অষ্টম শ্রেণী: পরিবেশ ও বিজ্ঞান, অধ্যায় – 4 কার্বন ও কার্বনঘটিত যৌগ ব্যাখ্যামূলক প্রশ্নোত্তর মান 3
অধ্যায় 4: কার্বন ও কার্বনঘটিত যৌগ
(15টি ব্যাখ্যামূলক প্রশ্নোত্তর – 3 নম্বর)
1. রূপভেদ (Allotropy) কাকে বলে? কার্বনের রূপভেদগুলির একটি শ্রেণিবিন্যাস বা ছক তৈরি করো।
উত্তর দেখো
উত্তর: প্রকৃতিতে কোনো কোনো মৌল একাধিক ভৌত রূপে অবস্থান করে, যাদের ভৌত ধর্ম আলাদা হলেও রাসায়নিক ধর্ম সম্পূর্ণ অভিন্ন হয়। মৌলের এই ধর্মকে রূপভেদ বা Allotropy বলে।
কার্বনের রূপভেদ: কার্বনের রূপভেদগুলিকে প্রধানত দুটি ভাগে ভাগ করা যায়:
1. নিয়তাকার রূপভেদ (Crystalline): এদের নির্দিষ্ট জ্যামিতিক আকার আছে। উদাহরণ: হীরা (Diamond), গ্রাফাইট (Graphite) এবং ফুলারিন (Fullerene)।
2. অনিয়তাকার রূপভেদ (Amorphous): এদের নির্দিষ্ট কোনো আকার নেই। উদাহরণ: কয়লা (Coal), কোক (Coke), চারকোল বা কাঠকয়লা (Charcoal) এবং ভূসোকালি (Lampblack)।
[Image showing the 3D tetrahedral structure of diamond compared to the 2D hexagonal sheet structure of graphite]
2. হীরা (Diamond) এবং গ্রাফাইটের (Graphite) মধ্যে তিনটি প্রধান ভৌত পার্থক্য সারণির সাহায্যে লেখো।
উত্তর দেখো
| বিষয় | হীরা (Diamond) | গ্রাফাইট (Graphite) |
|---|---|---|
| ১. কঠিনতা ও প্রকৃতি | এটি প্রকৃতিতে প্রাপ্ত সবচেয়ে কঠিন পদার্থ। অত্যন্ত চকচকে ও স্বচ্ছ। | এটি খুব নরম, পিচ্ছিল এবং ধূসর-কালো রঙের অস্বচ্ছ পদার্থ। |
| ২. তড়িৎ পরিবাহিতা | এতে কোনো মুক্ত ইলেকট্রন না থাকায় এটি বিদ্যুতের কুপরিবাহী। | এতে মুক্ত ইলেকট্রন থাকায় এটি বিদ্যুতের খুব ভালো সুপরিবাহী। |
| ৩. ব্যবহার | মূল্যবান গয়না তৈরিতে এবং কাঁচ কাটার যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়। | পেন্সিলের শিষ, শুষ্ক কোশ (Dry cell) এবং লুব্রিক্যান্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়। |
3. কার্বন মনোক্সাইড ($CO$) গ্যাসকে ‘নীরব ঘাতক’ (Silent killer) বলা হয় কেন? এর বিষক্রিয়ার রাসায়নিক কারণ ব্যাখ্যা করো।
উত্তর দেখো
উত্তর: কার্বন মনোক্সাইড একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন গ্যাস। এটি পরিবেশে মিশে থাকলে মানুষ বুঝতে পারে না, কিন্তু নিঃশ্বাসের সাথে শরীরে গেলে মৃত্যু পর্যন্ত হতে পারে। কোনো পূর্বলক্ষণ ছাড়াই মৃত্যু ঘটায় বলে একে নীরব ঘাতক বলে।
রাসায়নিক কারণ: প্রশ্বাসের সাথে $CO$ ফুসফুসে প্রবেশ করলে তা রক্তের লোহিত কণিকার হিমোগ্লোবিনের সাথে অক্সিজেনের চেয়ে প্রায় 250 গুণ বেশি দ্রুত এবং দৃঢ়ভাবে যুক্ত হয়ে ‘কার্বক্সিহিমোগ্লোবিন’ নামক একটি স্থায়ী যৌগ গঠন করে। এর ফলে হিমোগ্লোবিন আর কোষে কোষে অক্সিজেন পরিবহন করতে পারে না। শরীরে অক্সিজেনের মারাত্মক অভাব দেখা দেয় এবং শ্বাসরোধ হয়ে মানুষের মৃত্যু ঘটে।
