কোন অণু পিরামিডীয়?

একটি অণুর জ্যামিতিক আকৃতি নির্ধারণ করতে VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) তত্ত্ব ব্যবহার করা হয়। এই তত্ত্ব অনুযায়ী, কেন্দ্রীয় পরমাণুর চারপাশে ইলেকট্রন জোড়গুলো (বন্ধন জোড় ও নিঃসঙ্গ জোড়) এমনভাবে বিন্যস্ত হয় যেন তাদের মধ্যে বিকর্ষণ সর্বনিম্ন হয়।

আসুন, প্রতিটি বিকল্পের জ্যামিতি বিশ্লেষণ করি:

1. $N{H}_4^{+}$ (অ্যামোনিয়াম আয়ন):

    
• কেন্দ্রীয় পরমাণু: নাইট্রোজেন (N), যার যোজ্যতা স্তরে 5টি ইলেকট্রন থাকে।
    
• হাইড্রোজেন পরমাণু: 4টি।
    
• চার্জ: +1 (অর্থাৎ, একটি ইলেকট্রন কম)।
    
• মোট যোজ্যতা ইলেকট্রন = 5 (N) + 4 × 1 (H) - 1 (চার্জ) = 8টি ইলেকট্রন।
    
• বন্ধন জোড় (bonding pairs): 4টি N-H বন্ধন (4 × 2 = 8টি ইলেকট্রন)।
    
• নিঃসঙ্গ জোড় (lone pairs): (8 - 8) / 2 = 0টি।
    
• ইলেকট্রন ডোমেইন সংখ্যা: 4 (4টি বন্ধন জোড় + 0টি নিঃসঙ্গ জোড়)।
    
• সংকরায়ণ: \(sp^3\)।
    
• আকৃতি: টেট্রাহেড্রাল (tetrahedral)। এটি পিরামিডীয় নয়।

2. $P{H}_4^{+}$ (ফসফোনিয়াম আয়ন):

    
• কেন্দ্রীয় পরমাণু: ফসফরাস (P), যার যোজ্যতা স্তরে 5টি ইলেকট্রন থাকে।
    
• হাইড্রোজেন পরমাণু: 4টি।
    
• চার্জ: +1 (অর্থাৎ, একটি ইলেকট্রন কম)।
    
• মোট যোজ্যতা ইলেকট্রন = 5 (P) + 4 × 1 (H) - 1 (চার্জ) = 8টি ইলেকট্রন।
    
• বন্ধন জোড় (bonding pairs): 4টি P-H বন্ধন (4 × 2 = 8টি ইলেকট্রন)।
    
• নিঃসঙ্গ জোড় (lone pairs): (8 - 8) / 2 = 0টি।
    
• ইলেকট্রন ডোমেইন সংখ্যা: 4 (4টি বন্ধন জোড় + 0টি নিঃসঙ্গ জোড়)।
    
• সংকরায়ণ: \(sp^3\)।
    
• আকৃতি: টেট্রাহেড্রাল (tetrahedral)। এটি পিরামিডীয় নয়।

3. $H_2{O}^{+}$:

প্রদত্ত বিকল্পে $H_2{O}^{+}$ লেখা আছে। এটি জলীয় মূলক ক্যাটায়ন (water radical cation)। এর আকৃতি বিশ্লেষণ করি:

    
• কেন্দ্রীয় পরমাণু: অক্সিজেন (O), যার যোজ্যতা স্তরে 6টি ইলেকট্রন থাকে।
    
• হাইড্রোজেন পরমাণু: 2টি।
    
• চার্জ: +1 (অর্থাৎ, একটি ইলেকট্রন কম)।
    
• মোট যোজ্যতা ইলেকট্রন = 6 (O) + 2 × 1 (H) - 1 (চার্জ) = 7টি ইলেকট্রন।
    
• বন্ধন জোড় (bonding pairs): 2টি O-H বন্ধন (2 × 2 = 4টি ইলেকট্রন)।
    
• অবশিষ্ট ইলেকট্রন: 7 - 4 = 3টি ইলেকট্রন। এই 3টি ইলেকট্রন ১টি নিঃসঙ্গ জোড় (lone pair) এবং ১টি বিজোড় ইলেকট্রন (unpaired electron) হিসাবে থাকে।
    
• ইলেকট্রন ডোমেইন সংখ্যা: 2টি বন্ধন জোড় + 1টি নিঃসঙ্গ জোড় + 1টি বিজোড় ইলেকট্রন। এটি মোট 4টি ইলেকট্রন ডোমেইন এর মতো আচরণ করে (যদিও বিজোড় ইলেকট্রনের বিকর্ষণ ক্ষমতা ভিন্ন)।
    
