সৃজনশীলঃ ‘…’ রাজশাহী বোর্ড ২০২৫ – পরিমাণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

পাইরোল একটি অ্যারোমেটিক যৌগ হওয়ার কারণ:
পাইরোল ($C_4{H}_{5}N$) হাকেল নীতি মেনে চলে বলে এটি অ্যারোমেটিক যৌগ। হাকেল নীতি অনুযায়ী, কোনো সমতলীয় চাক্রিক যৌগে যদি $(4n+2)$ সংখ্যক সঞ্চারণশীল $\pi$ ইলেকট্রন থাকে (যেখানে $n=0,1,2,3,\dots$), তবে তা অ্যারোমেটিক হয়।

পাইরোল একটি সমতলীয় চাক্রিক যৌগ। এর চক্রে দুটি দ্বিবন্ধন হতে প্রাপ্ত ৪টি $\pi$ ইলেকট্রন এবং নাইট্রোজেন ($N$) পরমাণুর অসংকরিত $p$-অরবিটালে থাকা ১ জোড়া (২টি) নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন মিলে চক্রে মোট ৬টি সঞ্চারণশীল $\pi$ ইলেকট্রন থাকে।
অতএব, হাকেল নীতি অনুযায়ী:
$4n+2=6$
$4n=4$
$n=1$
যেহেতু $n$-এর মান একটি পূর্ণসংখ্যা ($1$), তাই পাইরোল হাকেল নীতিকে পুরোপুরি সমর্থন করে এবং এটি একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

উদ্দীপকের $\text{Fe}$ নমুনাটির বিশুদ্ধতার গাণিতিক বিশ্লেষণ:

সংঘটিত বিক্রিয়া:
$\text{Fe}$ কে লঘু ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$-এ দ্রবীভূত করলে সংঘটিত বিক্রিয়া—
$\text{Fe}+{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\to {\text{FeSO}}_4+{\text{H}}_2\uparrow$

প্রাপ্ত ${\text{FeSO}}_4$ ও অম্লীয় ${\text{KMnO}}_4$-এর সাথে সংঘটিত বিক্রিয়ার সমতাকৃত সমীকরণ—
$10{\text{FeSO}}_4+2{\text{KMnO}}_4+8{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\to 5{\text{Fe}}_2({\text{SO}}_4{)}_3+{\text{K}}_2{\text{SO}}_4+2{\text{MnSO}}_4+8{\text{H}}_2\text{O}$

উপরোক্ত বিক্রিয়া মতে,
$2{\text{ mol KMnO}}_4\equiv 10{\text{ mol FeSO}}_4$
$\therefore 1{\text{ mol KMnO}}_4\equiv 5{\text{ mol Fe}}^{2+}$ (বা বিশুদ্ধ $\text{Fe}$)

প্রমাণ দ্রবণ অনুযায়ী আমরা জানি,
$1000\text{ mL }1{\text{ M KMnO}}_4\equiv 5\times 55.85\text{ g Fe}$

$\therefore 20\text{ mL }0.1{\text{ M KMnO}}_4\equiv \frac{5\times 55.85\times 20\times 0.1}{1000}\text{ g Fe}$

$=0.5585\text{ g Fe}$
অর্থাৎ, উদ্দীপকের নমুনায় উপস্থিত বিশুদ্ধ $\text{Fe}$ এর পরিমাণ $0.5585\text{ g}$।

$\therefore$ নমুনাতে ভেজাল আছে $=(0.75-0.5585)\text{ g}=0.1915\text{ g}$
অতএব, নমুনাটির বিশুদ্ধতার শতকরা হার,
$\text{Purity percentage}=\left(\frac{0.5585}{0.75}\right)\times 100\%=74.47\%$

সিদ্ধান্ত : সুতরাং, উদ্দীপকের $\text{Fe}$ নমুনাটি বিশুদ্ধ নয়; এতে $0.1915\text{ g}$ ভেজাল রয়েছে এবং নমুনাটির বিশুদ্ধতার পরিমাণ $74.47\%$।

উদ্দীপকের বিজারক পদার্থটি ${\mathrm{FeSO}}_4$  এর পরিবর্তে $H_2{O}_2$  ব্যবহার করলে সংঘটিত বিক্রিয়াটির অর্ধ-বিক্রিয়া উল্লেখপূর্বক নিচে সমতা বিধান করা হলো-- 

${\mathrm{KMnO}}_4+H_2{\mathrm{SO}}_4+H_2{O}_2\to {\mathrm{MnSO}}_4+K_2{\mathrm{SO}}_4+H_{2}O+O_2$

উভয়পক্ষ থেকে দর্শক আয়নকে বাদ দিয়ে সমীকরণটিকে আয়নীয় আকারে লিখলে-

${\mathrm{MnO}}_4^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+H_2{O}_2\left(\mathrm{aq}\right)\to {\mathrm{Mn}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)+H_{2}O\left(l\right)+O_2\left(g\right)$.

জারণ অর্ধ-সমীকরণ : $H_2{O}_2\left(\mathrm{aq}\right)\to 2H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+O_2\left(g\right)+2e^{-}$$.....\left(i\right)$

বিজারণ অর্ধ-সমীকরণ : ${\mathrm{MnO}}_4^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+8H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+5e^{-}\to$

${\mathrm{Mn}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)+4H_{2}O\left(l\right)$$.....\left(ii\right)$

$\left(i\right)$ নং সমীকরণকে $5$ দ্বারা ও $\left(ii\right)$ নং সমীকরণ $2$ দ্বারা গুণ করলে পাওয়া যায়,

জারণ অর্ধ-বিক্রিয়া : $5H_2{O}_2\left(\mathrm{aq}\right)\to 10H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+5O_2\left(g\right)+10e^{-}$$.....\left(iii\right)$

বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া :

$2{\mathrm{MnO}}_4^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+16H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+10e^{-}\to$ 

$2{\mathrm{Mn}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)+8H_{2}O\left(l\right)$$.....\left(iv\right)$

$\left(iii\right)$ নং ও $\left(iv\right)$ নং সমীকরণকে যোগ করলে সমীকরণ দাঁড়ায়-

জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া :

$2{\mathrm{MnO}}_4^{-}\left(\mathrm{aq}\right)+6H^{+}\left(\mathrm{aq}\right)+5H_2{O}_2\left(\mathrm{aq}\right)\to 2{\mathrm{Mn}}^{2+}\left(\mathrm{aq}\right)+8H_{2}O\left(l\right)+5O_2\left(g\right)$

এটিই আয়নীয় আকারে বিক্রিয়াটির সমতাযুক্ত সমীকরণ। সমীকরণটির বাম ও ডান দিকে $K^{+}$আয়ন ও ${\mathrm{SO}}_4^{2-}$ মূলকের সংখ্যা সমান করলে সমীকরণটি দাঁড়ায়-

$\begin{array}{c}2{\mathrm{KMnO}}_4\left(\mathrm{aq}\right)+3H_2{\mathrm{SO}}_4\left(\mathrm{aq}\right)+5H_2{O}_2\left(\mathrm{aq}\right)⟶\\ K_2{\mathrm{SO}}_4\left(\mathrm{aq}\right)+2{\mathrm{MnSO}}_4\left(\mathrm{aq}\right)+8H_{2}O\left(l\right)+5O_2\left(g\right)\end{array}$ 

এটিই $A$ পাত্রে সংঘটিত বিক্রিয়ার আয়ন ইলেকট্রন পদ্ধতিতে সমতাকৃত সমীকরণ।