ক) ভরক্রিয়া সূত্রটি লেখো।
নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় যেকোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার ওই মুহূর্তে উপস্থিত বিক্রিয়কসমূহের সক্রিয় ভরের (বা মোলার ঘনমাত্রার) সমানুপাতিক। বিক্রিয়াটিতে একাধিক বিক্রিয়ক থাকলে বিক্রিয়ার হার বিক্রিয়কসমূহের সক্রিয় ভরের গুণফলের সমানুপাতিক হয়।
খ) খাদ্যবস্তু সংরক্ষণে খাদ্য লবণ কীভাবে কাজ করে?
খাদ্য লবণ তথা সোডিয়াম ক্লোরাইড ($\text{NaCl}$) প্রধানত অসমোসিস বা অভিস্রাবণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে খাদ্যবস্তু সংরক্ষণ করে। কাঁচা মাছ, মাংস বা আচারে পর্যাপ্ত পরিমাণে লবণ যোগ করলে খাদ্যবস্তুর কোষের চারপাশের তরল একটি উচ্চ ঘনত্বের মাধ্যমে পরিণত হয়।
এর ফলে বহিস্থ অভিস্রাবণ (Exosmosis) প্রক্রিয়ায় ব্যাকটেরিয়ার ভেদ্য কোষপ্রাচীর ভেদ করে ভেতরের সমস্ত পানি বাইরে চলে আসে। পানি হারিয়ে ব্যাকটেরিয়ার কোষগুলো সংকুচিত ও ডিহাইড্রেটেড হয়ে পড়ে এবং তাদের বিপাকীয় ক্রিয়া বন্ধ হয়ে মারা যায়। তাছাড়া লবণ খাদ্যের আর্দ্রতা কমিয়ে এনজাইমের কার্যকারিতা নষ্ট করে দেয়, যা খাদ্য পচনের হাত থেকে রক্ষা করে।
গ) 'L' অবস্থান্তর ধাতু নয় কেন? ব্যাখ্যা করো।
উদ্দীপক অনুসারে 'L' মৌলটির যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস $(n-1)d^{10} ns^2$।
যেহেতু মৌলটিতে $d$ উপশক্তিস্তর উপস্থিত, তাই $n$ এর সর্বনিম্ন মান হবে $4$ ($3d$ অরবিটালের অস্তিত্বের জন্য)।
সুতরাং, $n = 4$ বসিয়ে পাই: $(4-1)d^{10} 4s^2 = 3d^{10} 4s^2$
ইলেকট্রন বিন্যাসটি জিংক ($_{30}\text{Zn}$) মৌলকে নির্দেশ করে।
আমরা জানি, যেসব $d$-ব্লক মৌলের অন্তত একটি সুস্থিত আয়নে $d$ উপশক্তিস্তরটি আংশিকভাবে পূর্ণ (অর্থাৎ $d^1$ থেকে $d^9$) থাকে, তাদেরকে অবস্থান্তর ধাতু বলে।
জিংকের সুস্থিত আয়ন হলো $\text{Zn}^{2+}$। $\text{Zn}$ এবং $\text{Zn}^{2+}$ এর ইলেকট্রন বিন্যাস লক্ষ্য করি:
$\text{Zn} (30) \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2$
$\text{Zn}^{2+} \rightarrow 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}$
ইলেকট্রন বিন্যাস হতে দেখা যায় যে, জিংক পরমাণু দুটি ইলেকট্রন বর্জন করে যখন তার সবচেয়ে সুস্থিত $\text{Zn}^{2+}$ আয়ন গঠন করে, তখন তার $3d$ উপশক্তিস্তরটি ইলেকট্রন দ্বারা সম্পূর্ণ পূর্ণ ($3d^{10}$) থাকে। যেহেতু এর সুস্থিত আয়নে কোনো আংশিক পূর্ণ $d$ অরবিটাল বিদ্যমান নেই, তাই জিংক বা 'L' মৌলটি $d$-ব্লক মৌল হওয়া সত্ত্বেও অবস্থান্তর ধাতু নয়।
