Dipole moment Questions in Hindi

(B) एक अणु का द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होता है यदि उसका कुल द्विध्रुव आघूर्ण शून्य हो। यह अत्यधिक सममित अणुओं में होता है जहाँ बंध द्विध्रुव एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं।
$1$. $CCl_4$: चतुष्फलकीय ज्यामिति,सभी $C-Cl$ बंध द्विध्रुव निरस्त हो जाते हैं। $\mu = 0$.
$2$. $BF_3$: त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति,सभी $B-F$ बंध द्विध्रुव निरस्त हो जाते हैं। $\mu = 0$.
$3$. $CHCl_3$: असममित,$\mu \neq 0$.
$4$. $CS_2$: रेखीय ज्यामिति,$S=C=S$ बंध द्विध्रुव निरस्त हो जाते हैं। $\mu = 0$.
$5$. $NH_3$: पिरामिडल ज्यामिति,$\mu \neq 0$.
$6$. $1,4$-डाइक्लोरोबेंजीन: पैरा-प्रतिस्थापित बेंजीन,दो $C-Cl$ बंध द्विध्रुव समान और विपरीत होते हैं। $\mu = 0$.
$7$. $CO_2$: रेखीय ज्यामिति,$O=C=O$ बंध द्विध्रुव निरस्त हो जाते हैं। $\mu = 0$.
अतः,शून्य द्विध्रुव आघूर्ण वाले अणु $CCl_4, BF_3, CO_2, CS_2, 1,4$-डाइक्लोरोबेंजीन हैं।

(A) द्विध्रुव आघूर्ण $(\mu)$ को आवेश $(q)$ के परिमाण और आवेशों के बीच की दूरी $(d)$ के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया जाता है: $\mu = q \times d$
द्विध्रुव आघूर्ण की इकाई डेबाय $(D)$ है।
एक डेबाय को $1 \ D = 10^{-18} \ esu \ cm$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
इसे $SI$ इकाइयों (कूलम्ब मीटर,$C \ m$) में बदलने पर:
$1 \ D = 10^{-18} \ esu \ cm \times (3.33564 \times 10^{-10} \ C / 1 \ esu) \times (10^{-2} \ m / 1 \ cm)$
$1 \ D \approx 3.33 \times 10^{-30} \ C \ m$.

(A) दिए गए अणुओं के द्विध्रुव आघूर्ण इस प्रकार हैं:
$A$. $HBr$: द्विध्रुव आघूर्ण $0.79 \ D$ $(III)$ है।
$B$. $H_2S$: द्विध्रुव आघूर्ण $0.95 \ D$ $(IV)$ है।
$C$. $NH_3$: द्विध्रुव आघूर्ण $1.47 \ D$ $(V)$ है।
$D$. $CHCl_3$: द्विध्रुव आघूर्ण $1.04 \ D$ $(I)$ है।
अतः,सही मिलान $A-III, B-IV, C-V, D-I$ है।

(A) यौगिक हैं:
$(i)$ टोल्यूनि $(C_6H_5CH_3)$
(ii) $m$-डाइक्लोरोबेंजीन
(iii) $o$-डाइक्लोरोबेंजीन
(iv) $p$-डाइक्लोरोबेंजीन
$1$. $p$-डाइक्लोरोबेंजीन (iv) के लिए,दो $C-Cl$ बंध द्विध्रुव समान और विपरीत होते हैं,इसलिए वे एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं,जिससे द्विध्रुव आघूर्ण $0$ हो जाता है।
$2$. टोल्यूनि $(i)$ के लिए,$-CH_3$ समूह के कमजोर इलेक्ट्रॉन-दाता प्रभाव के कारण द्विध्रुव आघूर्ण कम होता है।
$3$. $m$-डाइक्लोरोबेंजीन (ii) के लिए,दो $C-Cl$ बंधों के बीच का कोण $120^{\circ}$ है। परिणामी द्विध्रुव आघूर्ण $\sqrt{\mu^2 + \mu^2 + 2\mu^2 \cos(120^{\circ})} = \mu$ है।
$4$. $o$-डाइक्लोरोबेंजीन (iii) के लिए,दो $C-Cl$ बंधों के बीच का कोण $60^{\circ}$ है। परिणामी द्विध्रुव आघूर्ण $\sqrt{\mu^2 + \mu^2 + 2\mu^2 \cos(60^{\circ})} = \sqrt{3}\mu$ है।
अतः,सही क्रम $iv < i < ii < iii$ है।
इसलिए,विकल्प $A$ सही है।

