Mix Examples-Chemical Bonding Questions in Hindi

(C) $SiO_2$ (सिलिका) की संरचना त्रि-आयामी नेटवर्क जैसी होती है,जिसमें प्रत्येक $Si$ परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $Tetrahedral$ (चतुष्फलकीय) ज्यामिति में जुड़ा होता है।
$SiO_2$ प्रकृति में अम्लीय होता है क्योंकि यह प्रबल क्षार के साथ अभिक्रिया करके सिलिकेट्स बनाता है।

(C) $BF_3$ में,बोरॉन परमाणु $sp^2$ संकरित होता है और इसमें एक रिक्त $2p$ कक्षक होता है।
यह रिक्त $2p$ कक्षक फ्लोरीन परमाणु के भरे हुए $2p$ कक्षक के साथ पार्श्व (lateral) अतिव्यापन करता है।
इसके परिणामस्वरूप एक मजबूत $p\pi - p\pi$ बैक-बॉन्डिंग अन्योन्यक्रिया होती है,जो बंध की मजबूती और वियोजन ऊर्जा को बढ़ाती है।

(D) $1$. आइसो-इलेक्ट्रॉनिक प्रजातियों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है। ${N_2}O$ में इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(7 \times 2) + 8 = 22$ है।
$2$. विकल्पों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या की जाँच करते हैं:
- $N{O_2}$: $7 + (8 \times 2) = 23$ इलेक्ट्रॉन।
- ${H_2}O$: $(1 \times 2) + 8 = 10$ इलेक्ट्रॉन।
- ${N_3}H$: $(7 \times 3) + 1 = 22$ इलेक्ट्रॉन।
- $C{O_2}$: $6 + (8 \times 2) = 22$ इलेक्ट्रॉन।
$3$. ${N_3}H$ और $C{O_2}$ दोनों में $22$ इलेक्ट्रॉन हैं। हालाँकि,${N_2}O$ एक रैखिक अणु है जिसकी संरचना $N=N=O$ है। $C{O_2}$ भी $O=C=O$ संरचना वाला एक रैखिक अणु है। अतः,$C{O_2}$,${N_2}O$ के साथ आइसो-इलेक्ट्रॉनिक और समान संरचना वाला है।

(B) बंध की प्रबलता बंध वियोजन ऊर्जा के सीधे समानुपाती होती है।
चूंकि $Cl_2$ की बंध वियोजन ऊर्जा सबसे अधिक $243.6 \, kJ \, mol^{-1}$ है,इसलिए $Cl-Cl$ बंध सबसे प्रबल है।

(C) आइसोइलेक्ट्रॉनिक स्पीशीज वे होती हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
$1$. $BO_3^{3-}, CO_3^{2-}, NO_3^-$ के लिए: कुल इलेक्ट्रॉन $32$ हैं।
$2$. $CN^-, N_2, C_2^{2-}$ के लिए: कुल इलेक्ट्रॉन $14$ हैं।
$3$. $SO_3^{2-}, CO_3^{2-}, NO_3^-$ के लिए: $SO_3^{2-}$ में $42$ इलेक्ट्रॉन हैं,जबकि अन्य में $32$ हैं। अतः,यह अनुक्रम आइसोइलेक्ट्रॉनिक नहीं है।
$4$. $PO_4^{3-}, SO_4^{2-}, ClO_4^-$ के लिए: कुल इलेक्ट्रॉन $50$ हैं।

(D) आइसो-इलेक्ट्रॉनिक प्रजातियाँ वे होती हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
$(a) N_2 (7+7=14)$ और $CO (6+8=14)$। दोनों में $14$ इलेक्ट्रॉन हैं।
$(b) CO_2 (6+8+8=22)$ और $N_2O (7+7+8=22)$। दोनों में $22$ इलेक्ट्रॉन हैं।
$(c) CaO (20+8=28)$ और $MgS (12+16=28)$। दोनों में $28$ इलेक्ट्रॉन हैं।
$(d) C_6H_6 (6 \times 6 + 6 = 42)$ और $B_3N_3H_6 (3 \times 5 + 3 \times 7 + 6 = 15+21+6 = 42)$। दोनों में $42$ इलेक्ट्रॉन हैं।
चूंकि सभी जोड़े आइसो-इलेक्ट्रॉनिक हैं,इसलिए सही विकल्प $(d)$ है।

