গাঢ় $H_{2}S{O}_4$ এসিডে পানি যোগ করা অনিরাপদ কেন? ব্যাখ্যা করো।

(অনুধাবন)

ক্রোমাটোগ্রাফি পদ্ধতিতে দ্রাবক সম্মুখভাগ থেকে কোনো দ্রাব্যের অতিক্রান্ত দূরত্ব এবং দ্রাবক সম্মুখভাগ থেকে দ্রাবকের অতিক্রান্ত দূরত্বের অনুপাতকে R_f (রিটার্ডেশন ফ্যাক্টর বা রিটেনশন ফ্যাক্টর) বলে।

R_f মান দ্বারা একটি ক্রোমাটোগ্রাফিক সিস্টেমে কোনো পদার্থের আপেক্ষিক গতিশীলতা প্রকাশ করা হয়। এর মান সর্বদা ০ (শূন্য) এবং ১ (এক)-এর মধ্যে থাকে, কারণ দ্রাবক সর্বদা দ্রাব্য অপেক্ষা বেশি দূরত্ব অতিক্রম করে অথবা সমান দূরত্ব অতিক্রম করে। যদি R_f মান ০ হয়, তবে পদার্থটি স্থির দশায় লেগে থাকে এবং কোনো গতিশীলতা দেখায় না। আর যদি R_f মান ১ হয়, তবে পদার্থটি দ্রাবকের সাথে সমান গতিতে চলে। এই R_f মান ব্যবহার করে অজানা রাসায়নিক পদার্থ শনাক্ত করা যায় এবং মিশ্রণ থেকে উপাদান পৃথক করা যায়। এটি মূলত পাতলা-স্তর ক্রোমাটোগ্রাফি (Thin Layer Chromatography - TLC) এবং কাগজ ক্রোমাটোগ্রাফি-তে ব্যবহৃত হয়।

উদ্দীপকের দ্বিতীয় লেখচিত্রটি পর্যায় সারণির দ্বিতীয় পর্যায়ের মৌলসমূহের আয়নীকরণ শক্তির ক্রম নির্দেশ করে। এখানে পারমাণবিক সংখ্যা ৬ এর জন্য D মৌলটি হলো কার্বন (C) এবং পারমাণবিক সংখ্যা ৮ এর জন্য F মৌলটি হলো অক্সিজেন (O)। D মৌলের হাইড্রাইড হলো মিথেন (\(\text{CH}_4\)) এবং F মৌলের হাইড্রাইড হলো পানি (\(\text{H}_2\text{O}\))। সাধারণ তাপমাত্রায় মিথেন গ্যাসীয় এবং পানি তরল অবস্থায় থাকে।

D মৌল কার্বনের হাইড্রাইড মিথেন (\(\text{CH}_4\)) একটি অপোলার অণু। এর কেন্দ্রে কার্বন পরমাণু এবং এর চারদিকে চারটি হাইড্রোজেন পরমাণু সমভাবে বিন্যস্ত থাকে, ফলে অণুর সামগ্রিক দ্বি-মেরু ভ্রামক শূন্য হয়। মিথেন অণুগুলোর মধ্যে অত্যন্ত দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস আকর্ষণ শক্তি (লন্ডন ডিসপারশন বল) বিদ্যমান থাকে। এই দুর্বল আকর্ষণ শক্তি অতিক্রম করতে খুব কম তাপশক্তির প্রয়োজন হয়, তাই মিথেনের স্ফুটনাঙ্ক ও গলনাঙ্ক খুবই কম। ফলস্বরূপ, সাধারণ তাপমাত্রায় মিথেন গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে।

অন্যদিকে, F মৌল অক্সিজেনের হাইড্রাইড পানি (\(\text{H}_2\text{O}\)) একটি অত্যন্ত পোলার অণু। অক্সিজেনের উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতার কারণে O-H বন্ধনসমূহ পোলার হয় এবং অণুর কৌণিক গঠনের জন্য এর সামগ্রিক দ্বি-মেরু ভ্রামক শূন্য নয়। পানির অণুগুলোর মধ্যে শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন গঠিত হয়। এই শক্তিশালী আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন ভাঙতে অনেক বেশি তাপশক্তির প্রয়োজন হয়, যার কারণে পানির স্ফুটনাঙ্ক ও গলনাঙ্ক তুলনামূলকভাবে বেশি। এ কারণে সাধারণ তাপমাত্রায় পানি তরল অবস্থায় থাকে। তাই D ও F মৌলের হাইড্রাইডদ্বয়ের ভৌত অবস্থা ভিন্ন হয়।