(B) दिए गए यौगिकों के द्विध्रुव आघूर्ण इस प्रकार हैं:
$(a)$ $HBr$ के लिए,$\mu = 0.82 \ D$ है।
$(b)$ एसीटोन $(CH_3COCH_3)$ के लिए,इलेक्ट्रॉन-रिलीजिंग मिथाइल समूह ऑक्सीजन परमाणु की ओर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण $\mu_{net} = 2.69 \ D$ होता है।
$(c)$ $H_2S$ के लिए,$\mu_{net} = 0.97 \ D$ है।
$(d)$ $COCl_2$ के लिए,$\mu_{net} = 1.17 \ D$ है।
इन मानों की तुलना करने पर,एसीटोन $(CH_3COCH_3)$ का द्विध्रुव आघूर्ण सबसे अधिक है।

(C) $BF_3$ अपनी सममितीय त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति के कारण शून्य द्विध्रुव आघूर्ण रखता है।
$NH_3$ में,$N$,$H$ से अधिक विद्युत ऋणात्मक है। तीन $N-H$ बंधों के द्विध्रुव और नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) एक ही दिशा में होते हैं,जो एक-दूसरे को प्रबल करते हैं,जिसके परिणामस्वरूप उच्च शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण प्राप्त होता है।
$NF_3$ में,$F$,$N$ से अधिक विद्युत ऋणात्मक है। तीन $N-F$ बंधों के द्विध्रुव,नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के द्विध्रुव आघूर्ण की विपरीत दिशा में होते हैं,जो शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण को आंशिक रूप से निरस्त कर देते हैं।
इसलिए,$NH_3$ का द्विध्रुव आघूर्ण $NF_3$ से अधिक है,और $BF_3$ का द्विध्रुव आघूर्ण सबसे कम (शून्य) है।
सही क्रम $NH_3 > NF_3 > BF_3$ है।

(A) $1$. $CO_2$ रेखीय है और $BF_3$ त्रिकोणीय समतलीय है। अपनी सममित ज्यामिति के कारण,शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होता है। यह कथन सही है।
$2$. $NH_3$ में,$N-H$ बंधों के द्विध्रुव आघूर्ण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म एक ही दिशा में होते हैं,जिससे शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण अधिक होता है। $NF_3$ में,$N-F$ बंधों के द्विध्रुव आघूर्ण एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के विपरीत दिशा में होते हैं,जिससे शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण कम हो जाता है। अतः,$NF_3$ का द्विध्रुव आघूर्ण $NH_3$ से कम है। यह कथन गलत है।
$3$. द्विध्रुव आघूर्ण $\mu = q \times d$ होता है। यद्यपि $HI$ की बंध लंबाई $HCl$ से अधिक है,लेकिन $HCl$ में विद्युत ऋणात्मकता का अंतर $HI$ की तुलना में बहुत अधिक है,जिससे $HCl$ में आवेश पृथक्करण $q$ काफी अधिक हो जाता है। अतः,$HI$ का द्विध्रुव आघूर्ण $HCl$ से कम होता है। यह कथन सही है।

(C) द्विध्रुव आघूर्ण की परिभाषा के अनुसार,$\mu = \delta \times d$,जहाँ $\delta$ विद्युत आवेश का परिमाण है और $d$ बंध लंबाई है।
इसलिए,$\delta = \frac{\mu}{d}$.
$HCl$ और $HI$ के लिए विद्युत आवेश के अंश का अनुपात इस प्रकार है:
$\frac{\delta_{HCl}}{\delta_{HI}} = \frac{\mu_{HCl}}{d_{HCl}} \times \frac{d_{HI}}{\mu_{HI}}$
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$\frac{\delta_{HCl}}{\delta_{HI}} = \frac{1.03 \times 1.6}{1.3 \times 0.38} = \frac{1.648}{0.494} \approx 3.33: 1$.
अतः,अनुपात लगभग $3.3: 1$ है।

(D) दिया गया है: प्रेक्षित द्विध्रुव आघूर्ण $= 1.03 \ \text{D}$।
$HCl$ अणु की बंध लंबाई,$d = 1.275 \ \text{Å} = 1.275 \times 10^{-8} \ \text{cm}$।
इलेक्ट्रॉन का आवेश,$e = 4.8 \times 10^{-10} \ \text{esu}$।
सैद्धांतिक द्विध्रुव आघूर्ण $= e \times d = (4.8 \times 10^{-10} \ \text{esu}) \times (1.275 \times 10^{-8} \ \text{cm}) = 6.12 \times 10^{-18} \ \text{esu} \cdot \text{cm} = 6.12 \ \text{D}$।
प्रतिशत आयनिक लक्षण $= (\text{प्रेक्षित द्विध्रुव आघूर्ण} / \text{सैद्धांतिक द्विध्रुव आघूर्ण}) \times 100$।
प्रतिशत आयनिक लक्षण $= (1.03 / 6.12) \times 100 = 16.83 \%$।

(C) शुद्ध आयनिक बंध का द्विध्रुव आघूर्ण $\mu_{\text{theoretical}} = q \times d$ के रूप में गणना की जाती है।
दिया गया है: बंध लंबाई $d = 1.25 \ \mathring{A}= 1.25 \times 10^{-8} \ cm$.
इलेक्ट्रॉन का आवेश $q = 4.8 \times 10^{-10} \ esu$.
$\mu_{\text{theoretical}} = 1.25 \times 10^{-8} \ cm \times 4.8 \times 10^{-10} \ esu = 6.0 \times 10^{-18} \ esu \ cm = 6.0 \ D$.
प्रायोगिक द्विध्रुव आघूर्ण $\mu_{\text{experimental}} = 1.0 \ D$ दिया गया है।
प्रतिशत आयनिक गुण $= \frac{\mu_{\text{experimental}}}{\mu_{\text{theoretical}}} \times 100 = \frac{1.0}{6.0} \times 100 = 16.66 \%$.