[Image illustrating the Greenhouse Effect showing infrared radiation trapped by greenhouse gases]
4. গ্রিনহাউস প্রভাব (Greenhouse Effect) কী? বিশ্ব উষ্ণায়নের (Global warming) দুটি মারাত্মক ক্ষতিকর প্রভাব আলোচনা করো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
গ্রিনহাউস প্রভাব: বায়ুমণ্ডলে থাকা কার্বন ডাইঅক্সাইড ($CO_2$), মিথেন ($CH_4$), জলীয় বাষ্প ইত্যাদি গ্রিনহাউস গ্যাসগুলি সূর্য থেকে আসা ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোকরশ্মিকে পৃথিবীতে আসতে দেয়, কিন্তু পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত দীর্ঘ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তাপ-রশ্মিকে (Infrared) মহাশূন্যে ফিরে যেতে বাধা দেয়। এই তাপ আটকে রেখে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রাকে বৃদ্ধি করার ঘটনাকেই গ্রিনহাউস প্রভাব বলে।
বিশ্ব উষ্ণায়নের প্রভাব: 1. মেরু অঞ্চল এবং পর্বতের চূড়ার বরফ দ্রুত গলে যাচ্ছে, যার ফলে সমুদ্রের জলস্তর বৃদ্ধি পেয়ে উপকূলবর্তী অঞ্চল প্লাবিত হওয়ার ঝুঁকি বাড়ছে। 2. আবহাওয়ার চরম পরিবর্তন ঘটছে, কোথাও অতিবৃষ্টি তো কোথাও খরা দেখা দিচ্ছে, যা জীববৈচিত্র্য ও কৃষিকাজের মারাত্মক ক্ষতি করছে।
5. অন্তরধূম পাতন (Destructive distillation) কাকে বলে? কাঠ থেকে কীভাবে কাঠকয়লা (Charcoal) তৈরি করা হয়?
উত্তর দেখো
উত্তর: বায়ুর সম্পূর্ণ অনুপস্থিতিতে বা অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত বায়ুর উপস্থিতিতে কোনো জটিল জৈব পদার্থকে (যেমন কাঠ বা কয়লা) তীব্রভাবে উত্তপ্ত করে ভেঙে ফেলার পদ্ধতিকে অন্তরধূম পাতন বা বিধ্বংসী পাতন বলে।
কাঠকয়লা প্রস্তুতি: মাটির নিচে গর্ত করে বা বদ্ধ পাত্রে কাঠ রেখে বায়ুর অনুপস্থিতিতে তাকে তীব্রভাবে উত্তপ্ত করা হয়। এর ফলে কাঠের ভেতরের জলীয় বাষ্প এবং উদ্বায়ী গ্যাসীয় পদার্থগুলি (Volatile matter) বেরিয়ে যায়। অবশিষ্টাংশ হিসেবে পাত্রে যে কালো রঙের ছিদ্রযুক্ত, হালকা এবং কার্বনসমৃদ্ধ পদার্থটি পড়ে থাকে, তাকেই কাঠকয়লা বা চারকোল বলে।
6. ‘শুষ্ক বরফ’ (Dry ice) কী? এটি সাধারণ বরফের থেকে কীভাবে আলাদা এবং এর একটি ব্যবহার লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর: কার্বন ডাইঅক্সাইড ($CO_2$) গ্যাসকে অত্যন্ত উচ্চ চাপে এবং প্রায় $-78.5^\circ C$ উষ্ণতায় শীতল করলে তা তরল না হয়ে সরাসরি কঠিন পদার্থে পরিণত হয়। এই কঠিন $CO_2$-কেই শুষ্ক বরফ বলে।
