সোডিয়ামের রসায়ন (Na)

সোডিয়ামের রসায়ন (Na) - সমাধান করা অনুশীলনমূলক প্রশ্নাবলী

বহু-নির্বাচনী প্রশ্ন (MCQs)

প্রশ্ন ১

ঠান্ডা জলের সাথে সোডিয়াম ধাতুর তীব্রভাবে বিক্রিয়া করলে নিম্নলিখিত কোন উৎপাদগুলি গঠিত হয়? A. Na₂O এবং H₂ B. NaOH এবং O₂ C. NaOH এবং H₂ D. Na₂O এবং O₂

সমাধান: C ব্যাখ্যা: সোডিয়াম একটি অত্যন্ত সক্রিয় ক্ষার ধাতু। এটি ঠান্ডা জলের সাথে বিক্রিয়া করলে একটি তীব্র রেডক্স বিক্রিয়া ঘটে, যেখানে সোডিয়াম ধাতু সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH)-এ জারিত হয় এবং জল হাইড্রোজেন গ্যাস (H₂)-এ বিজারিত হয়। বিক্রিয়াটি অত্যন্ত তাপোৎপাদী। 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)

প্রশ্ন ২

এর যৌগগুলিতে সোডিয়ামের সাধারণ জারণ অবস্থা হল: A. +1 B. +2 C. 0 D. -1

সমাধান: A ব্যাখ্যা: সোডিয়াম (Na) পর্যায় সারণীর গ্রুপ ১ (ক্ষার ধাতু)-এর সদস্য। এর ইলেকট্রন বিন্যাস হল [Ne]3s¹। স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাসের বিন্যাস (নিয়ন) অর্জনের জন্য এর একটি একক যোজ্যতা ইলেকট্রন হারানোর প্রবল প্রবণতা রয়েছে। তাই, এটি এর যৌগগুলিতে প্রায় একচেটিয়াভাবে +1 জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে।

প্রশ্ন ৩

বানসেন বার্নার শিখায় উত্তপ্ত করলে সোডিয়াম একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ শিখা বর্ণ প্রদান করে। এই বর্ণটি কী? A. গাঢ় লাল B. আপেল সবুজ C. বেগুনি D. সোনালী হলুদ

সমাধান: D ব্যাখ্যা: যখন সোডিয়াম এবং এর যৌগগুলিকে একটি অনুজ্জ্বল শিখায় আনা হয়, তখন বাইরের কক্ষপথের ইলেকট্রনগুলি উচ্চ শক্তিস্তরে উত্তেজিত হয়। এই উত্তেজিত ইলেকট্রনগুলি তাদের ভূমি অবস্থায় ফিরে আসার সময় একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো রূপে শক্তি নির্গত করে। সোডিয়ামের ক্ষেত্রে, এই নির্গত আলো দৃশ্যমান বর্ণালীর হলুদ অঞ্চলে পড়ে, যার ফলে একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ সোনালী হলুদ শিখা দেখা যায়।

অভিকথন-কারণ প্রশ্ন

প্রশ্ন ৪

অভিকথন (A): সোডিয়াম ধাতু কেরোসিনের নিচে সংরক্ষণ করা হয়। কারণ (R): সোডিয়াম বায়ু এবং আর্দ্রতার সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে।

সমাধান: A ব্যাখ্যা: অভিকথন (A) এবং কারণ (R) উভয়ই সত্য, এবং কারণ (R) হলো অভিকথন (A)-এর সঠিক ব্যাখ্যা। সোডিয়াম একটি অত্যন্ত সক্রিয় ধাতু। এটি বায়ুর অক্সিজেনের সাথে সহজেই বিক্রিয়া করে সোডিয়াম অক্সাইড তৈরি করে এবং আর্দ্রতার (জলীয় বাষ্প) সাথে বিক্রিয়া করে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড ও হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করে। এই বিক্রিয়াগুলি বেশ তীব্র এবং এমনকি বিস্ফোরকও হতে পারে। এই ধরনের বিক্রিয়া প্রতিরোধ করতে এবং বায়ুমণ্ডলীয় আক্রমণ থেকে ধাতুকে রক্ষা করার জন্য, সোডিয়ামকে কেরোসিন বা প্যারাফিন তেলে ডুবিয়ে রাখা হয়, যা অ-বিক্রিয়াশীল এবং বায়ু ও আর্দ্রতা থেকে রক্ষা করে।

প্রশ্ন ৫

অভিকথন (A): সোডিয়াম একটি শক্তিশালী বিজারক। কারণ (R): সোডিয়ামের প্রথম আয়নিকরণ এনথালপি অত্যন্ত কম।