ঘ) $[\text{Q(CN)}_6]^{3-}$ ও $[\text{Q(CN)}_6]^{4-}$ আয়নদ্বয়ের মধ্যে কোনটি প্যারাম্যাগনেটিক? বিশ্লেষণ করো।
'Q' মৌলটির যোজ্যতা স্তরের ইলেকট্রন বিন্যাস $(n-1)d^5 ns^1$। $d$ অরবিটালের উপস্থিতির জন্য $n$ এর সর্বনিম্ন মান $4$।
সুতরাং, এর ইলেকট্রন বিন্যাস: $3d^5 4s^1$, যা ক্রোমিয়াম ($_{24}\text{Cr}$) মৌলকে নির্দেশ করে।
যেকোনো জটিল আয়নের চৌম্বক ধর্ম (প্যারাম্যাগনেটিক বা ডায়াম্যাগনেটিক) তার কেন্দ্রীয় ধাতব আয়নের অরবিটালে অয়ুগ্ম বা বিজোড় ইলেকট্রনের উপস্থিতির ওপর নির্ভর করে। বিজোড় ইলেকট্রন থাকলে তা প্যারাম্যাগনেটিক হয়। এখানে লিগ্যান্ড $\text{CN}^-$ একটি শক্তিশালী লিগ্যান্ড (Strong field ligand)।
১. $[\text{Cr(CN)}_6]^{3-}$ আয়নের ক্ষেত্রে:
ধরি, $\text{Cr}$ এর জারণ সংখ্যা $x$।
$x + 6(-1) = -3 \implies x = +3$
অর্থাৎ, কেন্দ্রীয় আয়নটি হলো $\text{Cr}^{3+}$।
$\text{Cr} (24) \rightarrow [Ar] 3d^5 4s^1$
$\text{Cr}^{3+} \rightarrow [Ar] 3d^3 4s^0 4p^0$
$\text{Cr}^{3+}$ এর $3d$ উপস্তরে ৩টি ইলেকট্রন হুন্ডের নিয়ম অনুযায়ী হুন্ডের নীতিতে অবস্থান করে:
$3d$ অরবিটাল বিন্যাস $\rightarrow$
এখানে ৩টি বিজোড় ইলেকট্রন রয়েছে। শক্তিশালী লিগ্যান্ড $\text{CN}^-$ আসার পরেও এই ৩টি ইলেকট্রন জোড়বদ্ধ হওয়ার প্রয়োজন হয় না, কারণ হাইব্রিডাইজেশনের ($d^2sp^3$) জন্য শেষ দুটি $3d$ অরবিটাল এমনিতেই খালি থাকে। ফলে এই জটিল আয়নে
৩টি বিজোড় ইলেকট্রন অপূর্ণ অবস্থায় থেকে যায়।
২. $[\text{Cr(CN)}_6]^{4-}$ আয়নের ক্ষেত্রে:
ধরি, $\text{Cr}$ এর জারণ সংখ্যা $y$।
$y + 6(-1) = -4 \implies y = +2$
বিন্দুটি হলো $\text{Cr}^{2+}$ আয়ন।
$\text{Cr}^{2+} \rightarrow [Ar] 3d^4 4s^0 4p^0$
স্বাভাবিক অবস্থায় $\text{Cr}^{2+}$ এর $3d$ উপস্তরে ৪টি বিজোড় ইলেকট্রন থাকে:
$3d$ অরবিটাল বিন্যাস $\rightarrow$
কিন্তু শক্তিশালী লিগ্যান্ড $\text{CN}^-$ এর প্রভাবে অভ্যন্তরীণ $d$ অরবিটাল খালি করার জন্য ইলেকট্রনগুলো জোড়বদ্ধ হতে বাধ্য হয়। জোড়বদ্ধ হওয়ার পর বিন্যাস দাঁড়ায়:
$3d$ অরবিটাল বিন্যাস $\rightarrow$
এখানে জোড়বদ্ধকরণের পরেও
২টি বিজোড় ইলেকট্রন অবশিষ্টাংশ হিসেবে থেকে যায়।
উপসংহার:
যেহেতু $[\text{Q(CN)}_6]^{3-}$ এবং $[\text{Q(CN)}_6]^{4-}$ উভয় জটিল আয়নের কেন্দ্রীয় ধাতব পরমাণুতেই যথাক্রমে ৩টি ও ২টি অয়ুগ্ম বা বিজোড় ইলেকট্রন বিদ্যমান, তাই উভয় আয়নই প্যারাম্যাগনেটিক ধর্ম প্রদর্শন করে। তবে ৩টি বিজোড় ইলেকট্রন থাকার কারণে
$[\text{Q(CN)}_6]^{3-}$ আয়নটি অধিক প্যারাম্যাগনেটিক।