Chapter 2: Atom Model & Quantum Number

 Atom Model & Quantum Number

১।      ঢাকা, দিনাজপুর, সিলেট, যশোর বোর্ডঃ ২০১৮

     (ক) ভরক্রিয়া সূত্রটি লেখো।                                                                   

   (খ) বিশুদ্ধ পানির p^H এর মান 7 কেন?  ব্যাখ্যা করো।     

   (গ) উদ্দীপকের সর্বশেষ শক্তিস্তরে অরবিটাল সংখ্যা নির্ণয় করো।                      

   (ঘ) উদ্দীপকের ইলেকট্রনটি B -শেলে ধাপান্তরিত হলে নির্গত রশ্মির বর্ণ কীরূপ হবে? গাণিতিভাবে বিশ্লেষণ করো।          

১নং প্রশ্নের উত্তর

(ক) ভরক্রিয়া সূত্রঃ নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় যে কোন বিক্রিয়ার বেগ বা হার বিক্রিয়ায় উপস্থিত বিক্রিয়কগুলোর সক্রিয় ভরের (মোলার ঘনমাত্রা বা আংশিক চাপের) সমানুপাতিক। 

(গ) উদ্দীপকের মডেলটির সর্বশেষ শক্তিস্তর হলো ৪র্থ শক্তিস্তর এবং ৪র্থ শক্তিস্তরের জন্য প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n=4

সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l এর মান শূন্য (0) থেকে (n-1) পর্যন্ত হয়।

l = 0 থেকে (n-1) পর্যন্ত

l = 0 থেকে (4-1) পর্যন্ত

l = 0 থেকে 3 পর্যন্ত                                 

l = 0, 1, 2, 3

l = 0 হলে m = 0                                           অরবিটাল সংখ্যা = 1টি         

l = 1হলে m = -1, 0, +1                                    অরবিটাল সংখ্যা = 3টি

l = 2 হলে m = -2, -1, 0, +1, +2                      অরবিটাল সংখ্যা = 5টি

l = 3 হলে m = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3,           অরবিটাল সংখ্যা = 7টি

মোট অরবিটাল সংখ্যা = 1+2+5+7 = 16টি

সুতরাং ৪র্থ শক্তিস্তর সর্বাধিক মোট  16টি অরবিটাল থকতে পারে।

(ঘ) উদ্দীপকের সর্বশেষ শক্তিস্তর D থেকে ইলেকট্রন B শেলে স্থানান্তরিত হয়। অর্থাৎ ইলেকট্রন ৪র্থ শক্তিস্তর থেকে দ্বিতীয়               শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হয়।

২।                                রাজশাহী, কুমিল্লা, চট্রগ্রাম, বরিশাল বোর্ডঃ ২০১৮

   (ক) এন্টি-অক্সিডেন্ট কী?                                                                  

   (খ) সক্রিয়ন শক্তি বিক্রিয়ার হারকে প্রভাবিত করে- ব্যাখ্যা করো।     

   (গ) l ও m এর মানের ভিত্তিতে Z শেলের মোট ইলেকট্রন সংখ্যা হিসেব করে দেখাও।                      

   (ঘ) উদ্দীপকের ইলেকট্রনটির ধাপান্তরের ফলে সৃষ্ট তরঙ্গ তড়িৎ চুম্বকীয় বিকিরণের কোন অঞ্চলে পাওয়া যায় তা গাণিতিভাবে মূল্যায়ন করো।                                         

২নং প্রশ্নের উত্তর

(ক) যেসব পদার্থ তেল-চর্বি বা লিপিড জাতীয় খাদ্য উপাদানের জারণ বা আর্দ্র বিশ্লেষণ বন্ধ করে খাদ্যের পচন রোধ করে তাদের অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট বলে।  যেমন, BHA, BHT, TBHQ   ইত্যাদি। 

(খ) প্রারম্ভিক অবস্থায় বিক্রিয়ক কণার গড় শক্তি (E_A) এবং অস্থায়ী জটিল অবস্থায় বস্তু কণার গড় শক্তির (E_x) পার্থক্যকে সক্রিয়ন শক্তি বলে।

