এসএসসি রসায়ন || অধ্যায়: ১১ || গুরুত্বপূর্ণ সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান || Zahidul Saad Classroom

রসায়ন — অধ্যায়ঃ ১১ (খনিজ সম্পদ: জীবাশ্ম)

সৃজনশীল প্রশ্ন ব্যাংক ও বিস্তারিত সমাধান | Zahidul Saad Classroom

সৃজনশীল প্রশ্ন ১
$$\text{A(g)} + \text{H}_2\text{O(g)} \xrightarrow[\text{H}_3\text{PO}_4]{300^\circ\text{C}, \, 60\text{ atm}} \text{B}$$

এখানে $\text{A}$ হলো তিন কার্বনবিশিষ্ট অ্যালকিন।

  • ক. লিমিটিং বিক্রিয়ক কাকে বলে?
  • খ. ডেরলিন হলো অ্যালডিহাইডের পলিমার— ব্যাখ্যা কর।
  • গ. উদ্দীপকের $\text{A}$ যৌগ থেকে কীভাবে সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন পাওয়া যায়? সমীকরণসহ ব্যাখ্যা কর।
  • ঘ. $\text{B}$ যৌগ থেকে জৈব এসিড প্রস্তুত করা সম্ভব বিশ্লেষণ কর।
১ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

রাসায়নিক বিক্রিয়ায় একাধিক বিক্রিয়কের মধ্যে যে বিক্রিয়কটি বিক্রিয়া শেষে সম্পূর্ণরূপে নিঃশেষ হয়ে যায় এবং কোনো অবশিষ্ট থাকে না, তাকে লিমিটিং বিক্রিয়ক (Limiting Reactant) বলে।

খ এর উত্তর

অ্যালডিহাইড সমগোত্রীয় শ্রেণির প্রথম সদস্য হলো মিথান্যাল বা ফরমালডিহাইড ($\text{HCHO}$)। নিম্ন চাপে ও উচ্চ তাপমাত্রায় ফরমালডিহাইডের ($\text{HCHO}$) অসংখ্য অণু পরস্পরের সাথে যুক্ত হয়ে ডেরলিন (Derlin) নামক ঘনীভবন পলিমার গঠন করে।

$$n\,\text{H-CHO} \xrightarrow{\text{পলিমারকরণ}} \text{-[-O-CH}_2\text{-]}_n\text{ (ডেরলিন)}$$

যেহেতু মনোমার হিসেবে অ্যালডিহাইড ($\text{HCHO}$) ব্যবহৃত হয়, তাই ডেরলিনকে অ্যালডিহাইডের পলিমার বলা হয়।

গ এর উত্তর

উদ্দীপকের তথ্যমতে, $\text{A}$ হলো তিন কার্বনবিশিষ্ট অ্যালকিন অর্থাৎ প্রোপিন ($\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2$)। তিন কার্বনবিশিষ্ট সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন হলো প্রোপেন ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3$)।

প্রস্তুত প্রণালী: প্রোপিন ($\text{A}$) এর সাথে নিকেল ($\text{Ni}$) চূর্ণ প্রভাবকের উপস্থিতিতে $180^\circ\text{C} - 200^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় হাইড্রোজেন ($\text{H}_2$) গ্যাসের সংযোজন বিক্রিয়া ঘটালে কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন ($\text{C=C}$) ভেঙে একক বন্ধনে পরিণত হয় এবং সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন প্রোপেন উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow[180^\circ\text{C}-200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3\text{ (প্রোপেন)}$$
ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{A}$ যৌগটি প্রোপিন ($\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2$)। উচ্চ তাপমাত্রা ($300^\circ\text{C}$) ও উচ্চ চাপে ($60\text{ atm}$) ফসফরিক এসিড ($\text{H}_3\text{PO}_4$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে প্রোপিনের সাথে জলীয় বাষ্পের ($\text{H}_2\text{O}$) বিক্রিয়ায় $\text{B}$ যৌগ অর্থাৎ প্রোপানল ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_3\text{PO}_4]{300^\circ\text{C}, \, 60\text{ atm}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH (B)}$$

$\text{B}$ (প্রোপানল) থেকে জৈব এসিড (প্রোপানয়িক এসিড) প্রস্তুতি:

প্রোপানল ($\text{B}$)-কে শক্তিশালী জারক পদার্থ পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$) ও গাঢ় সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) দ্বারা দুই ধাপে জারিত করলে জৈব এসিড বা প্রোপানয়িক এসিড পাওয়া যায়:

১ম ধাপ: প্রোপানলকে জারিত করলে প্রথমে প্রোপান্যাল ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CHO}$) এবং পানি উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CHO} + \text{H}_2\text{O}$$

২য় ধাপ: উৎপন্ন প্রোপান্যালকে পুনরায় একই জারক দ্বারা জারিত করলে জৈব এসিড প্রোপানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-COOH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CHO} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-COOH (প্রোপানয়িক এসিড)}$$

সুতরাং, উদ্দীপকের $\text{B}$ যৌগ থেকে জারণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে জৈব এসিড প্রস্তুত করা সম্পূর্ণরূপে সম্ভব।

সৃজনশীল প্রশ্ন ২

$\text{(i) CaC}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{X} + \text{Ca(OH)}_2$

$\text{(ii) X} + \text{H}_2 \xrightarrow[200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{Y}$

  • ক. ক্রায়োলাইটের সংকেত লেখ।
  • খ. সাইক্লোপ্রোপেনকে কেন বদ্ধশিকল হাইড্রোকার্বন বলা হয়?
  • গ. $\text{X}$ ও $\text{Y}$ উভয়ই অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন ব্যাখ্যা কর।
  • ঘ. $\text{X}$ থেকে $-\text{COOH}$ মূলকযুক্ত যৌগের প্রস্তুত প্রণালীর বর্ণনা দাও।
২ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

ক্রায়োলাইটের রাসায়নিক সংকেত হলো $\text{Na}_3\text{AlF}_6$ (সোডিয়াম হেক্সাফ্লুরোঅ্যালুমিনেট)।

খ এর উত্তর

যেসব হাইড্রোকার্বনের কার্বন শিকলের দুই প্রান্তের কার্বন পরমাণু পরস্পর যুক্ত হয়ে একটি বলয় বা চক্র (Ring) গঠন করে, তাদেরকে বদ্ধশিকল বা চাক্রিক হাইড্রোকার্বন বলে। সাইক্লোপ্রোপেন ($\text{C}_3\text{H}_6$) অণুতে তিনটি কার্বন পরমাণু পরস্পরের সাথে একক সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ হয়ে একটি ত্রিভুজাকার বদ্ধ বলয় গঠন করে এবং কোনো মুক্ত প্রান্ত থাকে না। এ কারণেই সাইক্লোপ্রোপেনকে বদ্ধশিকল হাইড্রোকার্বন বলা হয়।

গ এর উত্তর

উদ্দীপকের (i) ও (ii) নং সমীকরণ পূর্ণ করে পাই:

$$\text{(i) CaC}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{CH}\equiv\text{CH (X)} + \text{Ca(OH)}_2$$ $$\text{(ii) CH}\equiv\text{CH} + \text{H}_2 \xrightarrow[200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (Y)}$$

