ক) পাই বন্ধনের সংজ্ঞা দাও।
দুটি পরমাণুর যোজ্যতা স্তরের দুটি সমান্তরাল বা অসংকরিত p-অরবিটাল পরস্পরের সাথে পাশাপাশি বা পার্শ্ববর্তী অতিপায়নের (Overlapping) মাধ্যমে যে সমযোজী বন্ধন গঠন করে, তাকে পাই ($\pi$) বন্ধন বলে।
খ) কিউরিং পদ্ধতিতে কীভাবে খাদ্য সংরক্ষণ করা যায়? ব্যাখ্যা করো।
খাদ্যে শুষ্ক লবণ ($\text{NaCl}$) বা লবণের গাঢ় দ্রবণ (ব্রাইন) প্রয়োগ করে খাদ্য সংরক্ষণ করার বিশেষ ভৌত-রাসায়নিক পদ্ধতিকে কিউরিং (Curing) বলা হয়। সাধারণত মাছ ও মাংস সংরক্ষণে এই পদ্ধতি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
১.
প্লাজমোলাইসিস: খাদ্যের ওপর শুষ্ক লবণ ছিটানো হলে বা লবণের গাঢ় দ্রবণে ডুবানো হলে একটি উচ্চ ঘনত্বের অতিপৃক্ত মাধ্যম (Hypertonic solution) সৃষ্টি হয়। এর ফলে বহিঃঅভিস্রাবণ (Exosmosis) প্রক্রিয়ায় খাদ্যবস্তুর ভেতরের সমস্ত মুক্ত পানি এবং খাদ্যের গায়ে লেগে থাকা অণুজীবের (ব্যাকটেরিয়া বা ছত্রাক) কোষীয় পানি বাইরে চলে আসে। পানির তীব্র ঘাটতিতে অণুজীবের কোষগুলো সংকুচিত হয়ে প্লাজমোলাইসিস ঘটে এবং তারা মারা যায়।
২.
এনজাইম নিষ্ক্রিয়করণ: কিউরিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে খাদ্যের পানির সক্রিয়তা ($a_w$) হ্রাস পায়। পানি না থাকায় খাদ্যের অভ্যন্তরে থাকা পচনকারী এনজাইমসমূহের স্বাভাবিক বিপাকীয় ও আর্দ্রবিশ্লেষণ ক্রিয়া সম্পূর্ণ স্তব্ধ হয়ে যায়।
এভাবেই কিউরিং পদ্ধতিতে অণুজীবের বংশবৃদ্ধি ও এনজাইমের ক্রিয়া রোধ করে দীর্ঘকাল খাদ্য সংরক্ষণ করা যায়।
গ) A-এর হ্যালাইড প্যারাচুম্বকীয় কিন্তু B-এর হ্যালাইড নয় কেন? ব্যাখ্যা করো।
উদ্দীপকের ছক ও শর্তানুসারে, $n = 4$ বসিয়ে 'A' এবং 'B' মৌল দুটি শনাক্ত করি:
A এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $(4-1)d^5 4s^2 = 3d^5 4s^2 \rightarrow$ মৌলটি হলো ম্যাঙ্গানিজ ($_{25}\text{Mn}$)।
B এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $(4-1)d^{10} 4s^2 = 3d^{10} 4s^2 \rightarrow$ মৌলটি হলো জিংক ($_{30}\text{Zn}$)।
যেকোনো লবণের চৌম্বক ধর্ম (প্যারাম্যাগনেটিক বা ডায়াম্যাগনেটিক) মূলত তার কেন্দ্রীয় ধাতব আয়নের d-অরবিটালে অয়ুগ্ম বা বিজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির ওপর নির্ভর করে। যদি কোনো আয়নের d-উপস্তরে এক বা একাধিক বিজোড় ইলেকট্রন থাকে, তবে তা চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা আকর্ষিত হয় এবং প্যারাচৌম্বকীয় (Paramagnetic) ধর্ম প্রদর্শন করে। আর যদি সব ইলেকট্রন জোড়বদ্ধ থাকে, তবে তা ডায়াচৌম্বকীয় হয়।
ধরি, হ্যালোজেন পরমাণু $\text{X}$ হলে এদের সাধারণ হ্যালাইড দুটি হলো $\text{MnX}_2$ এবং $\text{ZnX}_2$। এই হ্যালাইডসমূহে ধাতু দুটি $+2$ জারণ অবস্থায় ($\text{Mn}^{2+}$ এবং $\text{Zn}^{2+}$) বিদ্যমান থাকে।
১.
