HCI একটি সমযোজী যৌগ হলেও পানিতে দ্রবণীয় কেন?
উত্তর: HCI একটি সমযোজী যৌগ হলেও পানিতে দ্রবণীয়। কারণ HCI যৌগের CI ও H এর মধ্যে তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য [Cl(3.0) -H(2.1) = 0.9 ] অনেক বেশি হওয়ায় HCl একটি পোলার সমযোজী যৌগ। এজন্য এটি আংশিক ধনাত্মক H+ ও আংশিক ঋণাত্মক Cl- আয়নে পরিণত হতে পারে। তখন পানির অণুর ধনাত্মক ও ঋণাত্মক অংশ দ্বারা আকৃষ্ট হয়ে HCI অণু পানিতে দ্রবীভূত হতে পারে। এজন্য সমযোজী যৌগ হলেও HCI পানিতে দ্রবণীয়।
HSC Chemistry 1st Paper Chapter 5: কর্মমূখী রসায়ন CQ — Prosthuti প্রশ্নব্যাংক
HSC · Chemistry 1st Paper · Chapter 5: কর্মমূখী রসায়ন · সৃজনশীল
HCI একটি সমযোজী যৌগ হলেও পানিতে দ্রবণীয় কেন?
উদ্দীপক
Rajshahi · 2022
উত্তর
প্রতি লিটার জলীয় দ্রবণে উপস্থিত কোনো অম্ল বা ক্ষারকের মোল সংখ্যার যে ভগ্নাংশ বিযোজিত অবস্থায় থাকে তাকে ঐ অম্ল বা ক্ষারকের বিয়োজন ধ্রুবক বলে।
উত্তর
HCI একটি সমযোজী যৌগ হলেও পানিতে দ্রবণীয়। কারণ HCI যৌগের CI ও H এর মধ্যে তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্য [Cl(3.0) -H(2.1) = 0.9 ] অনেক বেশি হওয়ায় HCl একটি পোলার সমযোজী যৌগ। এজন্য এটি আংশিক ধনাত্মক H+ ও আংশিক ঋণাত্মক Cl- আয়নে পরিণত হতে পারে। তখন পানির অণুর ধনাত্মক ও ঋণাত্মক অংশ দ্বারা আকৃষ্ট হয়ে HCI অণু পানিতে দ্রবীভূত হতে পারে। এজন্য সমযোজী যৌগ হলেও HCI পানিতে দ্রবণীয়।
উত্তর
A ও B এর পারমাণবিক সংখ্যা 7 ও 1 হওয়ায় মৌল দুটি যথাক্রমে নাইট্রোজেন (N) ও হাইড্রোজেন (H)। অর্থাৎ AB₃, যৌগটি NH₃ হবে। নিচে NH₃ যৌগের আকৃতি ও বন্ধন কোণ সংকরণের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হলো-
NH, অণুর কেন্দ্রীয় পরমাণু N। N মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা 7 এবং এর ইলেকট্রন বিন্যাস-
N পরমাণুর spসংকরিত অরবিটালের তিনটির প্রত্যেকটিতে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন এবং একটিতে জোড় ইলেকট্রন অবস্থান করে। N-পরমাণুর তিনটি অরবিটালের অযুগ্ম ইলেকট্রনের সাথে হাইড্রোজেন পরমাণুর s অরবিটালের অযুগ্ম ইলেকট্রন অধিকমণ করে অণুর গঠন কাঠামো সৃষ্টি করে ।
সংকরিত অরবিটালের জোড় ইলেকট্রনই নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় হিসেবে থেকে যায়। নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়-বন্ধন ইলেকট্রন জোড় বিকর্ষণ বল,
বন্ধন ইলেকট্রন জোড়-বন্ধন ইলেকট্রন জোড় বিকর্ষণ বল অপেক্ষা বেশি হওয়ায় নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় NH₃ অণুর স্বাভাবিক গঠন চতুস্তলকের যে কোনো একটি বাহুতে অবস্থান করে বন্ধন ইলেকট্রন জোড়কে অধিক মাত্রায় বিকর্ষণ করে। ফলে NH3 অণুর আকৃতি চতুস্তলকীয় গঠন কাঠামো না হয়ে ত্রিকোণী পিরামিডীয় গঠন হয়।
N পরমাণুর spসংকরিত অরবিটালের তিনটির প্রত্যেকটিতে একটি করে অযুগ্ম ইলেকট্রন এবং একটিতে জোড় ইলেকট্রন অবস্থান করে। N-পরমাণুর তিনটি অরবিটালের অযুগ্ম ইলেকট্রনের সাথে হাইড্রোজেন পরমাণুর s অরবিটালের অযুগ্ম ইলেকট্রন অধিকমণ করে অণুর গঠন কাঠামো সৃষ্টি করে ।