কোন বিক্রিয়ায় বিক্রিয়ক অণুকে উৎপাদে পরিণত হতে হলে তাদেরকে শক্তির একটি ন্যূনতম বাধা অতিক্রম করতে হয়। আর এ বাধা অতিক্রম করতে হলে বিক্রিয়ক অণুকে একটি ন্যূনতম শক্তি লাভ করতে হয়। ন্যূনতম এ শক্তিই হলো সক্রিয়ন শক্তি। সক্রিয়ন শক্তি যত বেশি হয় বিক্রিয়কের পক্ষে উৎপাদে পরিণত হওয়া তত কষ্টকর হয়, অর্থাৎ বিক্রিয়ার বেগ কম হয়। আবার সক্রিয়ন শক্তি কম হলে বিক্রিয়ক অণু সহজে উৎপাদে পরিণত হয়, অর্থাৎ বিক্রিয়ার বেগ বেশি হয়।

এ বিষয়টি অ্যারেনিয়াস সমীকরণের সাহায্যে ব্যাখ্যা করা যায়।

অ্যারেনিয়াস সমীকরণ থেকে দেখা যায় যে, সক্রিয়ন শক্তি (Ea) কম হলে বেগ ধ্রুবক (k) বৃদ্ধি পায় এবং সক্রিয়ন শক্তি বৃদ্ধি পেলে বেগ ধ্রুবক (k) হ্রাস পায়। আবার যেহেতু বিক্রিয়ার হার বেগ ধ্রুবকের (k) সমানুপাতিক। সুতরাং বলা যায় যে, সক্রিয়ন শক্তি বিক্রিয়ার বেগ বা হারকে প্রভাবিত করে।     

(গ) উদ্দীপকের Z শেলটি হলো তৃতীয় শক্তিস্তর, অর্থাৎ প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = 3

সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l এর মান শূন্য (0) থেকে (n-1) পর্যন্ত হয়।

l = 0 থেকে (n-1) পর্যন্ত

l = 0 থেকে (3-1) পর্যন্ত

l = 0 থেকে 2 পর্যন্ত                                 

l = 0, 1, 2

l = 0 হলে m =0                                 অরবিটাল সংখ্যা = 1টি         

l = 1হলে m = -1, 0, +1                অরবিটাল সংখ্যা = 3 টি

l = 2 হলে m = -2, -1, 0, +1, +2          অরবিটাল সংখ্যা = 5টি  

               সুতরাং মোট অরবিটাল সংখ্যা= 1+2+5 = 9টি

পলির বর্জন নীতি অনুসারে আমরা জানি, প্রতিটি অরবিটালে সর্বাধিক 2টি ইলেকট্রন থাকতে পারে। সুতরাং তৃতীয় শক্তিস্তর (Z) সর্বাধিক (9×2) =18টি ইলেকট্রন থকতে পারে।

(ঘ) উদ্দীপকের ইলেকট্রনটি তৃতীয় শক্তিস্তর থেকে দ্বিতীয় শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হয়।

    আমরা জানি, রিডবার্গ সমীকরণ,

যেহেতু নির্গত রশ্মির তরঙ্গ দৈর্ঘ্য 656.47 nm যা দৃশ্যমান অলোর লাল বর্ণের তরঙ্গদৈর্ঘ্য 647- 780 nm অঞ্চলের মধ্যে অবস্থিত।সুতরাং উদ্দীপকের ইলেকট্রনটির ধাপান্তরের ফলে সৃষ্ট তরঙ্গটি তড়িৎ চুম্বকীয় বিকিরণের দৃশ্যমান অলোর লাল বর্ণের অঞ্চলে পাওয়া যায়।

৩।                          ঢাকা বোর্ড -২০১৭

 

(ক) অরবিটাল কী?

(খ) কলয়েডের সুস্থিতির কারণ কী?  