পার্থক্য: সাধারণ বরফ তাপ পেলে গলে তরল জল তৈরি করে এবং আশেপাশের জিনিস ভিজিয়ে দেয়। কিন্তু শুষ্ক বরফ তাপ পেলে গলে তরল হয় না, বরং ঊর্ধ্বপাতন (Sublimation) প্রক্রিয়ায় সরাসরি গ্যাসে ($CO_2$) পরিণত হয়। তাই এটি কোনো বস্তুকে ভেজায় না (শুষ্ক থাকে)।
ব্যবহার: মাছ, মাংস, আইসক্রিম বা পচনশীল ওষুধ বহুক্ষণ ঠান্ডা ও সতেজ রাখতে হিমায়ক বা রেফ্রিজারেন্ট হিসেবে শুষ্ক বরফ ব্যবহৃত হয়।
7. কার্বন ডাইঅক্সাইড ($CO_2$) গ্যাস স্বচ্ছ চুনজলকে কীভাবে ঘোলা করে এবং অতিরিক্ত $CO_2$ চালনা করলে কী ঘটে তা রাসায়নিক সমীকরণসহ লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর: স্বচ্ছ চুনজলের (ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড) মধ্য দিয়ে সামান্য কার্বন ডাইঅক্সাইড গ্যাস চালনা করলে অদ্রাব্য ক্যালসিয়াম কার্বনেটের ($CaCO_3$) সাদা অধঃক্ষেপ পড়ে, যার ফলে চুনজল ঘোলাটে বা দুধের মতো সাদা হয়ে যায়।
সমীকরণ: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$
অতিরিক্ত $CO_2$ চালনা: ওই ঘোলা চুনজলের মধ্য দিয়ে অতিরিক্ত $CO_2$ গ্যাস চালনা করতে থাকলে, অদ্রাব্য ক্যালসিয়াম কার্বনেট দ্রাব্য ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেটে পরিণত হয়। ফলে ঘোলা দ্রবণটি আবার স্বচ্ছ হয়ে যায়।
সমীকরণ: $CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$
8. জীবাশ্ম জ্বালানি (Fossil fuels) কাকে বলে? এদের সংরক্ষণের প্রয়োজনীয়তা কী?
উত্তর দেখো
উত্তর:
সংজ্ঞা: কোটি কোটি বছর আগে প্রাকৃতিক বিপর্যয়ে মাটির নিচে চাপা পড়া উদ্ভিদ ও প্রাণীর দেহাবশেষ, ভূগর্ভের প্রচণ্ড তাপ, চাপ এবং বায়ুর অনুপস্থিতিতে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে যে জ্বালানিতে রূপান্তরিত হয়েছে, তাকে জীবাশ্ম জ্বালানি বলে। উদাহরণ: কয়লা, পেট্রোলিয়াম, প্রাকৃতিক গ্যাস।
সংরক্ষণের প্রয়োজনীয়তা: 1. পৃথিবীতে জীবাশ্ম জ্বালানির ভাণ্ডার অত্যন্ত সীমিত। 2. এগুলি তৈরি হতে কোটি কোটি বছর সময় লাগে, তাই এটি নবীকরণযোগ্য নয়। বর্তমান হারে যথেচ্ছভাবে ব্যবহার করলে অচিরেই এই জ্বালানি শেষ হয়ে যাবে এবং ভবিষ্যৎ প্রজন্ম ভয়ানক শক্তি সংকটে পড়বে। তাই এদের সংরক্ষণ করা অপরিহার্য।
9. কার্বন ডাইঅক্সাইড ($CO_2$)-কে আগুন নেভানোর কাজে (Fire extinguisher) কেন ব্যবহার করা হয়? ব্যাখ্যা করো।
উত্তর দেখো
উত্তর: অগ্নি নির্বাপক যন্ত্রে প্রধানত $CO_2$ গ্যাস ব্যবহার করা হয় এর দুটি বিশেষ ধর্মের জন্য:
1. দহন নিবারক: কার্বন ডাইঅক্সাইড নিজে দাহ্য নয় (নিজে জ্বলে না) এবং অন্য কোনো বস্তুকে জ্বলতেও সাহায্য করে না।
