রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো দ্রবণে উপস্থিত একটি উপাদানের মোল সংখ্যা এবং দ্রবণে উপস্থিত সকল উপাদানের মোট মোল সংখ্যার অনুপাতকে ঐ উপাদানের মোল ভগ্নাংশ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ব্রনস্টেড-লাউরি মতবাদ অনুসারে, যারা প্রোটন দান করতে পারে তারা অ্যাসিড এবং যারা প্রোটন গ্রহণ করতে পারে তারা ক্ষারক। $\text{HSO}_4^-$ আয়ন জলীয় দ্রবণে প্রোটন ($\text{H}^+$) দান করে সালফেট আয়নে ($\text{SO}_4^{2-}$) পরিণত হতে পারে, ফলে এটি অম্ল হিসেবে কাজ করে:
   $\text{HSO}_4^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{SO}_4^{2-}$

   আবার, এটি তীব্র অ্যাসিডের উপস্থিতিতে প্রোটন গ্রহণ করে সালফিউরিক অ্যাসিডে ($\text{H}_2\text{SO}_4$) রূপান্তরিত হতে পারে, ফলে এটি ক্ষারক হিসেবে কাজ করে:
   $\text{HSO}_4^- + \text{H}^+ \rightleftharpoons \text{H}_2\text{SO}_4$
   অতএব, প্রোটন দান ও গ্রহণ উভয় ধর্মের উপস্থিতির কারণে $\text{HSO}_4^-$ একটি উভয়ধর্মী আয়ন।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে ফেনলকে Zn সহযোগে উত্তপ্ত করলে বেনজিন (A) উৎপন্ন হয়:
   $\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Zn} \xrightarrow{\Delta} \text{C}_6\text{H}_6\text{ (A)} + \text{ZnO}$

   বেনজিন (A) গাঢ় $\text{HNO}_3$ ও গাঢ় $\text{H}_2\text{SO}_4$ এর উপস্থিতিতে ৬০°C তাপমাত্রায় নাইট্রেশনের মাধ্যমে নাইট্রোবেনজিন (B) তৈরি করে:
   $\text{C}_6\text{H}_6 + \text{HNO}_3 \xrightarrow[60^\circ\text{C}]{\text{Conc. }\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2\text{ (B)} + \text{H}_2\text{O}$

   বিক্রিয়ার কৌশল (ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন):
   ১. ইলেকট্রোফাইল ($\text{NO}_2^+$) সৃষ্টি:
   $\text{HNO}_3 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightleftharpoons \text{NO}_2^+ + \text{H}_3\text{O}^+ + 2\text{HSO}_4^-$
   ২. কার্বোক্যাটায়ন বা সিগমা ($\sigma$) জটিল গঠন: বেনজিন বলয়ের পাই ($\pi$) ইলেকট্রন ইলেকট্রোফাইল $\text{NO}_2^+$ কে আক্রমণ করে একটি অনুরণন স্থিতিশীল সিগমা কমপ্লেক্স (অ্যারেনিয়াম আয়ন) গঠন করে।
   $\text{C}_6\text{H}_6 + \text{NO}_2^+ \rightarrow [\text{C}_6\text{H}_6\text{NO}_2]^+$
   ৩. প্রোটন অপসারণ ও অ্যারোমেটিসিটি পুনঃপ্রতিষ্ঠা: ক্ষারকীয় $\text{HSO}_4^-$ আয়ন মধ্যবর্তী জটিল থেকে প্রোটন ($\text{H}^+$) গ্রহণ করে নাইট্রোবেনজিন (B) উৎপন্ন করে এবং $\text{H}_2\text{SO}_4$ পুনরুৎপাদিত হয়।
   $[\text{C}_6\text{H}_6\text{NO}_2]^+ + \text{HSO}_4^- \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4$

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে A হলো বেনজিন ($\text{C}_6\text{H}_6$)।
   বেনজিন অনার্দ্র $\text{AlCl}_3$-এর উপস্থিতিতে $\text{CH}_3\text{Cl}$ এর সাথে বিক্রিয়া করে টলুইন (C, $\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3$) গঠন করে। টলুইনকে $\text{HNO}_3$ দ্বারা জারিত করলে বেনজোয়িক অ্যাসিড (D, $\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH}$) উৎপন্ন হয়।

   টলুইন (C) এবং বেনজোয়িক অ্যাসিড (D) এর মধ্যে টলুইন (C) ইলেকট্রোফিলিক প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় অর্থো-প্যারা সমাণু প্রদান করবে।

   অনুরণন কাঠামোর সাহায্যে ব্যাখ্যা:
   টলুইনের বেনজিন বলয়ে উপস্থিত মিথাইল মূলক ($-\text{CH}_3$) একটি ধনাত্মক আবেশীয় (+I) এবং হাইপারকনজুগেশন প্রভাববিশিষ্ট ইলেকট্রন দাতা মূলক। হাইপারকনজুগেশন বা অনুরণনের মাধ্যমে এটি বেনজিন বলয়ে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি করে।
   অনুরণন কাঠামোসমূহ পর্যালোচনা করলে দেখা যায় যে, অনুরণনের ফলে বলয়ের অর্থো (2, 6) এবং প্যারা (4) অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব মেটা অবস্থানের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায় (ঋণাত্মক আধান সঞ্চারিত হয়)।

   কাঠামোসমূহ:
   ১. কাঠামো-I: স্বাভাবিক টলুইন কাঠামো।
   ২. কাঠামো-II: $\text{C-H}$ বন্ধনের ইলেকট্রন দ্বিবন্ধন গঠন করায় অর্থো অবস্থানে ঋণাত্মক চার্জ ($:^-$) সৃষ্টি হয়।
   ৩. কাঠামো-III: ঋণাত্মক আধানটি বলয়ের ভেতরে সঞ্চালিত হয়ে প্যারা অবস্থানে ঋণাত্মক চার্জ তৈরি করে।
   ৪. কাঠামো-IV: আধানটি পুনরায় সঞ্চালিত হয়ে অন্য অর্থো অবস্থানে ঋণাত্মক চার্জ তৈরি করে।

   যেহেতু অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব সর্বাধিক থাকে, তাই আগত ইলেকট্রোফাইল প্রধানত এই অবস্থানগুলোতেই আক্রমণ করে অর্থো ও প্যারা প্রতিস্থাপিত উৎপাদ বা সমাণু তৈরি করে।
   অপরদিকে, D যৌগের কার্বক্সিল মূলক ($-\text{COOH}$) ইলেকট্রন প্রত্যাহারী বা মেটা-নির্দেশক মূলক হওয়ায় এটি মেটা সমাণু দেয়। সুতরাং, C যৌগটিই অর্থো-প্যারা সমাণু দেবে।