সৃজনশীলঃ ‘Q,R ও T…’ ঢাকা বোর্ড ২০১৭ – মৌলের পর্যাবৃত্তিক ধর্ম ও রাসায়নিক বন্ধন, রসায়ন, রসায়ন ১ম পত্র (এইচএসসি)

পর্যায় সারণির একই গ্রুপের মৌল অক্সিজেন ও সালফারের হাইড্রাইড হলো $H_{2}O$ ও $H_{2}S$। তাই $H_{2}O$ এবং $H_{2}S$ এর ধর্মে মিল থাকা স্বাভাবিক। কিন্তু কক্ষ তাপমাত্রায় $H_{2}O$ তরল এবং $H_{2}S$ হলো গ্যাস। এর কারণ হলো পানি পোলার অণু। অপরদিকে $H_{2}S$ অপোলার। পোলার পানির অণুসমূহের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে আন্তঃআণবিক দূরত্ব হ্রাস পায়। ফলে পানি তরল হয়। কিন্তু $H_{2}S$ অপোলার বিধায় এতে শুধুমাত্র দুর্বল ভ্যানডার ওয়ালস বল কাজ করে তাই $H_{2}S$ গ্যাসীয় অবস্থায় বিরাজ করে।

উদ্দীপকের $Q$ হলো কার্বন ($C$) এবং ($R$) হলো নাইট্রোজেন ($N$)। এদের হইড্রাইড হলো $C{H}_4$ ও $N{H}_3$। নিম্নে এদের গঠন বিশ্লেষণ করা হলো:

$C{H}_4$ এর গঠন: $C{H}_4$ অণুতে $C$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস:

$C_6\to 1s^{2}2s^{2}2p_x{}^{1}2p_y{}^{1}2p_z{}^0$

${}^{\ast }{C}_6\to 1s^{2}2s^{1}2p_x{}^{1}2p_y{}^{1}2p_z{}^1$

মিথেন অণুতে কার্বনের চারটি $s{p}^3$ সংকর অরবিটালের সঙ্গে চারটি $H^{-}$ পরমাণুর অরবিটাল অধিক্রমণ করে চারটি কার্বন হাইড্রোজেন সিগমা বন্ধন গঠন করে। যেহেতু, $s{p}^3$ সংকরণ তাই শর্তসাপেক্ষে অণুর আকৃতি চতুস্তলকীয় ও বন্ধন কোণ হয় ${109.5}^{\circ }$।

$N{H}_3$ এর গঠন: অপরদিকে, $N{H}_3$ অণুতে $N$ পরমাণুর শেষ কক্ষপথে $3$টি বিজোড় ইলেকট্রন আছে। তিনটি $H^{-}$ পরমাণুর শেষ কক্ষপথের একটি করে ইলেকট্রন $N$ এর সাথে যুক্ত হয়ে $s{p}^3$ সংকরণের মাধ্যমে $N{H}_3$ অণু গঠন করে। $s{p}^3$ সংকরণ বলে এখানেও আকৃতি চতুস্তলকীয় হওয়ার কথা। কিন্তু $N{H}_3$ অণুতে একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় বিদ্যমান যা বন্ধন জোড় ইলেকট্রনকে বিকর্ষণ করে। ফলে বন্ধন কোণ ${109.5}^{\circ }$ থেকে কমে ${107}^{\circ }$ হয়ে যায় ও আকৃতি হয় ত্রিকোণাকার পিরামিড।

সুতরাং উপর্যুক্ত আলোচনার প্রেক্ষিতে বলা যায়, অণু দুইটির আকৃতির ভিন্নতার কারণ মূলত অণুতে বিদ্যমান মুক্ত জোড় ও বন্ধন জোড় ইলেকট্রনের মধ্যেকার বিকর্ষণ।

এখানে প্রদত্ত পারমাণবিক সংখ্যা অনুসারে '$R$' ও '$T$' মৌল দুটি হলো যথাক্রমে নাইট্রোজেন ($N$) ও ফসফরাস ($P$) এবং এদের ইলেকট্রন বিন্যাস নিম্নরূপ-

${}_{7}N\to 1s^{2}2s^{2}2{\mathrm{px}}^{1}2p_y{}^{1}2p_z{}^1$
${}_{15}P\to 1s^{2}2s^{2}2p^{2}2p^{6}3s^{2}3p_x{}^{1}3p_y{}^{1}3p_z^{1}3d^0$

${}_{15}{P}^{\ast }\to 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{1}3p_x{}^{1}3p_y{}^{1}3p_z{}^{1}3d^1$

নাইট্রোজেন ও ফসফরাস উভয়ের সর্বশেষ শক্তিস্তরে $p$ অরবিটালে তিনটি করে বিজোড় ইলেকট্রন বিদ্যমান। তাই উভয়ই সমযোজ্যতা ও প্রদর্শন করে এবং অধাতব পরমাণু ক্লোরিনের সাথে সমযোজী যৌগ ${\mathrm{NCl}}_3$ ও ${\mathrm{PCl}}_3$ গঠন করে।

কিন্তু উত্তেজিত অবস্থায় ফসফরাসের $3s^{2-}$ অরবিটালের একটি ইলেকট্রন ফাঁকা $3d$ অরবিটালে স্থানান্তর সম্ভব বলে তখন ফসফরাসের সমযোজ্যতা $5$ হয় এবং ${\mathrm{PCl}}_3$ গঠিত হয়। অপরদিকে ২য় শক্তিস্তরে $d$ অরবিটাল থাকে না বলে নাইট্রোজেনের অনুরূপ সমযোজ্যতা বৃদ্ধি বা অষ্টক সম্প্রসারণ সম্ভব হয় না।

সুতরাং বর্ণনানুসারে এ কথা বলা যায় যে, ক্লোরিনের সাথে নাইট্রোজেন একটি যৌগ ${\mathrm{NCl}}_3$ গঠন করলেও ফসফরাসের পরিবর্তনশীল যোজ্যতা $3$ ও $5$ হওয়ায় এটি দুটি যৌগ ${\mathrm{PCl}}_3$ ও ${\mathrm{PCl}}_5$ গঠন করে।