(B) आइसोइलेक्ट्रॉनिक प्रजातियां वे होती हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
$(A)$ $BO_3^{3-}: 5 + 3(8) + 3 = 32$; $NO_3^-: 7 + 3(8) + 1 = 32$; $CO_3^{2-}: 6 + 3(8) + 2 = 32$. (सभी आइसोइलेक्ट्रॉनिक हैं)
$(B)$ $SO_3^{2-}: 16 + 3(8) + 2 = 42$; $CO_3^{2-}: 32$; $NO_3^-: 32$. (आइसोइलेक्ट्रॉनिक नहीं हैं)
$(C)$ $CN^-: 6 + 7 + 1 = 14$; $N_2: 7 + 7 = 14$; $C_2^{2-}: 6 + 6 + 2 = 14$. (सभी आइसोइलेक्ट्रॉनिक हैं)
$(D)$ $PO_4^{3-}: 15 + 4(8) + 3 = 50$; $SO_4^{2-}: 16 + 4(8) + 2 = 50$; $ClO_4^-: 17 + 4(8) + 1 = 50$. (सभी आइसोइलेक्ट्रॉनिक हैं)
अतः,विकल्प $B$ में दिया गया समूह आइसोइलेक्ट्रॉनिक नहीं है।

(D) $AlCl_3 + Cl^- \rightarrow [AlCl_4]^-$ अभिक्रिया में,$AlCl_3$ अणु में केंद्रीय $Al$ परमाणु के चारों ओर अष्टक अपूर्ण है।
यह $[AlCl_4]^-$ संकुल बनाने के लिए $Cl^-$ आयन से इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करता है।
लुईस सिद्धांत के अनुसार,जो पदार्थ इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करता है उसे लुईस अम्ल कहा जाता है।
अतः,$AlCl_3$ लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।

(C) लुईस अम्ल एक इलेक्ट्रॉन युग्म ग्राही है,और लुईस क्षार एक इलेक्ट्रॉन युग्म दाता है।
अभिक्रिया $CH_3^+ + ^-OC_2H_5 \to CH_3OC_2H_5$ में,उत्पाद $CH_3OC_2H_5$ (डाइएथिल ईथर) में ऑक्सीजन परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) उपस्थित होते हैं।
चूंकि उत्पाद में ऑक्सीजन परमाणु एकाकी युग्म दान कर सकता है,इसलिए उत्पाद $CH_3OC_2H_5$ एक लुईस क्षार के रूप में कार्य करता है।

(C) लुईस अम्ल को इलेक्ट्रॉन-युग्म स्वीकार करने वाले के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$(CH_3)_3B$ (ट्राइमिथाइल बोरेन) में,बोरॉन परमाणु के संयोजी कोश में केवल $6$ इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिससे यह इलेक्ट्रॉन-न्यून हो जाता है।
इसलिए,यह अपना अष्टक पूरा करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार कर सकता है,और लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।
$S$ और $CH_2$ को सामान्यतः इस संदर्भ में लुईस अम्ल के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है।

(D) लुईस अम्ल वह पदार्थ है जो इलेक्ट्रॉन युग्म को स्वीकार कर सकता है।
$BF_3$ का अष्टक अपूर्ण है ($B$ के चारों ओर केवल $6$ इलेक्ट्रॉन हैं),इसलिए यह लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।
$SnCl_4$ में $Sn$ परमाणु पर रिक्त $d$-कक्षक होता है,जो इसे इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करने की अनुमति देता है,इस प्रकार यह लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।
$SnCl_2$ में भी अष्टक अपूर्ण है और रिक्त $d$-कक्षक होता है,जो इसे लुईस अम्ल के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाता है।
अतः,तीनों स्पीशीज $BF_3, SnCl_2, SnCl_4$ लुईस अम्ल के रूप में कार्य करती हैं।

(D) लुईस क्षार वह पदार्थ है जो इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म (lone pair) का दान कर सकता है।
$NH_3$ में नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी युग्म होता है,$O_2^-$ के पास इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म होते हैं,और $H_2O$ में ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी युग्म होते हैं। ये सभी लुईस क्षार के रूप में कार्य कर सकते हैं।
$I^+$ एक धनावेशित प्रजाति (इलेक्ट्रॉनरागी) है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है और यह लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है,न कि लुईस क्षार के रूप में।

(A) लुईस अम्ल एक इलेक्ट्रॉन युग्म ग्राही होता है।
$BF_3$ में,केंद्रीय बोरॉन परमाणु के संयोजी कोश में केवल $6$ इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो एक अपूर्ण अष्टक है।
इसलिए,यह अपना अष्टक पूरा करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार कर सकता है,जिससे यह एक लुईस अम्ल बन जाता है।

