ধাতু ও অধাতুর পার্থক্য (ভৌত ও রাসায়নিক ধর্ম)

অনুশীলনের প্রশ্ন

1. ১

   বাংলাদেশে বাংলাদেশ পল্লী বিদ্যুতায়ন বোর্ডের (BREB) সরবরাহ লাইনে এবং বাসা-বাড়ির বৈদ্যুতিক তারে তামা বা কপার (Cu) ধাতু ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ধাতব তামার মধ্য দিয়ে অত্যন্ত সহজে বিদ্যুৎ পরিবাহিত হওয়ার মূল কারণ কোনটি?

   1. ক

      ধাতব কেলাসের মধ্যে মুক্ত বা সঞ্চারণশীল ইলেকট্রনের (delocalized electrons) অবাধ চলাচল

   2. খ

      তামার পরমাণুগুলো বিশ্লিষ্ট হয়ে জলীয় দ্রবণের মতো ক্যাটায়ন ও অ্যানায়নে বিভক্ত হওয়া

   3. গ

      তামার নিউক্লিয়াসে থাকা ধনাত্মক প্রোটনগুলো তারের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে প্রবাহিত হওয়া

   4. ঘ

      সমযোজী বন্ধনের ইলেকট্রন জোড়গুলো এক পরমাণু থেকে অন্য পরমাণুতে স্থানান্তরিত হওয়া

   উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর:

   ক) ধাতব কেলাসের মধ্যে মুক্ত বা সঞ্চারণশীল ইলেকট্রনের (delocalized electrons) অবাধ চলাচল

   1. ধাতব বন্ধনের মডেলে তামার পরমাণুগুলো তাদের বহিঃস্থ স্তরের যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলোকে ত্যাগ করে ধনাত্মক পারমাণবিক শাঁসে (atomic core) পরিণত হয় এবং মুক্ত ইলেকট্রনগুলো সমগ্র কেলাসে একটি সঞ্চারণশীল ইলেকট্রনের সাগর (electron sea) গঠন করে।
   2. তামার তারের দুই প্রান্তে ব্যাটারি বা বিভব পার্থক্য যুক্ত করলে এই সঞ্চারণশীল ইলেকট্রনগুলো ঋণাত্মক প্রান্ত থেকে ধনাত্মক প্রান্তের দিকে সহজে প্রবাহিত হয়, যা বিদ্যুৎ প্রবাহ সৃষ্টি করে।
2. ২

   পর্যায় সারণির ২য় পর্যায়ের দুটি মৌল নাইট্রোজেন (N, পারমাণবিক সংখ্যা ৭) ও অক্সিজেন (O, পারমাণবিক সংখ্যা ৮)-এর মধ্যে পারমাণবিক আকারের সাধারণ পর্যায়বৃত্ত প্রবণতা অনুযায়ী অক্সিজেনের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি নাইট্রোজেনের চেয়ে বেশি হওয়ার কথা ছিল। কিন্তু বাস্তবে নাইট্রোজেনের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি অক্সিজেনের চেয়ে বেশি হয় কেন?

   1. ক

      নাইট্রোজেনের সর্ববহিঃস্থ ২p উপস্তরটি অর্ধপূর্ণ (২p³) থাকায় তা অধিক স্থিতিশীল

   2. খ

      নাইট্রোজেনের নিউক্লিয়াসে প্রোটন সংখ্যা অক্সিজেনের চেয়ে বেশি

   3. গ

      নাইট্রোজেনের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ অক্সিজেনের চেয়ে ছোট

   4. ঘ

      নাইট্রোজেনের ২s উপস্তরটি খালি থাকে

   উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর:

   ক) নাইট্রোজেনের সর্ববহিঃস্থ ২p উপস্তরটি অর্ধপূর্ণ (২p³) থাকায় তা অধিক স্থিতিশীল

   1. নাইট্রোজেনের ইলেকট্রন বিন্যাস 1s² 2s² 2p³ এবং অক্সিজেনের ইলেকট্রন বিন্যাস 1s² 2s² 2p⁴।

   $$\text{N } (7): 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^3, \quad \text{O } (8): 1s^2 \, 2s^2 \, 2p^4$$