এখানে $\text{X}$ যৌগটি হলো ইথাইন ($\text{CH}\equiv\text{CH}$) এবং $\text{Y}$ যৌগটি হলো ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$)।

অসম্পৃক্ততার ব্যাখ্যা: যেসব হাইড্রোকার্বনে কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন ($\text{C=C}$) বা ত্রিবন্ধন ($\text{C}\equiv\text{C}$) বিদ্যমান থাকে, সেগুলোকে অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন বলে।

  • $\text{X}$ (ইথাইন) যৌগে দুটি কার্বন পরমাণুর মধ্যে একটি শক্তিশালী সিগমা ($\sigma$) ও দুটি দুর্বল পাই ($\pi$) বন্ধনসহ মোট ত্রিবন্ধন ($\text{-C}\equiv\text{C-}$) রয়েছে।
  • $\text{Y}$ (ইথিন) যৌগে দুটি কার্বন পরমাণুর মধ্যে একটি সিগমা ($\sigma$) ও একটি পাই ($\pi$) বন্ধনসহ দ্বিবন্ধন ($\text{>C=C<}$) রয়েছে।
  • উভয় যৌগই লাল বর্ণের ব্রোমিন পানির ($\text{Br}_2$) সাথে সংযোজন বিক্রিয়া দিয়ে ব্রোমিনের লাল বর্ণ অপসারিত করে।
$$\text{CH}\equiv\text{CH} + 2\text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{CHBr}_2\text{-CHBr}_2\text{ (বর্ণহীন)}$$ $$\text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{CH}_2\text{Br-CH}_2\text{Br (বর্ণহীন)}$$

অতএব, $\text{X}$ এবং $\text{Y}$ উভয়ই অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন।

ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{X}$ যৌগটি হলো ইথাইন ($\text{CH}\equiv\text{CH}$) এবং $-\text{COOH}$ মূলকযুক্ত যৌগটি হলো জৈব এসিড বা ইথানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{COOH}$)। নিচে ইথাইন থেকে ইথানয়িক এসিড প্রস্তুতির ধাপ বর্ণনা করা হলো:

১ম ধাপ (ইথাইন থেকে ইথান্যাল প্রস্তুতি): $20\%$ সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) এবং $2\%$ মারকিউরিক সালফেট ($\text{HgSO}_4$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে $80^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় ইথাইনের সাথে পানির সংযোজন বিক্রিয়ায় ইথান্যাল ($\text{CH}_3\text{CHO}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}\equiv\text{CH} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[80^\circ\text{C}]{20\%\text{ H}_2\text{SO}_4, \, 2\%\text{ HgSO}_4} \text{CH}_3\text{-CHO (ইথান্যাল)}$$

২য় ধাপ (ইথান্যাল থেকে ইথানয়িক এসিড প্রস্তুতি): উৎপন্ন ইথান্যালকে পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$) ও লঘু সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) মিশ্রণ দ্বারা জারিত করলে জায়মান অক্সিজেন $[\text{O}]$ এর সাথে বিক্রিয়া করে কার্বক্সিল মূলকযুক্ত ($-\text{COOH}$) যৌগ ইথানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{COOH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CHO} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{-COOH (ইথানয়িক এসিড)}$$
সৃজনশীল প্রশ্ন ৩
$$\text{দুই কার্বনবিশিষ্ট অ্যালকোহল} + \text{H}_2\text{SO}_4\text{ (গাঢ়)} \xrightarrow[-\text{H}_2\text{O}]{\Delta} \text{A}$$ $$\text{A} + \text{H}_2 \xrightarrow[180^\circ - 200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{B}$$
  • ক. চেইন বিক্রিয়া কী?
  • খ. পানির খরতার কারণ ব্যাখ্যা কর।
  • গ. '$\text{A}$' যৌগটির $1$ মোল পোড়ালে কত মোল পানি উৎপন্ন হয়? ব্যাখ্যা কর।
  • ঘ. উদ্দীপকের $\text{A}$ ও $\text{B}$ যৌগদ্বয়ের মধ্যে কোনটি অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন? বিক্রিয়া সহকারে প্রমাণ কর।
৩ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

যে বিক্রিয়া একবার শুরু হলে তাকে চালু রাখার জন্য বাইরে থেকে আর কোনো অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয় না, বরং বিক্রিয়ার নিজস্ব উৎপন্ন শক্তি বা কণা দ্বারাই স্বয়ংক্রিয়ভাবে চলতে থাকে, তাকে চেইন বিক্রিয়া (Chain Reaction) বলে।

খ এর উত্তর

পানিতে ক্যালসিয়াম ($\text{Ca}^{2+}$), ম্যাগনেসিয়াম ($\text{Mg}^{2+}$), আয়রন ($\text{Fe}^{2+}$) ইত্যাদি দ্বিযোজী ক্যাটায়নের বাইকার্বনেট, ক্লোরাইড বা সালফেট লবণ দ্রবীভূত থাকলে পানির খরতা সৃষ্টি হয়।

  • অস্থায়ী খরতা: পানিতে ক্যালসিয়াম ও ম্যাগনেসিয়ামের বাইকার্বনেট লবণ $[\text{Ca(HCO}_3)_2, \, \text{Mg(HCO}_3)_2]$ দ্রবীভূত থাকলে অস্থায়ী খরতা হয়।
  • স্থায়ী খরতা: পানিতে ক্যালসিয়াম ও ম্যাগনেসিয়ামের ক্লোরাইড বা সালফেট লবণ $(\text{CaCl}_2, \, \text{MgCl}_2, \, \text{CaSO}_4, \, \text{MgSO}_4)$ দ্রবীভূত থাকলে স্থায়ী খরতা সৃষ্টি হয়।
গ এর উত্তর

দুই কার্বনবিশিষ্ট অ্যালকোহল হলো ইথানল ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH}$)। একে অতিরিক্ত গাঢ় $\text{H}_2\text{SO}_4$ সহ উত্তপ্ত করলে নিরুদন প্রক্রিয়ায় এক অণু পানি অপসারিত হয়ে $\text{A}$ যৌগ অর্থাৎ ইথিন ($\text{C}_2\text{H}_4$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH} + \text{H}_2\text{SO}_4\text{ (গাঢ়)} \xrightarrow[-\text{H}_2\text{O}]{\Delta} \text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{H}_2\text{SO}_4$$

$\text{A}$ (ইথিন)-এর দহন বিক্রিয়া:

$1$ মোল ইথিন ($\text{C}_2\text{H}_4$)-কে পর্যাপ্ত অক্সিজেনে ($\text{O}_2$) পূর্ণ দহন করলে কার্বন ডাইঅক্সাইড ($\text{CO}_2$) এবং পানি ($\text{H}_2\text{O}$) উৎপন্ন হয়:

$$\text{C}_2\text{H}_4 + 3\text{O}_2 \xrightarrow{\Delta} 2\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{তাপ}$$