আয়নীকরণ শক্তি ও এর পর্যায়বৃত্ত ধর্ম বিশ্লেষণ

আয়নীকরণ শক্তি হলো একটি মৌলিক পর্যায়বৃত্ত ধর্ম যা মৌলসমূহের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উদ্দীপকে আয়নীকরণ শক্তি ও পারমাণবিক সংখ্যার মধ্যে সম্পর্ক দেখিয়ে দুটি লেখচিত্র প্রদর্শিত হয়েছে, যাদের মধ্যে কোনটি সঠিক এবং কেন, তা বিশ্লেষণ করতে বলা হয়েছে।

বামদিকের লেখচিত্রটিতে (লেখচিত্র ১) পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে আয়নীকরণ শক্তির একটি রৈখিক ও অবিচ্ছিন্ন বৃদ্ধি দেখানো হয়েছে। এর অর্থ হলো, পারমাণবিক সংখ্যা বাড়লে আয়নীকরণ শক্তি সবসময় সমানুপাতিক হারে বাড়ে, যা পর্যায়বৃত্ত ধর্মের সাধারণ ধারণাকে বোঝায়। অন্যদিকে, ডানদিকের লেখচিত্রটিতে (লেখচিত্র ২) আয়নীকরণ শক্তি পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাধারণভাবে বৃদ্ধি পেলেও মাঝে মাঝে কিছু ব্যতিক্রম বা হ্রাস লক্ষ্য করা যাচ্ছে (যেমন B থেকে C এবং E থেকে F)। পর্যায় সারণির একই পর্যায়ের বাম থেকে ডানে গেলে সাধারণত মৌলসমূহের পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে নিউক্লীয় আধান বৃদ্ধি পায় এবং পারমাণবিক ব্যাসার্ধ হ্রাস পায়। ফলে, শেষ কক্ষপথের ইলেকট্রনের উপর নিউক্লিয়াসের আকর্ষণ বৃদ্ধি পাওয়ায় ইলেকট্রন অপসারণের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি বা আয়নীকরণ শক্তি বৃদ্ধি পায়।

তবে, এই সাধারণ প্রবণতার কিছু ব্যতিক্রম দেখা যায় যা মৌলসমূহের ইলেকট্রন বিন্যাসের স্থিতিশীলতার উপর নির্ভর করে। যেমন, গ্রুপ ২ (পূর্ণ s-উপস্তর) এর মৌলসমূহের আয়নীকরণ শক্তি গ্রুপ ১৩ (একক p-ইলেকট্রন) এর মৌলসমূহ অপেক্ষা বেশি হয়, কারণ গ্রুপ ১৩ এর p-উপস্তরের ইলেকট্রন অপসারণ গ্রুপ ২ এর পূর্ণ s-উপস্তরের ইলেকট্রন অপসারণের চেয়ে সহজ। আবার, গ্রুপ ১৫ (অর্ধপূর্ণ p-উপস্তর) এর মৌলসমূহের আয়নীকরণ শক্তি গ্রুপ ১৬ (জোড়বদ্ধ p-ইলেকট্রন) এর মৌলসমূহ অপেক্ষা বেশি হয়, কারণ গ্রুপ ১৬ এর জোড়বদ্ধ ইলেকট্রনসমূহের মধ্যে বিকর্ষণ থাকায় এদের অপসারণ সহজতর হয়। উদ্দীপকের পারমাণবিক সংখ্যা ৩ থেকে ৮ পর্যন্ত দ্বিতীয় পর্যায়ের Li, Be, B, C, N, O মৌলগুলিকে নির্দেশ করে। এই মৌলগুলির আয়নীকরণ শক্তির সঠিক প্রবণতা হলো: Li < Be > B < C < N > O। লেখচিত্র ২ এই ব্যতিক্রমগুলি সঠিকভাবে প্রদর্শন করেছে (যেমন A(Li) থেকে B(Be) বৃদ্ধি, B(Be) থেকে C(B) হ্রাস, C(B) থেকে E(N) বৃদ্ধি, এবং E(N) থেকে F(O) হ্রাস)। তাই লেখচিত্র ২ সঠিক ও যথার্থ। লেখচিত্র ১ শুধুমাত্র একটি সরলরৈখিক বৃদ্ধি দেখাচ্ছে, যা আয়নীকরণ শক্তির প্রকৃত পর্যায়বৃত্ত প্রবণতাকে, বিশেষ করে ব্যতিক্রমগুলোকে সঠিকভাবে উপস্থাপন করে না।

উপরিউক্ত বিশ্লেষণ থেকে প্রতীয়মান হয় যে, পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে আয়নীকরণ শক্তির সাধারণ বৃদ্ধি প্রবণতার পাশাপাশি ইলেকট্রন বিন্যাসের স্থিতিশীলতার কারণে যে ব্যতিক্রমগুলো দেখা যায়, লেখচিত্র ২ সেগুলোকে সঠিক ও সুচারুরূপে ব্যাখ্যা করে। তাই উদ্দীপকে প্রদর্শিত লেখচিত্রসমূহের মধ্যে ডানদিকের লেখচিত্রটিই (লেখচিত্র ২) সঠিক ও যথার্থ।