(গ) উদ্দীপক I এর বহিঃস্থ স্তরের l ও m এর মান হিসাব করে অরবিটাল সংখ্যা নির্ণয় করো।

(ঘ) উদ্দীপক I ও II এর পরমাণু মডেলদ্বয়ের তুলনা করো।

৩নং প্রশ্নের উত্তর

 (ক) নিউক্লিয়াসের চারদিকে যে ত্রিমাত্রিক স্থানে কোন নির্দিষ্ট শক্তির ইলেকট্রনের অবস্থানের সম্ভাবনা সবচেয়ে বেশি (৯৯-৯৫%) থাকে তাকে অরবিটাল বলে। 

(খ)যখন কোনো কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় পদার্থের 2 nm – 500 nm আকারের সূক্ষ্ণ কণাগুলো অপর কোনো তরল, গ্যাসীয় বা কঠিন পদার্থের মধ্যে বিস্তারিত বা বন্টিত হয়ে একটি অস্বচ্ছ, অসমসত্ত্ব, কিন্তু স্থায়ী মিশ্রণ উৎপন্ন করে, তখন ঐ অস্বচ্ছ, অসমসত্ত্ব, স্থায়ী মিশ্রণটিকে কলয়েড বলে।

কলয়েড কণার স্থায়ীত্ব বা সুস্থিতি কলয়েডের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে। এর স্থায়ীত্ব ব্রাউনীয় গতি ও কণাসমূহের সমচার্জ প্রকৃতি দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়।ব্রাউনীয় গতির জন্য কলয়েড কণাগুলো চর্তুদিকে অনিয়মিতভাবে ছোটাছুটি করে, ফলে এর উপর অভিকর্ষজ বল কার্যকর হয় না। তাই অভিকর্ষজ বলের প্রভাবে কণাগুলো অধঃক্ষিপ্ত হয় না,বরং অভিকর্ষজ বলের প্রভাব মুক্ত থাকে অর্থাৎ কণাগুলো জমাট বেঁধে নষ্ট হয় না বলে কলয়েড স্থিতিশীল হয়। আবার কিছু কণার উপর একই চার্জ অধিশোষিত থাকায় কণাসমূহ পরষ্পরকে বিকর্ষণ করে। ফলে কলয়েড কণাসমূহ জমাট বাঁধতে পারে না বলে কলয়েড স্থায়িত্ব লাভ করে। 

(গ) উদ্দীপক I এর বহিঃস্থ স্তরটি হলো তৃতীয় শক্তিস্তর, অর্থাৎ প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = 3

সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা l এর মান শূন্য (0) থেকে (n-1) পর্যন্ত হয়।

অর্থাৎ  l = 0 থেকে (n-1) পর্যন্ত  

বা, l = 0 থেকে (3-1) পর্যন্ত

বা, l = 0 থেকে 2 পর্যন্ত             

বা, l = 0, 1, 2

এখন, l = 0 হলে m =0                                 অরবিটাল সংখ্যা = 1 টি

          l = 1 হলে m = -1, 0, +1                অরবিটাল সংখ্যা = 3 টি     

          l = 2 হলে m = -2, -1, 0, +1, +2           অরবিটাল সংখ্যা = 5 টি  

        সুতরাং মোট অরবিটাল সংখ্যা = 1+2+5 = 9টি

 (ঘ) উদ্দীপক থেকে দেখা যাচ্ছে যে, I চিত্রে একটি ইলেকট্রন ২য় শক্তিস্তর থেকে ৩য় শক্তিস্তরে স্থানান্তরিত হচ্ছে এবং II চিত্রে দু’টি ইলেকট্রন ঘূর্ণনশীল আছে।এ থেকে বুঝা যায় যে, I চিত্রটি বোর পরমাণু মডেল এবং  II নং চিত্রটি রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল নির্দেশ করে।রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল ও বোর পরমাণু মডেলের তুলনামূলক আলোচনা নিম্নে উল্লেখ করা হলোঃ

রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল ও বোর রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল এর তুলনাঃ  

রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল (চিত্র II)	বোর পরমাণু মডেল (চিত্র I)
১।রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল অনুযায়ী, ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে যেকোনো ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার কক্ষপথে  পরিভ্রমণ করতে পারে। এ মডেলে কক্ষপথের সংখ্যা এবং নিউক্লিয়াস থেকে কক্ষপথের দূরত্ব সম্পর্কে কোন ধারণা দেওয়া হয়নি।	১।বোর পরমাণু মডেল অনুযায়ী, ইলেকট্রন গুলো কয়েকটি সুনির্দিষ্ট  ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার কক্ষপথে  পরিভ্রমণ করে।অর্থাৎ নিউক্লিয়াসের চারদিকে ইলেকট্রনের পরিভ্রমণের জন্য কয়েকটি নির্দিষ্ট ও স্থায়ী কক্ষপথ রয়েছে।
২।এ মডেল অনুযায়ী,নিউক্লিয়াসের চারদিকে বৃত্তাকার কক্ষপথে ঋণাত্মক চার্জবাহী ইলেকট্রন পরিভ্রমণের সময় শক্তি বিকিরণ করার কথা এবং এভাবে শক্তি হারাতে থাকলে নিউক্লিয়াসের আকর্ষণে ইলেকট্রনের কক্ষপথ সর্পিলাকারে হ্রাস পেয়ে এক সময় ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসে পতিত হবে। অর্থাৎ পরমাণু ধ্বংস হয়ে যাওয়ার কথা,কিন্তু বাস্তবে তা ঘটে না।বাস্তব সত্য হলো বিভিন্ন পরীক্ষা মাধ্যমে পরমাণুর মধ্যে ইলেকট্রনের উপস্থিতি প্রমাণিত হয়েছে ।	.২।বোর পরমাণু মডেল অনুযায়ী,নির্দিষ্ট শক্তিসম্পন্ন স্থায়ী কক্ষপথে আবর্তনের সময় ইলেকট্রন কোন  বিকিরণ করে না। সুনির্দিষ্ট কক্ষপথের ইলেকট্রনের মোট শক্তি সবসময় স্থির থাকে। শক্তি হারিয়ে ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসে গিয়ে পড়ার কোন সম্ভাবনা থাকে নেই। সুতরাং এ মতাবাদ পরমাণুর স্থায়ীত্বকে ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হয়েছে।
৩।রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল অনুসারে, ইলেকট্রনের নিরবচ্ছিন্ন শক্তি বিকিরণের ফলে নিরবচ্ছিন্ন পারমাণবিক বর্ণালি পাওয়ার কথা। কিন্তু বাস্তবে পরমাণুর বিচ্ছিন্ন রেখা বর্ণালি পাওয়া যায়। সুতরাং এ মতাবাদের সাহায্যে পরমাণুর রেখা বর্ণালির উৎপত্তি ব্যাখ্যা করা যায় না।	৩।এ পরমাণু মডেল অনুসারে, ইলেকট্রন শক্তি শোষণ করে উচ্চ শক্তিস্তরে গমন করে এবং শক্তি বিকিরণ করে নিম্নশক্তির কক্ষপথে নেমে আসে। সুতরাং শক্তির মান নির্দিষ্ট হওয়ায় ফ্রিকুয়েন্সির মানও নির্দিষ্ট। এ কারণে পরমাণুর বিচ্ছিন্ন রেখা বর্ণালি সৃষ্টি হয় ।সুতরাং এ মডেলের সাহায্য করে রেখা বর্ণালি উৎপত্তি ব্যাখ্যা করা যায়।
৪।রাদারফোর্ড পরমাণু মডেলের সাহায্যে হাইড্রোজেন পরমাণুর বর্ণালি ব্যাখ্যা করা যায় না।	৪।বোর পরমাণু মডেলের সাহায্যে হাইড্রোজেন পরমাণুর বর্ণালি এবং এক ইলেকট্রনধারী আয়নের বর্ণালি ব্যাখ্যা করা যায়।
৫।রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল সাধারণত বলবিদ্যার উপর প্রতিষ্ঠিত হয়।	৫।বোর পরমাণু মডেলের মূল ভিত্তি হলো প্ল্যাঙ্কের কোয়ান্টাম তত্ত্ব।