(A) $CO$ अणु में,विद्युत ऋणात्मकता का अंतर द्विध्रुव आघूर्ण का सुझाव देता है,लेकिन वास्तविक द्विध्रुव आघूर्ण बहुत कम $(0.11 \ D)$ है।
इसका कारण यह है कि $C$ से $O$ की ओर $\sigma$-इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट ($C$ पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण) $O$ से $C$ की ओर $\pi$-आबंध के माध्यम से होने वाले $\pi$-इलेक्ट्रॉन बैक-डोनेशन द्वारा लगभग पूरी तरह से निष्प्रभावी हो जाता है।
इस प्रकार,शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण लगभग शून्य होता है,जो इसे व्यावहारिक रूप से अध्रुवीय बनाता है।

(A) एक अणु में स्थायी द्विध्रुव आघूर्ण तब होता है यदि वह ध्रुवीय हो,जिसका अर्थ है कि उसका कुल द्विध्रुव आघूर्ण $(\mu_{net})$ शून्य के बराबर नहीं है।
$I$: $CH_{2}Cl_{2}$ (डाइक्लोरोमेथेन) एक असममित चतुष्फलकीय (tetrahedral) अणु है। $C-H$ और $C-Cl$ बंधों के द्विध्रुव एक-दूसरे को निरस्त नहीं करते हैं,जिसके परिणामस्वरूप कुल द्विध्रुव आघूर्ण शून्य नहीं होता है $(\mu_{net} \neq 0)$।
$II$: $trans-1,2-dichloroethene$ एक सममित अणु है जहाँ बंध द्विध्रुव एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $\mu_{net} = 0$ होता है।
$III$: $CCl_{4}$ (कार्बन टेट्राक्लोराइड) एक अत्यधिक सममित चतुष्फलकीय अणु है जहाँ चारों $C-Cl$ बंध द्विध्रुव एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $\mu_{net} = 0$ होता है।
$IV$: $1,2-dibromoethyne$ एक रैखिक,सममित अणु है जहाँ बंध द्विध्रुव एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $\mu_{net} = 0$ होता है।
अतः,स्थायी द्विध्रुव आघूर्ण वाला यौगिक $I$ है।

(C) अणु का द्विध्रुव आघूर्ण व्यक्तिगत बंध द्विध्रुवों का सदिश योग होता है। क्लोरोबेंजीन के लिए,द्विध्रुव आघूर्ण $1.5 \ D$ है। मान लीजिए $C-Cl$ बंध का द्विध्रुव आघूर्ण $\mu$ है।
$o-$डाइक्लोरोबेंजीन के लिए,दो $C-Cl$ बंध एक-दूसरे से $60^{\circ}$ के कोण पर होते हैं।
परिणामी द्विध्रुव आघूर्ण $\mu_{net} = \sqrt{\mu^2 + \mu^2 + 2\mu^2 \cos(60^{\circ})}$ द्वारा दिया जाता है।
चूंकि $\cos(60^{\circ}) = 0.5$,इसलिए $\mu_{net} = \sqrt{2\mu^2 + 2\mu^2(0.5)} = \sqrt{3\mu^2} = \mu \sqrt{3}$।
दिया गया है $\mu = 1.5 \ D$,अतः $o-$डाइक्लोरोबेंजीन का द्विध्रुव आघूर्ण $1.5 \times 1.732 \approx 2.54 \ D$ होगा।

(C) दिए गए अणुओं के द्विध्रुव आघूर्ण इस प्रकार हैं:
$H_2S = 0.95 \ D$
$H_2O = 1.85 \ D$
$NF_3 = 0.23 \ D$
$NH_3 = 1.47 \ D$
$CHCl_3 = 1.04 \ D$
इन मानों की तुलना करने पर,$NF_3$ का द्विध्रुव आघूर्ण सबसे कम है।
अतः,अणु $(X)$ $NF_3$ है।
$NF_3$ में,केंद्रीय परमाणु नाइट्रोजन $(N)$ है।
नाइट्रोजन के पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $3$ फ्लोरीन परमाणुओं के साथ $3$ एकल बंध बनाता है,जिससे नाइट्रोजन परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म शेष रहता है।
इस प्रकार,केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या $1$ है।