A-এর হ্যালাইড ($\text{MnX}_2$) এর ক্ষেত্রে:
$\text{Mn}^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^0$
হুন্ডের নীতি অনুযায়ী $\text{Mn}^{2+}$ এর $3d$ উপস্তরের অরবিটাল বিন্যাস নিম্নরূপ:
$\text{Mn}^{2+} \rightarrow$
বিন্যাস থেকে স্পষ্ট দেখা যায় যে, $\text{Mn}^{2+}$ আয়নের $3d$ উপশক্তিস্তরে
৫টি অয়ুগ্ম বা বিজোড় ইলেকট্রন বিদ্যমান। এই বিপুল সংখ্যক বিজোড় ইলেকট্রনের স্পিন গতির কারণে শক্তিশালী স্থায়ী চৌম্বক ভ্রামক (Magnetic moment) সৃষ্টি হয়। তাই A-এর হ্যালাইডটি তীব্র
প্যারাচৌম্বকীয়।
২.
B-এর হ্যালাইড ($\text{ZnX}_2$) এর ক্ষেত্রে:
$\text{Zn}^{2+}$ আয়নের ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^0$
$\text{Zn}^{2+}$ এর $3d$ উপস্তরের অরবিটাল বিন্যাস নিম্নরূপ:
$\text{Zn}^{2+} \rightarrow$
দেখা যাচ্ছে যে, $\text{Zn}^{2+}$ আয়নের $3d$ উপশক্তিস্তরটি ইলেকট্রন দ্বারা সম্পূর্ণ পূর্ণ এবং এতে
কোনো বিজোড় ইলেকট্রন নেই (সব ইলেকট্রন জোড়বদ্ধ)। কোনো বিজোড় ইলেকট্রন না থাকায় এদের পারস্পরিক চৌম্বক ভ্রামক একে অপরকে নাকচ করে দেয়। ফলে B-এর হ্যালাইডটি প্যারাচৌম্বকীয় না হয়ে
ডায়াচৌম্বকীয় হয়।
উত্তর: অতএব, আংশিক পূর্ণ $3d^5$ স্তরে ৫টি বিজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে A-এর হ্যালাইড প্যারাচৌম্বকীয় হলেও, সম্পূর্ণ পূর্ণ $3d^{10}$ বিন্যাসের কারণে B-এর হ্যালাইড প্যারাচৌম্বকীয় নয়।
ঘ) A, B ও C-এর অক্সাইডসমূহের অম্ল ও ক্ষারক ধর্ম विश्लेषण করো।
'গ' হতে প্রাপ্ত, $\text{A} = $ ম্যাঙ্গানিজ ($\text{Mn}$) এবং $\text{B} = $ জিংক ($\text{Zn}$)।
ছক অনুসারে, $n = 3$ হলে C এর বিন্যাস: $3s^2 3p^6$। এটি ৩য় পর্যায়ের নিষ্ক্রিয় গ্যাস
আর্গন ($_{18}\text{Ar}$) কে নির্দেশ করে।
পর্যায় সারণির বিভিন্ন মৌলের অক্সাইডের অম্ল-ক্ষারক ধর্ম মূলত মৌলসমূহের ধাতব ও অধাতব প্রকৃতি এবং তাদের জারণ অবস্থার ওপর নির্ভর করে। নিচে A, B ও C এর সাধারণ অক্সাইডসমূহের অম্ল ও ক্ষারক ধর্ম পুঙ্খানুপুঙ্খ বিশ্লেষণ করা হলো:
১. A-এর অক্সাইডসমূহ ($\text{Mn}$ এর অক্সাইড):
ম্যাঙ্গানিজ একটি অবস্থান্তর ধাতু হওয়ায় এটি একাধিক জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে। ফলে এটি বিভিন্ন প্রকৃতির অক্সাইড গঠন করে। ধাতুর জারণ সংখ্যা যত বৃদ্ধি পায়, তার অক্সাইডের সমযোজী বৈশিষ্ট্য এবং অম্লীয় তীব্রতা তত বাড়ে।
*
ম্যাঙ্গানিজ(II) অক্সাইড ($\text{MnO}$): এতে $\text{Mn}$ এর জারণ সংখ্যা $+2$ (নিম্ন জারণ অবস্থা)। এটি একটি বিশুদ্ধ