   2. অরবিটাল তত্ত্ব অনুসারে কোনো উপস্তর অর্ধপূর্ণ (যেমন p³) বা সম্পূর্ণ পূর্ণ (যেমন p⁶) থাকলে তা অধিক সুস্থিত বা স্থিতিশীল হয়।
   3. নাইট্রোজেনের ২p উপস্তরটি সুস্থিত অর্ধপূর্ণ (2p³) অবস্থায় থাকায় তা থেকে একটি ইলেকট্রন অপসারণ করতে স্বাভাবিকের চেয়ে বেশি শক্তি লাগে, তাই নাইট্রোজেনের ১ম আয়নিকরণ শক্তি (১৪০২ kJ/mol) অক্সিজেনের (১৩১৪ kJ/mol) চেয়ে বেশি।
3. ৩

   পর্যায় সারণির গ্রুপ ১৭-এর হ্যালোজেন মৌলগুলোর ক্ষেত্রে ওপর থেকে নিচে নামলে পরমাণুর আকার বৃদ্ধির কারণে ইলেকট্রন আসক্তি (electron affinity) ক্রমান্বয়ে হ্রাস পাওয়ার কথা। সেই হিসেবে ফ্লোরিনের (F, পারমাণবিক সংখ্যা ৯) ইলেকট্রন আসক্তি ক্লোরিনের (Cl, পারমাণবিক সংখ্যা ১৭) চেয়ে বেশি হওয়ার কথা থাকলেও বাস্তবে ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি হয়। এর কারণ কী?

   1. ক

      ফ্লোরিনের পারমাণবিক আকার অতি ক্ষুদ্র হওয়ায় ২য় শক্তিস্তরে ইলেকট্রন ঘনত্ব খুব বেশি এবং তা আগত নতুন ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে বিকর্ষণ করে

   2. খ

      ক্লোরিনের তড়িৎ ঋণাত্মকতা ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি

   3. গ

      ক্লোরিনের ১ম আয়নিকরণ শক্তি ফ্লোরিনের চেয়ে বেশি

   4. ঘ

      ফ্লোরিনের শেষ শক্তিস্তরে d অরবিটাল বিদ্যমান কিন্তু ক্লোরিনে কোনো d অরবিটাল নেই

   উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর:

   ক) ফ্লোরিনের পারমাণবিক আকার অতি ক্ষুদ্র হওয়ায় ২য় শক্তিস্তরে ইলেকট্রন ঘনত্ব খুব বেশি এবং তা আগত নতুন ইলেকট্রনকে তীব্রভাবে বিকর্ষণ করে

   1. গ্রুপ ১৭-এ নিচে নামলে পরমাণুর আকার বাড়ে, ফলে সাধারণ প্রবণতা অনুযায়ী ইলেকট্রন আসক্তি কমার কথা (F > Cl > Br > I)।
   2. কিন্তু ফ্লোরিনের আকার অত্যন্ত ছোট হওয়ায় এর ২য় প্রধান শক্তিস্তরের ক্ষুদ্র পরিসরে ৭টি ইলেকট্রন পুঞ্জীভূত থাকে, ফলে এর ইলেকট্রন মেঘের ঘনত্ব খুব বেশি হয়।
   3. এই উচ্চ ঘনত্বের কারণে বাইরে থেকে আগত নতুন ইলেকট্রনটি তীব্র বিকর্ষণের সম্মুখীন হয়। পক্ষান্তরে ক্লোরিনের ৩য় শক্তিস্তর অপেক্ষাকৃত প্রশস্ত হওয়ায় ইলেকট্রন ঘনত্ব কম থাকে এবং আগত ইলেকট্রন সহজে গৃহীত হয়। তাই ক্লোরিনের ইলেকট্রন আসক্তি (৩৪৯ kJ/mol) ফ্লোরিনের (৩২৮ kJ/mol) চেয়ে বেশি।