(B) यह निर्धारित करने के लिए कि प्रजातियाँ समइलेक्ट्रॉनिक हैं या नहीं,हम प्रत्येक में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या की गणना करते हैं:
$I. CH_3^+: 6 + 3 - 1 = 8 \text{ इलेक्ट्रॉन}$
$II. NH_2^-: 7 + 2 + 1 = 10 \text{ इलेक्ट्रॉन}$
$III. NH_4^+: 7 + 4 - 1 = 10 \text{ इलेक्ट्रॉन}$
$IV. NH_3: 7 + 3 = 10 \text{ इलेक्ट्रॉन}$
प्रजाति $II$,$III$,और $IV$ सभी में $10$ इलेक्ट्रॉन हैं,इसलिए वे समइलेक्ट्रॉनिक हैं।

(A) $CCl_4$ एक सहसंयोजक यौगिक है जो कार्बन और क्लोरीन परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी से बनता है।
$CaH_2$ एक आयनिक (विद्युत संयोजक) यौगिक है जिसमें $Ca^{2+}$ और $H^-$ आयन होते हैं।

(A) $O_3$ (ओजोन) की संरचना दो विहित रूपों का अनुनाद संकर है। इनमें से किसी भी एक रूप में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु एक ऑक्सीजन परमाणु से द्वि-आबंध (एक $\sigma$ और एक $\pi$ बंध) द्वारा और दूसरे ऑक्सीजन परमाणु से उपसहसंयोजक बंध (जो $\sigma$ बंध के रूप में कार्य करता है) द्वारा जुड़ा होता है। इस प्रकार,अणु में दो $\sigma$ बंध और एक $\pi$ बंध होते हैं। केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु पर एक लोन पेयर भी मौजूद होता है।

(A) टेट्रासाइनोएथिलीन की संरचना $(CN)_2C=C(CN)_2$ है।
बंधों की गणना करने पर:
$1$. $1$ $C=C$ द्वि-बंध है $(1 \sigma, 1 \pi)$।
$2$. $4$ $C-C$ एकल-बंध हैं $(4 \sigma)$।
$3$. $4$ $C \equiv N$ त्रि-बंध हैं $(4 \sigma, 8 \pi)$।
कुल $\sigma$ बंध = $1 + 4 + 4 = 9$।
कुल $\pi$ बंध = $1 + 8 = 9$।
अतः,इसमें $9 \sigma$ और $9 \pi$ बंध हैं।

(D) $P_4O_{10}$ की संरचना में चार $P$ परमाणु एक चतुष्फलक के कोनों पर स्थित होते हैं।
प्रत्येक $P$ परमाणु तीन $O$ परमाणुओं के साथ $P-O-P$ सेतु के रूप में जुड़ा होता है,जो ऐसे $6$ सेतु बनाता है।
इसके अतिरिक्त,प्रत्येक $P$ परमाणु एक टर्मिनल $O$ परमाणु के साथ द्वि-आबंध $(P=O)$ द्वारा जुड़ा होता है।
कुल सिग्मा बंध = $6$ ($P-O-P$ बंध) + $4$ ($P=O$ द्वि-आबंध से $P-O$ सिग्मा बंध) = $16$ सिग्मा बंध।

(C) समइलेक्ट्रॉनिक प्रजातियाँ वे होती हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
विकल्प $A$ के लिए: $PO_4^{3-} (15+32+3=50)$,$SO_4^{2-} (16+32+2=50)$,$ClO_4^- (17+32+1=50)$। ये समइलेक्ट्रॉनिक हैं।
विकल्प $B$ के लिए: $CN^- (6+7+1=14)$,$N_2 (7+7=14)$,$C_2^{2-} (6+6+2=14)$। ये समइलेक्ट्रॉनिक हैं।
विकल्प $C$ के लिए: $SO_3^{2-} (16+24+2=42)$,$CO_3^{2-} (6+24+2=32)$,$NO_3^- (7+24+1=32)$। ये समइलेक्ट्रॉनिक नहीं हैं।
विकल्प $D$ के लिए: $BO_3^{3-} (5+24+3=32)$,$CO_3^{2-} (6+24+2=32)$,$NO_3^- (7+24+1=32)$। ये समइलेक्ट्रॉनिक हैं।
अतः,विकल्प $C$ में दी गई प्रजातियाँ समइलेक्ट्रॉनिक नहीं हैं।