2. বাতাসের চেয়ে ভারী: এটি সাধারণ বাতাসের চেয়ে প্রায় 1.5 গুণ ভারী। আগুন লাগা জায়গায় $CO_2$ গ্যাস স্প্রে করলে, ভারী হওয়ার কারণে এটি জ্বলন্ত বস্তুর ওপর একটি কম্বলের মতো আবরণ তৈরি করে বসে যায়। এর ফলে বাতাসের অক্সিজেন আগুনের সংস্পর্শে আসতে পারে না (অক্সিজেনের সরবরাহ বন্ধ হয়ে যায়) এবং আগুন খুব দ্রুত নিভে যায়।
10. বায়োগ্যাস (Biogas) কী? কীভাবে এটি তৈরি হয় এবং এর দুটি সুবিধা বা ব্যবহার লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
সংজ্ঞা ও প্রস্তুতি: গোবর, পচা শাকসবজি, কৃষিজ বর্জ্য, কচুরিপানা ইত্যাদি জৈব পদার্থকে একটি বদ্ধ ট্যাংকে (বায়োগ্যাস প্ল্যান্ট) বায়ুর সম্পূর্ণ অনুপস্থিতিতে মিথানোজেনিক ব্যাকটেরিয়ার সাহায্যে পচিয়ে যে গ্যাসীয় জ্বালানি তৈরি করা হয়, তাকে বায়োগ্যাস বা গোবর গ্যাস বলে। এর প্রধান উপাদান হলো মিথেন ($CH_4$) গ্যাস।
সুবিধা ও ব্যবহার: 1. এটি একটি সস্তা, ধোঁয়াহীন এবং পরিবেশবান্ধব জ্বালানি, যা গ্রামে রান্নার কাজে এবং আলো জ্বালাতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। 2. গ্যাস তৈরির পর প্ল্যান্টে যে জৈব অবশিষ্টাংশ পড়ে থাকে, তা জমির জন্য অত্যন্ত উন্নত মানের জৈব সার হিসেবে কাজ করে।
[Image showing the polymerization of ethylene monomers into a long polyethylene polymer chain]
11. পলিমার (Polymer) এবং মনোমার (Monomer) কাকে বলে? পলিথিন ও পিভিসি (PVC)-র একটি করে ব্যবহার লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
পলিমার ও মনোমার: একই বা ভিন্ন ধরনের অসংখ্য ছোট ছোট সরল অণু পরপর রাসায়নিক বন্ধনে যুক্ত হয়ে যখন একটি বিশাল আকারের শৃঙ্খলযুক্ত যৌগ গঠন করে, তখন সেই বিশালাকার যৌগকে পলিমার বলে। আর যে ছোট সরল অণুগুলি জুড়ে পলিমার তৈরি হয়, তাদের প্রত্যেকটিকে মনোমার বলে। (যেমন: অসংখ্য ইথিলিন মনোমার জুড়ে পলিথিন পলিমার তৈরি হয়)।
ব্যবহার:
1. পলিথিন: প্লাস্টিকের ক্যারিব্যাগ, বোতল, বালতি ইত্যাদি তৈরিতে।
2. পিভিসি (PVC): জল সরবরাহের শক্ত পাইপ, দরজার ফ্রেম এবং বৈদ্যুতিক তারের ওপরের আবরণ বা ইনসুলেটর তৈরিতে।
12. প্রাত্যহিক জীবনে প্লাস্টিক বা পলিথিন-জাতীয় পলিমার ব্যবহারের তিনটি ক্ষতিকর পরিবেশগত প্রভাব আলোচনা করো।
উত্তর দেখো
উত্তর: প্লাস্টিক বা পলিথিন হলো জৈব-অবিশ্লেষ্য (Non-biodegradable), অর্থাৎ অণুজীবরা একে পচাতে পারে না। এর ক্ষতিকর প্রভাবগুলি হলো:
1. মৃত্তিকা দূষণ: প্লাস্টিক মাটিতে বছরের পর বছর অবিকৃত অবস্থায় পড়ে থেকে মাটির উর্বরতা নষ্ট করে এবং গাছের শিকড় বিস্তারে বাধা দেয়।
2. জলনিকাশি ব্যবস্থায় বাধা: যত্রতত্র ফেলা প্লাস্টিকের প্যাকেট নর্দমা ও ড্রেনে আটকে গিয়ে জলনিকাশি ব্যবস্থা বন্ধ করে দেয়, ফলে সামান্য বৃষ্টিতেই জল জমে বন্যা পরিস্থিতির সৃষ্টি হয়।