উপরের সমতাযুক্ত সমীকরণ থেকে দেখা যাচ্ছে, $1$ মোল '$\text{A}$' ($\text{C}_2\text{H}_4$) যৌগ পোড়ালে $2$ মোল পানি ($\text{H}_2\text{O}$) উৎপন্ন হয়।

ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের বিক্রিয়া অনুসারে:

  • $\text{A}$ যৌগটি হলো ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$)।
  • ইথিনের সাথে নিকেল ($\text{Ni}$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে $180^\circ-200^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় $\text{H}_2$ সংযোজনে উৎপন্ন $\text{B}$ যৌগটি হলো ইথেন ($\text{CH}_3\text{-CH}_3$)।
$$\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{H}_2 \xrightarrow[180^\circ-200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{CH}_3\text{-CH}_3\text{ (B)}$$

$\text{A}$ (ইথিন) ও $\text{B}$ (ইথেন) যৌগদ্বয়ের মধ্যে $\text{A}$ (ইথিন) হলো অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন এবং $\text{B}$ (ইথেন) হলো সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন। নিচে দুটি রাসায়নিক পরীক্ষার সাহায্যে তা প্রমাণ করা হলো:

১. ব্রোমিন পানি পরীক্ষা: $\text{A}$ ও $\text{B}$ যৌগ দুটিতে পৃথকভাবে লাল বর্ণের ব্রোমিন পানি ($\text{Br}_2$) যোগ করলে দেখা যায়, $\text{A}$ (ইথিন) ব্রোমিনের সাথে সংযোজন বিক্রিয়া করে ডাইব্রোমোইথেন তৈরি করে এবং ব্রোমিনের লাল বর্ণ অপসারিত হয়। কিন্তু $\text{B}$ (ইথেন) ব্রোমিন পানির সাথে সাধারণ অবস্থায় কোনো বিক্রিয়া করে না।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{CH}_2\text{Br-CH}_2\text{Br (বর্ণহীন)}$$ $$\text{CH}_3\text{-CH}_3\text{ (B)} + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{কোনো বিক্রিয়া ঘটে না}$$

২. বেয়ার পরীক্ষা (ক্ষারীয় $\text{KMnO}_4$ পরীক্ষা): ক্ষারীয় পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের ($\text{KMnO}_4$) গোলাপি বর্ণের দ্রবণে $\text{A}$ (ইথিন) চালনা করলে ইথিলিন গ্লাইকল উৎপন্ন হয় এবং গোলাপি বর্ণ দূর হয়ে যায়। অপরদিকে $\text{B}$ (ইথেন) কোনো বিক্রিয়া করে না।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{H}_2\text{O} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{ক্ষারীয় KMnO}_4} \text{CH}_2\text{(OH)-CH}_2\text{(OH) (বর্ণহীন)}$$

সুতরাং প্রমাণিত হয় যে, $\text{A}$ যৌগটিই অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন।

সৃজনশীল প্রশ্ন ৪
C₃H₆ (A) C₃H₈ (B) C₃H₆O₂ (C)
  • ক. আকরিক কাকে বলে?
  • খ. $\text{H}_2\text{SO}_4$ এর জারণ ধর্ম ব্যাখ্যা কর।
  • গ. $\text{A, B, C}$ যৌগ তিনটির কোনটি অসম্পৃক্ত যৌগ তা একটি পরীক্ষার সাহায্যে প্রমাণ কর।
  • ঘ. $\text{B}$ থেকে $\text{C}$ উৎপাদন করা সম্ভব কিনা সমীকরণসহ বিশ্লেষণ কর।
৪ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

যেসব খনিজ পদার্থ থেকে লাভজনক ও সহজ উপায়ে ধাতু নিষ্কাশন করা যায়, সেসব খনিজকে আকরিক (Ore) বলে।

খ এর উত্তর

গাঢ় সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) একটি শক্তিশালী জারক পদার্থ। উত্তপ্ত ও গাঢ় অবস্থায় $\text{H}_2\text{SO}_4$ বিয়োজিত হয়ে সালফার ডাইঅক্সাইড ($\text{SO}_2$), পানি ($\text{H}_2\text{O}$) এবং জায়মান অক্সিজেন $[\text{O}]$ উৎপন্ন করে। এই জায়মান অক্সিজেন বিভিন্ন ধাতু (যেমন $\text{Cu}$) ও অধাতুকে (যেমন $\text{C, S}$) জারিত করে।

$$\text{H}_2\text{SO}_4\text{ (গাঢ়)} \xrightarrow{\Delta} \text{H}_2\text{O} + \text{SO}_2 + [\text{O}]$$ $$\text{Cu} + 2\text{H}_2\text{SO}_4\text{ (গাঢ়)} \xrightarrow{\Delta} \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$

এখানে $\text{H}_2\text{SO}_4$ নিজে বিজারিত হয়ে $\text{SO}_2$-এ পরিণত হয় এবং কপারকে ($\text{Cu}$) জারিত করে $\text{CuSO}_4$-এ রূপান্তরিত করে, যা $\text{H}_2\text{SO}_4$-এর জারণ ধর্ম প্রমাণ করে।

গ এর উত্তর

উদ্দীপকের ত্রিভুজাকার ডায়াগ্রাম বিশ্লেষণ করে পাই:

  • $\text{A}$ যৌগ ($\text{C}_3\text{H}_6$) হলো $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ সাধারণ সংকেতবিশিষ্ট অ্যালকিন বা প্রোপিন ($\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2$)।
  • $\text{B}$ যৌগ ($\text{C}_3\text{H}_8$) হলো $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$ সাধারণ সংকেতবিশিষ্ট অ্যালকেন বা প্রোপেন ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3$)।
  • $\text{C}$ যৌগ ($\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_2$) হলো জৈব এসিড বা প্রোপানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-COOH}$)।

সুতরাং $\text{A, B, C}$ যৌগ তিনটির মধ্যে $\text{A}$ ($\text{C}_3\text{H}_6$ বা প্রোপিন) যৌগটি অসম্পৃক্ত যৌগ, কারণ এতে কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন ($\text{C=C}$) রয়েছে।

অসম্পৃক্ততার পরীক্ষা (ব্রোমিন পানি পরীক্ষা): একটি টেস্টটিউবে সামান্য পরিমাণ $\text{A}$ যৌগ (প্রোপিন) নিয়ে তাতে জৈব দ্রাবক $\text{CCl}_4$-এ দ্রবীভূত লাল বর্ণের ব্রোমিন দ্রবণ ($\text{Br}_2$) ফোঁটায় ফোঁটায় যোগ করে ঝাঁকালে ব্রোমিনের লাল বর্ণ দ্রুত বর্ণহীন হয়ে যায়।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2 + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \xrightarrow{\text{CCl}_4} \text{CH}_3\text{-CHBr-CH}_2\text{Br (১,২-ডাইব্রোমোপ্রোপেন - বর্ণহীন)}$$

অন্যদিকে $\text{B}$ (প্রোপেন) এবং $\text{C}$ (প্রোপানয়িক এসিড) ব্রোমিন পানির লাল বর্ণ অপসারিত করতে পারে না। এ থেকেই প্রমাণিত হয় যে, $\text{A}$ যৌগটিই অসম্পৃক্ত যৌগ।

ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{B}$ যৌগটি হলো প্রোপেন ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3$) এবং $\text{C}$ যৌগটি হলো প্রোপানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-COOH}$)। ধারাবাহিক রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে $\text{B}$ থেকে $\text{C}$ উৎপাদন করা সম্ভব। নিচে সমীকরণসহ বিশ্লেষণ করা হলো:

১ম ধাপ (হ্যালোজেনেশন): সূর্যালোকের ($uv$) উপস্থিতিতে প্রোপেন ($\text{B}$)-এর সাথে ক্লোরিন ($\text{Cl}_2$) গ্যাসের প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ায় প্রোপাইল ক্লোরাইড ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{Cl}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3 + \text{Cl}_2 \xrightarrow{uv} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{Cl} + \text{HCl}$$

২য় ধাপ (অ্যালকোহল প্রস্তুতি): উৎপন্ন প্রোপাইল ক্লোরাইডকে জলীয় কস্টিক সোডা ($\text{NaOH(aq)}$) সহ উত্তপ্ত করলে প্রোপানল ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{Cl} + \text{NaOH(aq)} \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH} + \text{NaCl}$$

৩য় ধাপ (জারণ প্রক্রিয়ায় প্রোপানয়িক এসিড প্রস্তুতি): উৎপন্ন প্রোপানলকে অম্লীয় পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4$) দ্বারা জারিত করলে প্রথমে প্রোপান্যাল এবং পরবর্তীতে পুনরায় জারিত হয়ে প্রোপানয়িক এসিড ($\text{C}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CHO} + \text{H}_2\text{O}$$ $$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CHO} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-COOH (C)}$$

অতএব, উপরোক্ত বিক্রিয়াসমূহের মাধ্যমে $\text{B}$ (প্রোপেন) থেকে $\text{C}$ (প্রোপানয়িক এসিড) উৎপাদন করা সম্পূর্ণ সম্ভব।

সৃজনশীল প্রশ্ন ৫

$\text{(i) P} \xrightarrow{\text{উচ্চচাপ ও তাপ}} \text{পলিথিন}$

$\text{(ii) P} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_3\text{PO}_4]{300^\circ\text{C}, \, 60\text{ atm}} \text{Q} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{R} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{S}$

  • ক. মোলারিটি কাকে বলে?
  • খ. ইথানল একটি পোলার যৌগ কেন?
  • গ. $\text{Q}$ থেকে কীভাবে অ্যালকেন তৈরি করবে তা বর্ণনা কর।
  • ঘ. $\text{S}$ যৌগটির সাথে $\text{Q}$ এর বিক্রিয়া উভয়মুখী হয়- বিশ্লেষণ কর।
৫ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় প্রতি লিটার ($1000\text{ mL}$) দ্রবণে দ্রবীভূত দ্রবের মোল সংখ্যাকে ঐ দ্রবণের মোলারিটি (Molarity) বলে।

খ এর উত্তর

ইথানলের ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}$) কার্যকরী মূলক হলো হাইড্রোক্সিল মূলক ($-\text{OH}$)। এতে অক্সিজেন ($\text{O}$) এবং হাইড্রোজেন ($\text{H}$) পরমাণু সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ থাকে। অক্সিজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ($3.5$) হাইড্রোজেনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ($2.1$) অপেক্ষা অনেক বেশি হওয়ায় সমযোজী বন্ধনের শেয়ারকৃত ইলেকট্রন যুগল অক্সিজেন পরমাণুর দিকে ঝুঁকে পড়ে। ফলে অক্সিজেন পরমাণুতে আংশিক ঋণাত্মক আধান ($\delta^-$) এবং হাইড্রোজেন পরমাণুতে আংশিক ধনাত্মক আধান ($\delta^+$) বা ডাইপোলের সৃষ্টি হয়। এ কারণেই ইথানল একটি পোলার যৌগ।

গ এর উত্তর

উদ্দীপকের (i) নং বিক্রিয়ায় উচ্চ চাপ ও তাপে $\text{P}$ থেকে পলিথিন তৈরি হয়, তাই $\text{P}$ হলো ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$)। (ii) নং বিক্রিয়ায় ইথিনের সাথে উচ্চ তাপ ($300^\circ\text{C}$) ও চাপে ($60\text{ atm}$) $\text{H}_3\text{PO}_4$ প্রভাবকের উপস্থিতিতে পানির সংযোজনে উৎপন্ন $\text{Q}$ যৌগটি হলো ইথানল ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH}$)।

$\text{Q}$ (ইথানল) থেকে অ্যালকেন (ইথেন) প্রস্তুতি:

১ম ধাপ (নিরুদন): ইথানল ($\text{Q}$)-কে অতিরিক্ত গাঢ় সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) সহ $170^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে এক অণু পানি অপসারিত হয়ে ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH (Q)} \xrightarrow[\text{গাঢ় H}_2\text{SO}_4, \, 170^\circ\text{C}]{-\text{H}_2\text{O}} \text{CH}_2\text{=CH}_2$$

২য় ধাপ (হাইড্রোজেন সংযোজন): উৎপন্ন ইথিনের সাথে নিকেল ($\text{Ni}$) চূর্ণ প্রভাবকের উপস্থিতিতে $180^\circ\text{C}-200^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় হাইড্রোজেন ($\text{H}_2$) গ্যাসের বিক্রিয়া ঘটালে অ্যালকেন অর্থাৎ ইথেন ($\text{CH}_3\text{-CH}_3$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow[180^\circ\text{C}-200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{CH}_3\text{-CH}_3\text{ (ইথেন)}$$
ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের (ii) নং বিক্রিয়ার ধারাবাহিক ধাপগুলো হলো:

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (P)} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_3\text{PO}_4]{300^\circ\text{C}, \, 60\text{ atm}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH (Q)} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{CH}_3\text{CHO (R)} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{CH}_3\text{COOH (S)}$$

এখানে $\text{Q}$ হলো ইথানল ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$) এবং $\text{S}$ হলো ইথানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{COOH}$)।

বিক্রিয়ার উভয়মুখিতা বিশ্লেষণ: গাঢ় $\text{H}_2\text{SO}_4$-এর উপস্থিতিতে ইথানয়িক এসিড ($\text{S}$) এবং ইথানল ($\text{Q}$) পরস্পরের সাথে বিক্রিয়া করে মিষ্টি গন্ধযুক্ত ইথাইল অ্যাসিটেট ($\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3$) এস্টার ও পানি উৎপন্ন করে। এই বিক্রিয়াকে স্টারিফিকেশন (Esterification) বিক্রিয়া বলে।

$$\text{CH}_3\text{COOH (S)} + \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH (Q)} \xrightleftharpoons{\text{গাঢ় H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3\text{ (ইথাইল অ্যাসিটেট)} + \text{H}_2\text{O}$$
  • সম্মুখমুখী বিক্রিয়া: ইথানয়িক এসিড ও ইথানল মিলে ইথাইল অ্যাসিটেট এস্টার ও পানি গঠন করে।
  • বিপরীতমুখী বিক্রিয়া: বদ্ধ পাত্রে উৎপন্ন ইথাইল অ্যাসিটেট এস্টার পুনরায় পানির সাথে বিক্রিয়া করে (আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়ে) আদি বিক্রিয়ক ইথানয়িক এসিড ($\text{S}$) এবং ইথানল ($\text{Q}$) ফিরে দেয়।