(C) $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ में,संरचना में $[Cu(H_2O)_4]^{2+}$ और $SO_4^{2-}$ आयन होते हैं जो आयनिक बंध द्वारा जुड़े होते हैं।
$SO_4^{2-}$ आयन के भीतर सहसंयोजक बंध होते हैं।
$[Cu(H_2O)_4]^{2+}$ संकुल में,$Cu^{2+}$ और $H_2O$ के बीच उपसहसंयोजक बंध होते हैं।
पांचवां पानी का अणु $SO_4^{2-}$ आयन और समन्वित पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंध द्वारा जुड़ा होता है।
अतः,इसमें आयनिक,सहसंयोजक,उपसहसंयोजक और हाइड्रोजन बंध होते हैं।

(A) $SF_6$ में,$S$ परमाणु $6$ फ्लोरीन परमाणुओं के साथ $6$ सहसंयोजक बंध बनाता है,जिसके परिणामस्वरूप इसके संयोजी कोश में $12$ इलेक्ट्रॉन (विस्तारित अष्टक) होते हैं।
आयनिक अभिक्रियाएं आमतौर पर बहुत तेज होती हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$SnCl_2$ में केंद्रीय परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जो इसे रैखिक के बजाय मुड़ा हुआ (कोणीय) बनाता है।
आयनिक यौगिकों की स्थिरता जालक ऊर्जा पर निर्भर करती है,जो धनायन के आवेश घनत्व के साथ बढ़ती है। अतः,स्थिरता का क्रम $Al^{3+} > Mg^{2+} > Na^+$ है। हालाँकि,विकल्प $A$ में दिया गया कथन $SF_6$ में $S$ के विस्तारित अष्टक के बारे में एक सीधा तथ्य है।

(A) $\text{जैसे-जैसे बंध कोटि (bond order) बढ़ती है, बंध लंबाई घटती जाती है।}$
$1.$ $C_2H_6$ (एथेन) में $C-C$ बंध एक एकल बंध है (बंध कोटि = $1$), लंबाई $\approx 154 \ pm$ है।
$2.$ $C_6H_6$ (बेंजीन) में $\text{अनुनाद के कारण}$ $C-C$ बंध में $\text{आंशिक द्वि-बंध गुण होता है}$ (बंध कोटि = $1.5$), लंबाई $\approx 139 \ pm$ है।
$3.$ $C_2H_4$ (एथीन) में $C-C$ बंध एक द्वि-बंध है (बंध कोटि = $2$), लंबाई $\approx 134 \ pm$ है।
$4.$ $C_2H_2$ (एथाइन) में $C-C$ बंध एक त्रि-बंध है (बंध कोटि = $3$), लंबाई $\approx 120 \ pm$ है।
$\text{अतः} C-C$ बंध लंबाई का घटता क्रम $IV > III > I > II$ है।

(C) बंध कोटि और बंध लंबाई व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।
$O_2$ में द्वि-बंध $(O=O)$ है, बंध कोटि = $2$, बंध लंबाई = $121 \text{ pm}$।
$O_3$ में अनुनाद होता है, बंध कोटि = $1.5$, बंध लंबाई = $128 \text{ pm}$।
$H_2O_2$ में एकल बंध $(H-O-O-H)$ है, बंध कोटि = $1$, बंध लंबाई = $148 \text{ pm}$।
अतः, बंध लंबाई का बढ़ता क्रम $O_2$ < $O_3$ < $H_2O_2$ है।

(D) $CO$ (कार्बन मोनोऑक्साइड) में,लुईस संरचना के अनुसार कार्बन परमाणु के पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन और ऑक्सीजन परमाणु के पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप कार्बन का अष्टक पूर्ण नहीं होता है। अतः,अष्टक नियम का पालन नहीं होता है।

(C) हाइड्रोजन पेरोक्साइड की संरचना $H-O-O-H$ में,ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के बीच विद्युत ऋणात्मकता के अंतर के कारण $O-H$ बंध ध्रुवीय होते हैं।
$O-O$ बंध अध्रुवीय है क्योंकि दो समान ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच विद्युत ऋणात्मकता का अंतर शून्य होता है।
अतः,$H_2O_2$ में ध्रुवीय और अध्रुवीय दोनों प्रकार के बंध मौजूद होते हैं।