সংকরিত অরবিটালের জোড় ইলেকট্রনই নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় হিসেবে থেকে যায়। নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়-বন্ধন ইলেকট্রন জোড় বিকর্ষণ বল,
বন্ধন ইলেকট্রন জোড়-বন্ধন ইলেকট্রন জোড় বিকর্ষণ বল অপেক্ষা বেশি হওয়ায় নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় NH₃ অণুর স্বাভাবিক গঠন চতুস্তলকের যে কোনো একটি বাহুতে অবস্থান করে বন্ধন ইলেকট্রন জোড়কে অধিক মাত্রায় বিকর্ষণ করে। ফলে NH3 অণুর আকৃতি চতুস্তলকীয় গঠন কাঠামো না হয়ে ত্রিকোণী পিরামিডীয় গঠন হয়।উত্তর
উদ্দীপকের তথ্য মতে, A ও B যথাক্রমে N ও H এবং সংশ্লিষ্ট বিক্রিয়া হবে,
সুতরাং যৌগটি । নিচে যৌগটির শিল্পোৎপাদন প্রক্রিয়ায় সর্বোচ্চ উৎপাদ প্রাপ্তির শর্তসমূহ বিশ্লেষণ করা হলো-
তাপমাত্রার প্রভাব: সমীকরণ থেকে দেখা যায় এটি একটি তাপোৎপাদী বিক্রিয়া। এক্ষেত্রে তাপমাত্রা হ্রাস করলে এ হ্রাসের ফলাফল প্রশমিত করার জন্য লা-শাতেলিয়ারের নীতি অনুসারে সাম্যাবস্থার অবস্থান ডান দিকে সরে গিয়ে NH3, উৎপাদন বৃদ্ধি করবে। কিন্তু নিম্ন তাপমাত্রায় বিক্রিয়ার গতিবেগের হ্রাস পায় বলে NH3, উৎপাদনের হার কমে যায়। তাই খুব নিম্ন নয় আবার খুব উচ্চ নয় এমন অত্যানুকূল তাপমাত্রায় (450° – 500°)C বিক্রিয়াটিকে পরিচালনা করা হয়। এ তাপমাত্রায় বিক্রিয়ার হারকে আরও বৃদ্ধি করার জন্য প্রভাবক হিসেবে Fe এবং প্রভাবক সহায়ক হিসেবে Mo কে ব্যবহার করা হয়।
চাপের প্রভাব: NH3, উৎপাদনে সাম্য বিক্রিয়া হতে দেখা যায়, এক মোল N₂ ও তিন মোল H₂ এর বিক্রিয়ায় দুই মোল NH, উৎপন্ন হয়েছে। অর্থাৎ বিক্রিয়াটিতে আয়তনের সংকোচন ঘটে। লা-শাতেলিয়ারের নীতি অনুসারে চাপ প্রয়োগের ফলে আয়তনের হ্রাস করে সাম্যের অবস্থান ডান দিকে সরে যায় অর্থাৎ NH3 এর উৎপাদন বৃদ্ধি পায়। এক্ষেত্রে 200 বায়ুচাপ প্রয়োগ করে সর্বোচ্চ পরিমাণ NH3 উৎপাদন করা সম্ভব হয়।
প্রভাবকের প্রভাব: উভমুখী বিক্রিয়ায় প্রভাবকের সম্মুখ এবং বিপরীত উভয় বিক্রিয়াকেই সমানভাবে প্রভাবিত করে বলে রাসায়নিক সাম্যের কোনো পরিবর্তন ঘটায় না। কিন্তু প্রভাবক বিক্রিয়ার বেগ বাড়িয়ে দ্রুত সাম্যাবস্থা আনে সেজন্য উপযুক্ত চাপে 550 °C তাপমাত্রায় বিক্রিয়ার বেগ যথেষ্ট বাড়ে এবং অ্যামোনিয়ার উৎপাদন দ্রুত হয়।
ঘনমাত্রার প্রভাব: লা-শাতেলিয়ারের নীতি অনুযায়ী বিক্রিয়ক পদার্থগুলোর ঘনমাত্রা বাড়ালে এবং বিক্রিয়াজাত পদার্থের ঘনমাত্রা কমালে সম্মুখ বিক্রিয়া হয়। এ বিক্রিয়ায় যদি অ্যামোনিয়ার ঘনমাত্রা কমানো হয় তবে বিক্রিয়াটি সম্মুখের দিকে হয়। সেজন্য অ্যামোনিয়া উৎপন্ন হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে বিক্রিয়া প্রকোষ্ঠ থেকে সরিয়ে ফেলা হয়। ফলে বিক্রিয়া সম্মুখ দিকে হতে থাকে এবং অ্যামোনিয়ার উৎপাদন বৃদ্ধি পায়।