যেহেতু বিক্রিয়াটি একই সাথে সম্মুখ ও বিপরীত উভয় দিকেই সংঘটিত হয় এবং কখনোই সম্পূর্ণরূপে শেষ হয় না, তাই $\text{S}$ যৌগটির সাথে $\text{Q}$-এর বিক্রিয়াটি একটি উভয়মুখী বিক্রিয়া।

সৃজনশীল প্রশ্ন ৬
(A) CH₂ = CH₂ H₃PO₄(aq), 300°C, 60 atm (B) Ag, 250°C C + H₂O
  • ক. নাইলন কী?
  • খ. বেনজিন কি একটি অ্যারোমেটিক যৌগ? ব্যাখ্যা কর।
  • গ. উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি সম্পূর্ণ কর।
  • ঘ. উদ্দীপকের $\text{A}$ ও $\text{C}$ কে কীভাবে পৃথক করবে? বিক্রিয়াসহ বিশ্লেষণ কর।
৬ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

অ্যাডিপিক এসিড এবং হেক্সামিথিলিন ডাই-অ্যামিন নামক দুটি ভিন্ন মনোমার অণু ঘনীভবন পলিমারকরণ প্রক্রিয়ায় ক্ষুদ্র অণু ($\text{H}_2\text{O}$) অপসারণের মাধ্যমে পরস্পর যুক্ত হয়ে যে কৃত্রিম পলিঅ্যামাইড তন্তু বা পলিমার গঠন করে, তাকে নাইলন (Nylon 6:6) বলে।

খ এর উত্তর

হ্যাঁ, বেনজিন ($\text{C}_6\text{H}_6$) একটি অ্যারোমেটিক হাইড্রোকার্বন যৌগ। কারণ:

  • বেনজিন একটি ৬ কার্বনবিশিষ্ট সমতলীয় চাক্রিক বা বলয়াকার যৌগ।
  • এর বলয়ে একান্তর দ্বিবন্ধন ও একক বন্ধন (Conjugated double bonds) বিদ্যমান থাকে।
  • হাকেল নিয়ম অনুযায়ী বেনজিন চক্রে $(4n+2)$ সংখ্যক (এখানে $n=1$ হলে $6$টি) সঞ্চরণশীল পাই ($\pi$) ইলেকট্রন রয়েছে, যা একে বিশেষ স্থিতিশীলতা ও অ্যারোমেটিক বৈশিষ্ট্য প্রদান করে।
গ এর উত্তর

উদ্দীপকের বিক্রিয়ার ধাপগুলো নিচে সম্পূর্ণ করা হলো:

১ম ধাপ: $\text{A}$ যৌগ অর্থাৎ ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$)-কে ফসফরিক এসিডের জলীয় দ্রবণ ($\text{H}_3\text{PO}_4(\text{aq})$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে $300^\circ\text{C}$ তাপমাত্রা ও $60\text{ atm}$ চাপে পানি যোজন করলে $\text{B}$ যৌগ অর্থাৎ ইথানল ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_3\text{PO}_4(\text{aq})]{300^\circ\text{C}, \, 60\text{ atm}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH (B)}$$

২য় ধাপ: উৎপন্ন ইথানল ($\text{B}$) বাষ্পকে উত্তপ্ত সিলভার ($\text{Ag}$) প্রভাবকের ওপর দিয়ে $250^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় বায়ুর অক্সিজেনের ($\text{O}_2$) উপস্থিতিতে চালনা করলে ইথানল জারিত হয়ে $\text{C}$ যৌগ অর্থাৎ ইথান্যাল ($\text{CH}_3\text{CHO}$) এবং পানি ($\text{H}_2\text{O}$) উৎপন্ন করে।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH (B)} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \xrightarrow{\text{Ag}, \, 250^\circ\text{C}} \text{CH}_3\text{-CHO (C)} + \text{H}_2\text{O}$$

সুতরাং, উদ্দীপকের $\text{B}$ যৌগটি হলো ইথানল ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$) এবং $\text{C}$ যৌগটি হলো ইথান্যাল ($\text{CH}_3\text{CHO}$)।

ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{A}$ যৌগটি হলো অসম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$) এবং $\text{C}$ যৌগটি হলো অ্যালডিহাইড কার্যকরী মূলকযুক্ত যৌগ ইথান্যাল ($\text{CH}_3\text{CHO}$)। নিচে রাসায়নিক বিক্রিয়ার সাহায্যে এদের পৃথকীকরণ বা শনাক্তকরণ বিশ্লেষণ করা হলো:

১. ব্রোমিন পানি পরীক্ষা ($\text{A}$ যৌগ শনাক্তকরণ): ইথিন ($\text{A}$) একটি অসম্পৃক্ত অ্যালকিন। এতে লাল বর্ণের ব্রোমিন পানি ($\text{Br}_2$) যোগ করলে তা সংযোজন বিক্রিয়ার মাধ্যমে ১,২-ডাইব্রোমোইথেন গঠন করে এবং ব্রোমিনের লাল বর্ণ অপসারিত হয়। কিন্তু ইথান্যাল ($\text{C}$) অসম্পৃক্ত কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন না থাকায় এই সংযোজন বিক্রিয়া দেয় না।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{CH}_2\text{Br-CH}_2\text{Br (বর্ণহীন)}$$

২. টলেন বিকারক বা সিলভার দর্পণ পরীক্ষা ($\text{C}$ যৌগ শনাক্তকরণ): একটি পরিষ্কার টেস্টটিউবে ইথান্যাল ($\text{C}$) নিয়ে তাতে অ্যামোনিয়া মিশ্রিত সিলভার নাইট্রেট দ্রবণ (টলেন বিকারক: $[\text{Ag(NH}_3)_2]\text{OH}$) যোগ করে সামান্য উত্তপ্ত করলে টেস্টটিউবের গায়ে চকচকে সিলভারের ($\text{Ag}$) প্রলেপ বা সিলভার দর্পণ সৃষ্টি হয়। অপরদিকে ইথিন ($\text{A}$) টলেন বিকারকের সাথে কোনো বিক্রিয়া করে না।

$$\text{CH}_3\text{CHO (C)} + 2[\text{Ag(NH}_3)_2]\text{OH} \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_3\text{COONH}_4 + 2\text{Ag}\downarrow\text{ (সিলভার দর্পণ)} + 3\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O}$$

এভাবে ব্রোমিন পানি পরীক্ষা এবং টলেন বিকারক পরীক্ষার সাহায্যে সহজেই $\text{A}$ (ইথিন) ও $\text{C}$ (ইথান্যাল)-কে পরস্পর থেকে পৃথক করা যায়।

সৃজনশীল প্রশ্ন ৭

$\text{i. A} \xrightarrow{\text{পলিমারকরণ}} \text{পলিথিন}$

$\text{ii. B এর } 96\% \text{ জলীয় দ্রবণ} \longrightarrow \text{রেকটিফাইড স্পিরিট।}$