• আকৃতি: এই ধরনের কাঠামো সাধারণত V-আকৃতির বা বেন্ট (bent) হয়, যেমন \(NO_2\) মূলক। এটি পিরামিডীয় নয়।

তবে, রসায়নের উচ্চমাধ্যমিক/ভর্তি পরীক্ষার প্রশ্নাবলীতে প্রায়শই $H_2{O}^{+}$ এর পরিবর্তে $H_3{O}^{+}$ (হাইড্রোনিয়াম আয়ন) পিরামিডীয় আকৃতির উদাহরণ হিসাবে চাওয়া হয়। যদি এটি $H_3{O}^{+}$ হতো, তাহলে তার আকৃতি হবে:

    
• কেন্দ্রীয় পরমাণু: অক্সিজেন (O), 6টি যোজ্যতা ইলেকট্রন।
    
• হাইড্রোজেন পরমাণু: 3টি।
    
• চার্জ: +1 (অর্থাৎ, একটি ইলেকট্রন কম)।
    
• মোট যোজ্যতা ইলেকট্রন = 6 (O) + 3 × 1 (H) - 1 (চার্জ) = 8টি ইলেকট্রন।
    
• বন্ধন জোড় (bonding pairs): 3টি O-H বন্ধন (3 × 2 = 6টি ইলেকট্রন)।
    
• নিঃসঙ্গ জোড় (lone pairs): (8 - 6) / 2 = 1টি।
    
• ইলেকট্রন ডোমেইন সংখ্যা: 3টি বন্ধন জোড় + 1টি নিঃসঙ্গ জোড় = 4টি।
    
• সংকরায়ণ: \(sp^3\)।
    
• আকৃতি: এইক্ষেত্রে, 3টি বন্ধন জোড় এবং 1টি নিঃসঙ্গ জোড়ের বিকর্ষণের ফলে আকৃতিটি ত্রিভুজাকার পিরামিডীয় (trigonal pyramidal) হয়, যেমন অ্যামোনিয়া (\(NH_3\)) অণুর ক্ষেত্রে।

যদি প্রশ্নটি একটি পিরামিডীয় অণু সনাক্ত করতে বলে, তবে $H_3{O}^{+}$ (হাইড্রোনিয়াম আয়ন) হবে সঠিক উত্তর। এখানে $H_2{O}^{+}$ সম্ভবত একটি টাইপো হিসেবে ব্যবহৃত হয়েছে।

4. $H_{2}O$ (জল):

    
• কেন্দ্রীয় পরমাণু: অক্সিজেন (O), 6টি যোজ্যতা ইলেকট্রন।
    
• হাইড্রোজেন পরমাণু: 2টি।
    
• মোট যোজ্যতা ইলেকট্রন = 6 (O) + 2 × 1 (H) = 8টি ইলেকট্রন।
    
• বন্ধন জোড় (bonding pairs): 2টি O-H বন্ধন (2 × 2 = 4টি ইলেকট্রন)।
    
• নিঃসঙ্গ জোড় (lone pairs): (8 - 4) / 2 = 2টি।
    
• ইলেকট্রন ডোমেইন সংখ্যা: 2টি বন্ধন জোড় + 2টি নিঃসঙ্গ জোড় = 4টি।
    
• সংকরায়ণ: \(sp^3\)।
    
• আকৃতি: 2টি বন্ধন জোড় এবং 2টি নিঃসঙ্গ জোড়ের বিকর্ষণের ফলে আকৃতিটি বেন্ট বা V-আকৃতির (bent/V-shaped) হয়। এটি পিরামিডীয় নয়।

উপরোক্ত বিশ্লেষণ থেকে দেখা যায়, প্রদত্ত বিকল্পগুলোর মধ্যে সরাসরি কোনোটিই পিরামিডীয় নয় যদি $H_2{O}^{+}$ কে আক্ষরিক অর্থে ধরা হয়। তবে, যদি $H_2{O}^{+}$ এর পরিবর্তে $H_3{O}^{+}$ (হাইড্রোনিয়াম আয়ন) হতো, তাহলে সেটি পিরামিডীয় আকৃতির হতো। সাধারণত, এই ধরনের প্রশ্নে $H_3{O}^{+}$ কে পিরামিডীয় অণু হিসেবে উল্লেখ করা হয়। তাই, সম্ভাব্য সঠিক উত্তরটি বিকল্প 3 কে $H_3{O}^{+}$ হিসাবে ধরে নেওয়া যেতে পারে।