সমাধান: A ব্যাখ্যা: অভিকথন (A) এবং কারণ (R) উভয়ই সত্য, এবং কারণ (R) হলো অভিকথন (A)-এর সঠিক ব্যাখ্যা। একটি বিজারক হল এমন একটি প্রজাতি যা সহজেই ইলেকট্রন হারায় (জারিত হয়)। সোডিয়ামের প্রথম আয়নিকরণ এনথালপি অত্যন্ত কম, যার অর্থ এর বাইরের ইলেকট্রন অপসারণ করতে ন্যূনতম শক্তির প্রয়োজন হয়। ইলেকট্রন হারানোর এই প্রবল প্রবণতা এটিকে সহজেই জারিত হতে সাহায্য করে, যার ফলে এটি একটি শক্তিশালী বিজারক হিসেবে কাজ করে।

সংক্ষিপ্ত উত্তর প্রশ্ন

প্রশ্ন ৬

ব্যাখ্যা কর কেন সোডিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে সোডিয়াম ধাতু প্রস্তুত করা যায় না।

নমুনা উত্তর: সোডিয়াম ক্লোরাইডের (লবণ জল) জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে সোডিয়াম ধাতু প্রস্তুত করা যায় না কারণ সোডিয়াম আয়নের তুলনায় জলের বিজারণ বিভব বেশি। ক্যাথোড-এ, Na⁺ আয়ন এবং জলের অণু উভয়ই উপস্থিত থাকে। Na⁺(aq) + e⁻ → Na(s) (E° = -2.71 V) 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (E° = -0.83 V at standard conditions, -0.41 V at pH 7) যেহেতু জলের প্রমাণ বিজারণ বিভব Na⁺-এর চেয়ে অনেক কম ঋণাত্মক (বা বেশি), তাই Na⁺ আয়নের পরিবর্তে জল অগ্রাধিকারমূলকভাবে বিজারিত হয়। অতএব, সোডিয়াম ধাতু জমা না হয়ে ক্যাথোডে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন হয়। সোডিয়াম ধাতু সাধারণত ডাউনের প্রক্রিয়া দ্বারা পাওয়া হয়, যেখানে গলিত সোডিয়াম ক্লোরাইডের তড়িৎ বিশ্লেষণ করা হয়।

প্রশ্ন ৭

তরল অ্যামোনিয়ার সাথে সোডিয়ামের বিক্রিয়া বর্ণনা কর। লঘু এবং ঘন উভয় দ্রবণের জন্য পর্যবেক্ষণ অন্তর্ভুক্ত কর।

নমুনা উত্তর: যখন সোডিয়াম ধাতু তরল অ্যামোনিয়াতে দ্রবীভূত হয়, তখন এটি কম ঘনত্বে একটি গভীর নীল দ্রবণ এবং উচ্চ ঘনত্বে একটি ব্রোঞ্জ-রঙিন দ্রবণ তৈরি করে।

১. কম ঘনত্বে (লঘু দ্রবণ): সোডিয়াম ধাতু প্রথমে তরল অ্যামোনিয়াতে আয়নিত হয়ে সোডিয়াম আয়ন (Na⁺) এবং মুক্ত ইলেকট্রন (e⁻) তৈরি করে। এই ইলেকট্রনগুলি তখন অ্যামোনিয়া অণু দ্বারা সলভেটেড হয়ে অ্যামোনিয়েটেড ইলেকট্রন (e⁻(am)) গঠন করে। Na(s) + (x+y)NH₃(l) → Na⁺(NH₃)ₓ(solvated) + e⁻(NH₃)ᵧ(solvated) অ্যামোনিয়েটেড ইলেকট্রনগুলি লঘু দ্রবণের বৈশিষ্ট্যপূর্ণ গভীর নীল রঙের জন্য দায়ী। এই সলভেটেড ইলেকট্রনগুলি অযুগ্ম ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে দ্রবণকে শক্তিশালী বিজারক ধর্ম এবং প্যারাম্যাগনেটিজম প্রদান করে। দ্রবণটি বৈদ্যুতিক পরিবাহীও বটে।

২. উচ্চ ঘনত্বে (ঘন দ্রবণ): তরল অ্যামোনিয়াতে সোডিয়ামের ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে (প্রায় ~3M-এর উপরে), অ্যামোনিয়েটেড ইলেকট্রনগুলি একত্রিত হয়ে ক্লাস্টার গঠন করতে শুরু করে। এর ফলে সলভেটেড ইলেকট্রনগুলির মধ্যে ধাতব-সদৃশ বন্ধন তৈরি হয়, যা দ্রবণটিকে ব্রোঞ্জ বা তামার মতো চেহারা দেয়। এই উচ্চ ঘনত্বে, দ্রবণটি ডায়াম্যাগনেটিক হয়ে ওঠে (কারণ ইলেকট্রনগুলি যুগলবদ্ধ হয়) এবং এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, যা একটি তরল ধাতুর অনুরূপ।