  • ক. সমযোজী অণু কাকে বলে?
  • খ. এসিড মিশ্রিত পানিকে তড়িৎ বিশ্লেষ্য পরিবাহী বলা হয় কেন?
  • গ. $\text{A}$ যৌগটির অসম্পৃক্ততা সমীকরণসহ ব্যাখ্যা কর।
  • ঘ. $\text{A}$ ও $\text{B}$ এর পারস্পরিক রূপান্তর কি সম্ভব? সমীকরণসহ বিশ্লেষণ কর।
৭ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

দুটি অধাতব পরমাণুর মধ্যে সর্ববহিঃস্থ স্তরের ইলেকট্রন শেয়ারের মাধ্যমে সমযোজী বন্ধন গঠনের ফলে যে নিরপেক্ষ অণুর সৃষ্টি হয়, তাকে সমযোজী অণু বলে।

খ এর উত্তর

বিশুদ্ধ পানি সমযোজী যৌগ হওয়ায় তা তড়িৎ পরিবহন করে না। কিন্তু পানিতে সামান্য পরিমাণ এসিড (যেমন $\text{H}_2\text{SO}_4$ বা $\text{HCl}$) যোগ করলে এসিড পানিতে সম্পূর্ণ বিয়োজিত হয়ে মুক্ত ধনাত্মক হাইড্রোজেন আয়ন ($\text{H}^+$) এবং ঋণাত্মক অ্যানায়ন ($\text{SO}_4^{2-}$ বা $\text{Cl}^-$) উৎপন্ন করে। এই মুক্ত আয়নগুলো দ্রবণের মধ্য দিয়ে চলাচল করে তড়িৎ পরিবহন করে এবং তড়িৎদ্বারে রাসায়নিক পরিবর্তন ঘটায়। তাই এসিড মিশ্রিত পানিকে তড়িৎ বিশ্লেষ্য পরিবাহী বলা হয়।

গ এর উত্তর

উদ্দীপকের (i) নং তথ্যমতে, $\text{A}$ যৌগটির পলিমারকরণে পলিথিন উৎপন্ন হয়। সুতরাং $\text{A}$ যৌগটি হলো ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$)।

$$n\,\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} \xrightarrow[1000-1200\text{ atm}, \, 200^\circ\text{C}]{\text{সামান্য O}_2} \text{-[-CH}_2\text{-CH}_2\text{-]}_n\text{ (পলিথিন)}$$

অসম্পৃক্ততার প্রমাণ: ইথিন ($\text{A}$) অণুতে কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন ($\text{C=C}$) বিদ্যমান। এর অসম্পৃক্ততা নিচের দুটি বিক্রিয়ার মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হলো:

১. ব্রোমিন পানি পরীক্ষা: ইথিনের সাথে লাল বর্ণের ব্রোমিন পানি ($\text{Br}_2$) যোগ করলে ইথিন সংযোজন বিক্রিয়ার মাধ্যমে বর্ণহীন ১,২-ডাইব্রোমোইথেন তৈরি করে এবং লাল বর্ণ দূর হয়।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{CH}_2\text{Br-CH}_2\text{Br (বর্ণহীন)}$$

২. বেয়ার পরীক্ষা: ইথিনের সাথে ক্ষারীয় পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেট ($\text{KMnO}_4$) এর গোলাপি দ্রবণের বিক্রিয়ায় ইথিলিন গ্লাইকল উৎপন্ন হয় এবং $\text{KMnO}_4$-এর গোলাপি বর্ণ বিলুপ্ত হয়।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{H}_2\text{O} + [\text{O}] \xrightarrow{\text{KMnO}_4 + \text{KOH}} \text{CH}_2\text{(OH)-CH}_2\text{(OH) (বর্ণহীন)}$$

উপরোক্ত দুটি পরীক্ষা প্রমাণ করে যে, $\text{A}$ (ইথিন) একটি অসম্পৃক্ত যৌগ।

ঘ এর উত্তর

উদ্দীপক অনুসারে, $\text{A}$ হলো ইথিন ($\text{CH}_2\text{=CH}_2$) এবং ইথানলের $96\%$ জলীয় দ্রবণকে রেকটিফাইড স্পিরিট বলা হয় বলে $\text{B}$ হলো ইথানল ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH}$)।

হ্যাঁ, $\text{A}$ (ইথিন) এবং $\text{B}$ (ইথানল)-এর মধ্যে পারস্পরিক রূপান্তর সম্পূর্ণ সম্ভব। নিচে সমীকরণসহ বিশ্লেষণ করা হলো:

১. $\text{A}$ (ইথিন) থেকে $\text{B}$ (ইথানল) রূপান্তর:

উচ্চ তাপমাত্রা ($300^\circ\text{C}$) ও উচ্চ চাপে ($60\text{ atm}$) ফসফরিক এসিড ($\text{H}_3\text{PO}_4$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে ইথিন ($\text{A}$)-এর সাথে জলীয় বাষ্পের ($\text{H}_2\text{O}$) সংযোজন বিক্রিয়া ঘটালে সরাসরি ইথানল ($\text{B}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_3\text{PO}_4]{300^\circ\text{C}, \, 60\text{ atm}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH (B)}$$

২. $\text{B}$ (ইথানল) থেকে $\text{A}$ (ইথিন) রূপান্তর:

ইথানল ($\text{B}$)-এর সাথে অতিরিক্ত গাঢ় সালফিউরিক এসিড ($\text{H}_2\text{SO}_4$) মিশিয়ে $170^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে নিরুদক $\text{H}_2\text{SO}_4$ ইথানল থেকে এক অণু পানি ($\text{H}_2\text{O}$) শোষণ করে নেয় এবং পুনরায় ইথিন ($\text{A}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{OH (B)} + \text{H}_2\text{SO}_4\text{ (গাঢ়)} \xrightarrow{170^\circ\text{C}} \text{CH}_2\text{=CH}_2\text{ (A)} + \text{H}_2\text{SO}_4\cdot\text{H}_2\text{O}$$

সুতরাং দেখা যাচ্ছে যে, পানি যোজন ও নিরুদন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে $\text{A}$ ও $\text{B}$ যৌগদ্বয়ের পারস্পরিক রূপান্তর করা সম্ভব।

সৃজনশীল প্রশ্ন ৮
A
$\text{CH}_3\text{CH=CHCOOH}$
B
$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH}$
C
$\text{CH}_3\text{CH=CHCH}_2\text{OH}$
  • ক. ভিনেগার কাকে বলে?
  • খ. মিথেনের অসম্পূর্ণ দহন পরিবেশের জন্য ক্ষতিকর— ব্যাখ্যা কর।
  • গ. $\text{A}$ যৌগটি দুটি কার্যকরী মূলকের জন্য বিক্রিয়া প্রদর্শন করে— ব্যাখ্যা কর।
  • ঘ. $\text{C}$ যৌগটি থেকে কীভাবে $\text{B}$ যৌগ পাওয়া যায় তা শর্তসহ বিক্রিয়ার সাহায্যে দেখাও।
৮ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