3. বায়ুদূষণ: প্লাস্টিক বা পিভিসি পোড়ালে অত্যন্ত বিষাক্ত ডাইঅক্সিন এবং ফুরান গ্যাস উৎপন্ন হয়, যা মারাত্মক বায়ুদূষণ ঘটায় এবং ক্যানসারের মতো রোগের সৃষ্টি করে।
13. বিকল্প শক্তির উৎস (Alternative sources of energy) বলতে কী বোঝো? দুটি বিকল্প শক্তির উদাহরণ ও তাদের সুবিধা লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
বিকল্প শক্তি: কয়লা, পেট্রোলিয়ামের মতো চিরাচরিত জীবাশ্ম জ্বালানির ভাণ্ডার ফুরিয়ে আসছে। তাই ভবিষ্যতের শক্তি সংকট মেটাতে এবং পরিবেশ দূষণ কমাতে চিরাচরিত জ্বালানির বদলে যেসব নবীকরণযোগ্য ও পরিবেশবান্ধব শক্তির ব্যবহার বাড়ানোর চেষ্টা চলছে, তাদের বিকল্প শক্তির উৎস বলে।
উদাহরণ: 1. সৌরশক্তি (Solar energy) এবং 2. বায়ুশক্তি (Wind energy)।
সুবিধা: এই শক্তিগুলির ভাণ্ডার অফুরন্ত, এগুলি নবীকরণযোগ্য (কখনো শেষ হবে না) এবং এগুলি থেকে কোনো ধোঁয়া বা বিষাক্ত গ্যাস বের হয় না, ফলে পরিবেশ 100% দূষণমুক্ত থাকে।
14. গ্রাফাইট (Graphite) নরম ও পিচ্ছিল হয় কেন? এটি কোথায় লুব্রিক্যান্ট (Lubricant) হিসেবে ব্যবহৃত হয় এবং কেন?
উত্তর দেখো
উত্তর:
নরম হওয়ার কারণ: গ্রাফাইটের কেলাসে কার্বন পরমাণুগুলি সমতলীয় ষড়ভুজাকার স্তরে স্তরে সজ্জিত থাকে। এই স্তরগুলির মধ্যে দূরত্ব বেশি থাকে এবং স্তরগুলি একে অপরের সাথে দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস (van der Waals) আকর্ষণ বল দ্বারা যুক্ত থাকে। ফলে একটু চাপ দিলেই একটি স্তর অন্য স্তরের ওপর দিয়ে সহজেই পিছলে যায়। তাই গ্রাফাইট এত নরম ও পিচ্ছিল হয়।
লুব্রিক্যান্ট হিসেবে ব্যবহার: যেসব ভারী যন্ত্রপাতি খুব উচ্চ তাপমাত্রায় ঘোরে, সেখানে তেল বা গ্রিজ পুড়ে বা গলে যায়। তাই সেসব যন্ত্রের যন্ত্রাংশের ঘর্ষণ কমাতে গ্রাফাইটের গুঁড়োকে ‘শুষ্ক পিচ্ছিলকারক’ বা লুব্রিক্যান্ট হিসেবে ব্যবহার করা হয়, কারণ উচ্চ তাপেও গ্রাফাইট গলে না।
15. ফুলারিন (Fullerene) কী? এর গঠন ও একটি ব্যবহার সম্পর্কে সংক্ষেপে লেখো।
উত্তর দেখো
উত্তর:
ফুলারিন: ফুলারিন হলো কার্বনের একটি অপেক্ষাকৃত নতুন এবং কৃত্রিমভাবে তৈরি নিয়তাকার রূপভেদ। বিজ্ঞানী রিচার্ড স্মলি এবং তাঁর দল 1985 সালে এটি আবিষ্কার করেন। এর সবচেয়ে পরিচিত রূপটি হলো বাকমিনস্টার ফুলারিন ($C_{60}$)।
গঠন: $C_{60}$ অণুতে 60 টি কার্বন পরমাণু জ্যামিতিক নকশায় সজ্জিত হয়ে একটি সম্পূর্ণ গোলাকার এবং ফাঁপা ফুটবলের মতো আকৃতি গঠন করে। এতে পঞ্চভুজ এবং ষড়ভুজ আকারের তল থাকে।
ব্যবহার: ন্যানোটেকনোলজি (Nanotechnology), সুপারকন্ডাক্টর তৈরি এবং চিকিৎসাবিজ্ঞানে নির্দিষ্ট কোষে ওষুধ পৌঁছে দেওয়ার কাজে ফুলারিন নিয়ে গবেষণা চলছে।
শেয়ার