উচ্চতর চিন্তন দক্ষতা (HOTS) প্রশ্ন

প্রশ্ন ৮

সোডিয়াম একটি অত্যন্ত তড়িৎ-ধনাত্মক ধাতু। এই ধর্মটি কীভাবে এর যৌগ গঠন এবং বিক্রিয়ার প্রকারের ক্ষেত্রে এর রাসায়নিক আচরণকে প্রভাবিত করে তা ব্যাখ্যা কর।

নমুনা উত্তর: সোডিয়ামের উচ্চ তড়িৎ-ধনাত্মকতা এর রাসায়নিক আচরণকে গভীরভাবে প্রভাবিত করে, যা নির্দিষ্ট ধরণের যৌগ গঠন এবং বিক্রিয়া ঘটায়:

১. আয়নিক বন্ধন গঠনের প্রবণতা:

• ইলেকট্রন বিন্যাস: সোডিয়ামের একটি যোজ্যতা ইলেকট্রন (3s¹) রয়েছে। এর প্রথম আয়নিকরণ এনথালপি অত্যন্ত কম (496 kJ/mol), যা বোঝায় যে এই ইলেকট্রন অপসারণ করতে সামান্য শক্তির প্রয়োজন হয়।
• স্থিতিশীল ক্যাটায়ন: এই ইলেকট্রন হারিয়ে, সোডিয়াম একটি স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাসের বিন্যাস ([Ne]) অর্জন করে, একটি একক ধনাত্মক ক্যাটায়ন, Na⁺ তৈরি করে।
• যৌগ গঠন: ইলেকট্রন হারানোর এই প্রবল প্রবণতার অর্থ হল সোডিয়াম সহজেই উচ্চ তড়িৎ-ঋণাত্মক মৌলগুলির (যেমন হ্যালোজেন, অক্সিজেন) সাথে বিক্রিয়া করে আয়নিক যৌগ তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, NaCl-এ, Na তার যোজ্যতা ইলেকট্রন সম্পূর্ণভাবে Cl-কে স্থানান্তরিত করে, যার ফলে Na⁺ এবং Cl⁻ আয়নের মধ্যে স্থিরবৈদ্যুতিক আকর্ষণ তৈরি হয়। এই আয়নিক যৌগগুলির সাধারণত উচ্চ গলনাঙ্ক থাকে, মেরু দ্রাবকগুলিতে দ্রবণীয় হয় এবং গলিত বা জলীয় অবস্থায় বিদ্যুৎ পরিবহন করে।

২. শক্তিশালী বিজারক:

• জারিত হওয়ার সহজতা: একটি তড়িৎ-ধনাত্মক মৌল হিসাবে, সোডিয়াম রাসায়নিক বিক্রিয়ায় সহজেই জারিত হয় (ইলেকট্রন হারায়)। এটি এটিকে একটি শক্তিশালী বিজারক করে তোলে, যা অন্যান্য মৌল বা যৌগগুলিকে বিজারিত করতে সক্ষম।
• অধাতুগুলির সাথে বিক্রিয়া: এটি অক্সিজেন-এর মতো অধাতুগুলিকে অক্সাইড-এ (যেমন, 4Na + O₂ → 2Na₂O), হ্যালোজেনগুলিকে হ্যালাইড-এ (যেমন, 2Na + Cl₂ → 2NaCl), এবং সালফারকে সালফাইড-এ বিজারিত করে।
• জল/অম্লের সাথে বিক্রিয়া: এটি জলকে হাইড্রোজেন গ্যাস-এ (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂) এবং অ্যাসিডকে হাইড্রোজেন গ্যাস-এ (2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂) বিজারিত করে।

৩. ক্ষারীয় অক্সাইড এবং হাইড্রোক্সাইড:

• অক্সাইড গঠন: এর উচ্চ তড়িৎ-ধনাত্মকতার কারণে, সোডিয়াম অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে ক্ষারীয় অক্সাইড (মূলত Na₂O, যদিও Na₂O₂ পারক্সাইড এবং NaO₂ সুপারক্সাইডও নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে তৈরি হতে পারে) তৈরি করে।
• হাইড্রোক্সাইডের ক্ষারত্ব: Na₂O অক্সাইড জলের সাথে বিক্রিয়া করে একটি শক্তিশালী ক্ষার, সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) তৈরি করে। এর কারণ হল NaOH-এর Na-O বন্ধন অত্যন্ত আয়নিক, যা দ্রবণে OH⁻ আয়নের সহজ বিয়োজন ঘটায়, এটিকে একটি শক্তিশালী ক্ষার হিসেবে পরিণত করে। Na₂O(s) + H₂O(l) → 2NaOH(aq)

সংক্ষেপে, সোডিয়ামের উচ্চ তড়িৎ-ধনাত্মকতা এর রসায়নকে নির্ধারণ করে, যা মূলত একটি শক্তিশালী বিজারক হিসাবে এর ভূমিকা এবং স্থিতিশীল আয়নিক যৌগ ও শক্তিশালী ক্ষার গঠনের প্রবণতার মাধ্যমে প্রকাশ পায়।