ইথানয়িক এসিডের ($\text{CH}_3\text{COOH}$) $4\% - 10\%$ জলীয় দ্রবণকে ভিনেগার (Vinegar) বলে।

খ এর উত্তর

পর্যাপ্ত অক্সিজেনের অভাবে মিথেন ($\text{CH}_4$) গ্যাসের অসম্পূর্ণ দহন ঘটলে কার্বন ডাইঅক্সাইডের পরিবর্তে বিষাক্ত কার্বন মনোঅক্সাইড ($\text{CO}$) গ্যাস এবং কালো ধোঁয়া বা কার্বন কণা ($\text{C}$) উৎপন্ন হয়।

$$2\text{CH}_4 + 3\text{O}_2\text{ (অপর্যাপ্ত)} \xrightarrow{\Delta} 2\text{CO} + 4\text{H}_2\text{O}$$ $$\text{CH}_4 + \text{O}_2\text{ (অপর্যাপ্ত)} \xrightarrow{\Delta} \text{C} + 2\text{H}_2\text{O}$$

উৎপন্ন কার্বন মনোঅক্সাইড ($\text{CO}$) গ্যাস মানবদেহে শ্বাস-প্রশ্বাসের মাধ্যমে প্রবেশ করে রক্তের হিমোগ্লোবিনের সাথে যুক্ত হয়ে কার্বক্সি-হিমোগ্লোবিন গঠন করে, যা দেহে অক্সিজেন পরিবহনে বাধা দেয় এবং মানুষের মৃত্যু পর্যন্ত ঘটাতে পারে। এছাড়া কার্বন কণা পরিবেশ ও বায়ুমণ্ডলকে মারাত্মকভাবে দূষিত করে।

গ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{A}$ যৌগটি হলো $\text{CH}_3\text{-CH=CH-COOH}$ (বিউট-২-ইনয়িক এসিড)। এর গাঠনিক সংকেত লক্ষ্য করলে দেখা যায়, যৌগটিতে দুটি ভিন্ন কার্যকরী মূলক রয়েছে:

  1. অ্যালকিনের কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন মূলক ($\text{>C=C<}$)
  2. জৈব এসিডের কার্বক্সিল মূলক ($\text{-COOH}$)

১. দ্বিবন্ধন ($\text{>C=C<}$) মূলকের বিক্রিয়া: অসম্পৃক্ত দ্বিবন্ধন থাকার কারণে $\text{A}$ যৌগটি লাল বর্ণের ব্রোমিন পানির ($\text{Br}_2$) সাথে সংযোজন বিক্রিয়া দেয় এবং ব্রোমিনের লাল বর্ণ অপসারিত করে।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH-COOH} + \text{Br}_2\text{ (লাল)} \longrightarrow \text{CH}_3\text{-CHBr-CHBr-COOH (বর্ণহীন)}$$

২. কার্বক্সিল ($\text{-COOH}$) মূলকের বিক্রিয়া: এসিড মূলক থাকার কারণে $\text{A}$ যৌগটি ক্ষার (যেমন $\text{NaOH}$) বা সোডিয়াম বাইকার্বনেটের ($\text{NaHCO}_3$) সাথে বিক্রিয়া করে লবণ, পানি ও কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন করে।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH-COOH} + \text{NaHCO}_3 \longrightarrow \text{CH}_3\text{-CH=CH-COONa} + \text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$$

অতএব, $\text{A}$ যৌগটি একই সাথে অ্যালকিন ও কার্বক্সিলিক এসিড—উভয় কার্যকরী মূলকের রাসায়নিক বিক্রিয়া প্রদর্শন করে।

ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{C}$ যৌগটি হলো $\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_2\text{OH}$ (বিউট-২-ইন-১-অল) এবং $\text{B}$ যৌগটি হলো $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-COOH}$ (বিউটানয়িক এসিড)।

$\text{C}$ যৌগটিতে একটি দ্বিবন্ধন ($\text{C=C}$) এবং একটি অ্যালকোহল মূলক ($\text{-CH}_2\text{OH}$) রয়েছে। তাই প্রথমে হাইড্রোজেন সংযোজন দ্বারা দ্বিবন্ধনকে একক বন্ধনে রূপান্তরিত করে এবং পরবর্তীতে জারণ প্রক্রিয়ায় অ্যালকোহল মূলককে এসিড মূলকে রূপান্তরিত করে $\text{B}$ যৌগ পাওয়া যায়:

১ম ধাপ (হাইড্রোজেন সংযোজন / বিজারণ): $\text{C}$ যৌগ ($\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_2\text{OH}$)-এর সাথে নিকেল ($\text{Ni}$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে $180^\circ\text{C}-200^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় হাইড্রোজেন ($\text{H}_2$) গ্যাসের সংযোজন বিক্রিয়া ঘটালে দ্বিবন্ধন ভেঙে বিউটানল-১ ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_2\text{OH (C)} + \text{H}_2 \xrightarrow[180^\circ\text{C}-200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH (বিউটানল)}$$

২য় ধাপ (পূর্ণ জারণ): উৎপন্ন বিউটানলকে শক্তিশালী জারক অম্লীয় পটাশিয়াম ডাইক্রোমেট ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{গাঢ় H}_2\text{SO}_4$) সহ উত্তপ্ত করলে প্রথমে বিউটান্যাল ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHO}$) এবং পরবর্তীতে পুনরায় জারিত হয়ে সরাসরি $\text{B}$ যৌগ অর্থাৎ বিউটানয়িক এসিড ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} + [\text{O}] \xrightarrow[\Delta]{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHO} + \text{H}_2\text{O}$$ $$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHO} + [\text{O}] \xrightarrow[\Delta]{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + \text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH (B)}$$

এভাবে দুই ধাপে শর্তসাপেক্ষে $\text{C}$ যৌগ থেকে $\text{B}$ যৌগ প্রস্তুত করা যায়।

সৃজনশীল প্রশ্ন ৯
CₙH₂ₙ₊₁OH (X) এখানে, n = 3 গাঢ় H₂SO₄ − H₂O, Δ A HCl B H₂ Ni 180–200°C C
  • ক. সমগোত্রীয় শ্রেণি কী?
  • খ. ধাতু নিষ্কাশন একটি বিজারণ প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা কর।
  • গ. $\text{A}$ ও $\text{C}$ এর মধ্যে কোনটি থেকে প্লাস্টিক বোতল তৈরি করা সম্ভব ব্যাখ্যা কর।
  • ঘ. $\text{B}$ থেকে $\text{A}$ ও $\text{X}$ প্রস্তুতি সম্ভব কিনা বিশ্লেষণ কর।
৯ নং প্রশ্নের বিস্তারিত সমাধান
ক এর উত্তর

একই কার্যকরী মূলকবিশিষ্ট এবং একই ধরনের রাসায়নিক ধর্মসম্পন্ন জৈব যৌগসমূহকে তাদের ক্রমবর্ধমান আণবিক ভর অনুসারে সাজালে পরপর দুটি যৌগের মধ্যে যদি একটি মিথিলিন মূলকের ($\text{-CH}_2\text{-}$) পার্থক্য থাকে, তবে ঐ যৌগসমূহের সারিকে সমগোত্রীয় শ্রেণি (Homologous Series) বলে।

