। অপরদিকে, SiCl₄ এর কেন্দ্রীয় পরমাণু Si তৃতীয় পর্যায়ভুক্ত অধাতব মৌল হওয়ার এবং এর 3d অরবিটাল খালি থাকার এটি পানির অণুর O পরমাণুর সাথে সন্নিবেশ বন্ধন গঠনের মাধ্যমে আদ্র বিশ্লেষিত হয়।

SiCl₄+4H-OH → 4HCl+Si(OH)₄

CCl₄+H₂O → কোনো বিক্রিয়া হয় না।

SiCl₄ এর আদ্র বিশ্লেষিত নিম্ন মতে পানির অক্সিজেন পরমাণুর নিম্নের ইলেকট্রন সহযোগে সন্নিবেশ বন্ধন দ্বারা অন্তর্বর্তী যৌগ বা বিক্রিয়া গঠনের মাধ্যমে সংঘটিত হয়।

এরুপে চার ধাপে পানি অণুর সাথে বিক্রিয়ার SiC₄ এর চারটি Cl পরমাণু চারটি -OH মূলক দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়ে থাকে।SiCl₄+4H-OH → 4HCl+Si(OH)₄

এ বিক্রিয়ায় বিক্রিয়া মধ্যকে Si পরমাণুর সর্বশেষ শক্তিস্তরে ১০টি ইলেকট্রন বিদ্যমান। এর মধ্যে চারটি Si-Cl বন্ধন থেকে চার জোড়া এবং Si-OH ₂ সন্নিবেশ বন্ধন থেকে এক জোড়া ইলেকট্রন রয়েছে।

যেহেতু, সিলিকন তৃতীয় পর্যায়ের মৌল সেহেতু তার শূন্য 3d অরবিটাল আছে যেখানে H₂O কতৃক যোগান এবং শেয়ারকৃত ইলেকট্রনযুগল স্থান দেওয়া সম্ভব। অন্য কথায়, Si এর পক্ষে অষ্টক সম্প্রসারন সম্ভব হয়েছে। কিন্তু, কার্বন দ্বিতীয় পর্যায়ের একটি মৌল। পরমাণুর দ্বিতীয় শক্তিস্তরে 2d বলে কোনো অরবিটাল নেই। সুতরাং, কার্বনের পক্ষে অষ্টক সম্প্রসারণ সম্ভব নয়।

সুতরাং, পানির অণু CCl₄ এর C পরমাণুর সাথে সন্নিবেশ বন্ধন সৃষ্টি করে “বিক্রিয়া-মধ্যক” বা অন্তর্বর্তী যৌগ তৈরী করতে পারে না। এর ফলে CC₄ এর আদ্র বিশ্লেষণ হয় নাl