ক্ষারীয় অক্সাইড, যা অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে লবণ ও পানি উৎপন্ন করে।
$\text{MnO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MnCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$
*
ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড ($\text{MnO}_2$): এতে $\text{Mn}$ এর জারণ সংখ্যা $+4$। এটি একটি
উভধর্মী অক্সাইড হিসেবে আচরণ করে।
*
পারম্যাঙ্গানিক অ্যানহাইড্রাইড ($\text{Mn}_2\text{O}_7$): এতে $\text{Mn}$ এর জারণ সংখ্যা সর্বোচ্চ $+7$ হওয়ায় এটি একটি তীব্র
অম্লীয় অক্সাইড, যা পানির সাথে বিক্রিয়া করে পারম্যাঙ্গানিক অ্যাসিড ($\text{HMnO}_4$) তৈরি করে।
২. B-এর অক্সাইড ($\text{Zn}$ এর অক্সাইড):
জিংক একটি মাত্র সাধারণ অক্সাইড গঠন করে, যা হলো জিংক অক্সাইড ($\text{ZnO}$)।
* $\text{ZnO}$ একটি সুপরিচিত
উভধর্মী (Amphoteric) অক্সাইড। এটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অম্ল ও ক্ষার উভয়ের সাথেই সমানভাবে বিক্রিয়া করে লবণ ও পানি উৎপাদন করতে পারে।
*
অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া (ক্ষারীয় ভূমিকা): $\text{ZnO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$
*
ক্ষারের সাথে বিক্রিয়া (অম্লীয় ভূমিকা): $\text{ZnO} + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{ZnO}_2 \text{ (সোডিয়াম জিংকেট)} + \text{H}_2\text{O}$
৩. C-এর অক্সাইড ($\text{Ar}$ এর অক্সাইড):
'C' মৌলটি হলো নিষ্ক্রিয় গ্যাস আর্গন ($\text{Ar}$)। এর যোজ্যতা স্তরটি $3s^2 3p^6$ ইলেকট্রন বিন্যাস দ্বারা সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ ও সুস্থিত অষ্টক কাঠামো ধারণ করে আছে।
* আর্গন অত্যন্ত রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় হওয়ায় স্বাভাবিক বা সাধারণ কোনো অবস্থাতেই অক্সিজেনের সাথে যুক্ত হয়ে কোনো রাসায়নিক বন্ধন বা
অক্সাইড গঠন করে না। যেহেতু এর কোনো অক্সাইডই অস্তিত্বশীল নয়, তাই এর অম্ল বা ক্ষারক ধর্মের প্রশ্নই ওঠে না (এটি সম্পূর্ণ নিরপেক্ষ ও নিষ্ক্রিয়)।
উপসংহার:
সামগ্রিক বিশ্লেষণে দেখা যায় যে,
A ($\text{Mn}$)-এর অক্সাইডসমূহ জারণ সংখ্যার তারতম্যের কারণে ক্ষারীয় থেকে শুরু করে তীব্র অম্লীয় ধর্ম পর্যন্ত প্রদর্শন করে;
B ($\text{Zn}$)-এর অক্সাইড ($\text{ZnO}$) একটি আদর্শ উভধর্মী অক্সাইড; এবং
C ($\text{Ar}$)-নিষ্ক্রিয় গ্যাস হওয়ায় এর কোনো অক্সাইড গঠিত হয় না।