খ এর উত্তর

প্রকৃতিতে ধাতুসমূহ আকরিকের মধ্যে ধনাত্মক আয়ন বা ক্যাটায়ন ($\text{M}^{n+}$) হিসেবে অবস্থান করে। আকরিক থেকে মুক্ত ধাতু ($\text{M}$) পেতে হলে ধাতব আয়নকে ইলেকট্রন প্রদান করতে হয়। যেহেতু কোনো রাসায়নিক সত্তা কর্তৃক ইলেকট্রন গ্রহণের প্রক্রিয়াকে বিজারণ বলে এবং ধাতু নিষ্কাশনের সময় ধাতব ক্যাটায়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে চার্জমুক্ত ধাতুতে পরিণত হয়, তাই ধাতু নিষ্কাশন একটি বিজারণ প্রক্রিয়া।

$$\text{M}^{n+} + n\text{e}^- \longrightarrow \text{M (মুক্ত ধাতু)}$$ $$\text{যেমন: Zn}^{2+} + 2\text{e}^- \longrightarrow \text{Zn}$$
গ এর উত্তর

উদ্দীপকে $\text{X}$ যৌগের সংকেত $\text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{OH}$ যেখানে $n=3$। সুতরাং $\text{X}$ হলো প্রোপানল ($\text{C}_3\text{H}_7\text{OH}$ বা $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH}$)।

  • প্রোপানল ($\text{X}$)-কে গাঢ় $\text{H}_2\text{SO}_4$ সহ উত্তপ্ত করলে নিরুদনের মাধ্যমে এক অণু পানি অপসারিত হয়ে $\text{A}$ যৌগ অর্থাৎ প্রোপিন ($\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2$) উৎপন্ন হয়।
  • প্রোপিন ($\text{A}$)-এর সাথে নিকেল ($\text{Ni}$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে $180-200^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় $\text{H}_2$ যুক্ত করলে $\text{C}$ যৌগ অর্থাৎ প্রোপেন ($\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3$) উৎপন্ন হয়।
$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH (X)} \xrightarrow[-\text{H}_2\text{O}, \, \Delta]{\text{গাঢ় H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{-CH=CH}_2\text{ (A)}$$ $$\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2\text{ (A)} + \text{H}_2 \xrightarrow[180-200^\circ\text{C}]{\text{Ni}} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3\text{ (C)}$$

প্লাস্টিক বোতল তৈরি: $\text{A}$ (প্রোপিন) এবং $\text{C}$ (প্রোপেন)-এর মধ্যে $\text{A}$ (প্রোপিন) থেকে প্লাস্টিক বোতল তৈরি করা সম্ভব। কারণ সংযোজন পলিমারকরণ বিক্রিয়ার জন্য মনোমার অণুতে অবশ্যই কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন ($\text{C=C}$) থাকতে হয়। প্রোপেন ($\text{C}$) সম্পৃক্ত হওয়ায় পলিমারকরণ বিক্রিয়া দেয় না।

টাইটানিয়াম ট্রাইক্লোরাইড ($\text{TiCl}_3$) প্রভাবকের উপস্থিতিতে $140\text{ atm}$ চাপে এবং $120^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় প্রোপিন ($\text{A}$)-কে উত্তপ্ত করলে অসংখ্য প্রোপিন অণু যুক্ত হয়ে শক্ত ও স্বচ্ছ পলিপ্রোপিন (Polypropene) পলিমার গঠন করে, যা দিয়ে প্লাস্টিক বোতল, প্লাস্টিকের রশি ও পাইপ তৈরি করা হয়।

$$n\,\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2\text{ (A)} \xrightarrow[\text{TiCl}_3]{140\text{ atm}, \, 120^\circ\text{C}} \text{-[-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-]}_n\text{ (পলিপ্রোপিন)}$$
ঘ এর উত্তর

উদ্দীপকের $\text{A}$ যৌগটি হলো প্রোপিন ($\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2$) এবং $\text{X}$ যৌগটি হলো প্রোপানল ($\text{C}_3\text{H}_7\text{OH}$)। প্রোপিনের সাথে হাইড্রোজেন ক্লোরাইডের ($\text{HCl}$) সংযোজন বিক্রিয়ায় উৎপন্ন $\text{B}$ যৌগটি হলো প্রোপাইল ক্লোরাইড ($\text{C}_3\text{H}_7\text{Cl}$ বা $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{Cl}$ / ২-ক্লোরোপ্রোপেন)।

$$\text{CH}_3\text{-CH=CH}_2\text{ (A)} + \text{HCl} \longrightarrow \text{C}_3\text{H}_7\text{Cl (B)}$$

হ্যাঁ, উপযুক্ত বিকারক ও শর্ত ব্যবহার করে $\text{B}$ ($\text{C}_3\text{H}_7\text{Cl}$) থেকে $\text{A}$ (প্রোপিন) এবং $\text{X}$ (প্রোপানল) উভয়ই প্রস্তুত করা সম্ভব। নিচে সমীকরণসহ বিশ্লেষণ করা হলো:

১. $\text{B}$ থেকে $\text{A}$ (প্রোপিন) প্রস্তুতি:

প্রোপাইল ক্লোরাইড ($\text{B}$)-এর সাথে অ্যালকোহলীয় কস্টিক সোডা বা পটাশ ($\text{NaOH(alc)}$ বা $\text{KOH(alc)}$) মিশিয়ে উত্তপ্ত করলে অপসারণ বিক্রিয়ার মাধ্যমে হাইড্রোজেন ও ক্লোরিন অপসারিত হয়ে অ্যালকিন অর্থাৎ প্রোপিন ($\text{A}$), লবণ ($\text{NaCl}$) ও পানি উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{Cl (B)} + \text{NaOH(alc)} \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_3\text{-CH=CH}_2\text{ (A)} + \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$$

২. $\text{B}$ থেকে $\text{X}$ (প্রোপানল) প্রস্তুতি:

প্রোপাইল ক্লোরাইড ($\text{B}$)-এর সাথে জলীয় কস্টিক সোডা ($\text{NaOH(aq)}$) মিশিয়ে উত্তপ্ত করলে কেন্দ্রাকর্ষী প্রতিস্থাপন বিক্রিয়ার মাধ্যমে $-\text{Cl}$ মূলকটি $-\text{OH}$ মূলক দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়ে অ্যালকোহল অর্থাৎ প্রোপানল ($\text{X}$) এবং সোডিয়াম ক্লোরাইড ($\text{NaCl}$) উৎপন্ন হয়।

$$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{Cl (B)} + \text{NaOH(aq)} \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH (X)} + \text{NaCl}$$

সুতরাং দেখা যাচ্ছে, অ্যালকোহলীয় ক্ষার ও জলীয় ক্ষারের ভিন্ন ধর্মী বিক্রিয়ার মাধ্যমে $\text{B}$ যৌগ থেকে $\text{A}$ এবং $\text{X}$ উভয় যৌগই সফলভাবে প্রস্তুত করা সম্ভব।

Post a Comment

Previous Post Next Post