(A) $1$. आइसोइलेक्ट्रॉनिक प्रजातियों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
$2$. $NO_3^-$ के लिए: $7 + (3 \times 8) + 1 = 32$ इलेक्ट्रॉन।
$3$. $CO_3^{2-}$ के लिए: $6 + (3 \times 8) + 2 = 32$ इलेक्ट्रॉन।
$4$. $NO_3^-$ और $CO_3^{2-}$ दोनों में $32$ इलेक्ट्रॉन हैं और वे ट्राइगोनल प्लेनर ज्यामिति ($sp^2$ संकरण) रखते हैं,जिससे वे आइसोस्ट्रक्चरल हैं।
$5$. अतः,$NO_3^-$ और $CO_3^{2-}$ दोनों आइसोइलेक्ट्रॉनिक और आइसोस्ट्रक्चरल हैं।

(C) $KCN$ में,$K^+$ और $CN^-$ के बीच का बंध आयनिक होता है।
सायनाइड आयन $(CN^-)$ के भीतर,कार्बन और नाइट्रोजन परमाणुओं के बीच एक त्रि-सहसंयोजक बंध $(C \equiv N)$ होता है।
इसलिए,$KCN$ में आयनिक और सहसंयोजक दोनों बंध मौजूद होते हैं।

(C) सही उत्तर $(C)$ है।
सोडियम साइनाइड $(NaCN)$ में सोडियम आयन $(Na^+)$ और साइनाइड आयन $(CN^-)$ होते हैं।
$Na^+$ और $CN^-$ के बीच का बंध आयनिक होता है।
साइनाइड आयन $(CN^-)$ के भीतर,कार्बन और नाइट्रोजन के बीच त्रि-बंध होता है,जिसमें आयनिक,सहसंयोजक और उपसहसंयोजक बंध तीनों उपस्थित होते हैं।

(D) समइलेक्ट्रॉनिक प्रजातियों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है,और समसंरचनात्मक प्रजातियों की ज्यामिति समान होती है।
$1.$ युग्म $(a)$ के लिए: $CO_3^{2-}$ में $6 + (3 \times 8) + 2 = 32$ इलेक्ट्रॉन हैं और $NO_3^-$ में $7 + (3 \times 8) + 1 = 32$ इलेक्ट्रॉन हैं। दोनों $sp^2$ संकरण और त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) आकार रखते हैं।
$2.$ युग्म $(c)$ के लिए: $ClO_3^-$ में $17 + (3 \times 8) + 1 = 42$ इलेक्ट्रॉन हैं और $SO_3^{2-}$ में $16 + (3 \times 8) + 2 = 42$ इलेक्ट्रॉन हैं। दोनों $sp^3$ संकरण (एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ) और पिरामिडल आकार रखते हैं।
चूंकि दोनों युग्म $(a)$ और $(c)$ शर्तों को पूरा करते हैं,इसलिए सही विकल्प $(d)$ है।

(A) दिए गए आबंधों के लिए आबंध लंबाई इस प्रकार है:
$C - H \approx 0.109 \ nm$
$C=C \approx 0.134 \ nm$
$C - O \approx 0.143 \ nm$
$C - C \approx 0.154 \ nm$
इन मानों की तुलना करने पर,आबंध लंबाई का बढ़ता हुआ क्रम $C - H < C=C < C - O < C - C$ है।

(D) औपचारिक आवेश (formal charge) किसी दिए गए अणु के लिए संभावित लुईस संरचनाओं में से सबसे कम ऊर्जा वाली संरचना के चयन में मदद करते हैं।
सामान्यतः,सबसे कम ऊर्जा वाली संरचना वह होती है जिसमें परमाणुओं पर औपचारिक आवेश सबसे कम होता है।
किसी परमाणु पर औपचारिक आवेश $=$ (संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या) $-$ (अनाबंधी इलेक्ट्रॉन) $-$ $\frac{1}{2} \times$ (आबंधी इलेक्ट्रॉन)।
तीन द्वि-आबंध वाली $SO_3$ की लुईस संरचना के लिए:
$S$ परमाणु पर औपचारिक आवेश $= 6 - 0 - \frac{1}{2} \times 12 = 0$।
तीनों $O$ परमाणुओं में से प्रत्येक पर औपचारिक आवेश $= 6 - 4 - \frac{1}{2} \times 4 = 0$।
चूंकि सभी परमाणुओं पर औपचारिक आवेश $0$ है,इसलिए यह संरचना सबसे अधिक पसंदीदा है और इसकी ऊर्जा सबसे कम है।

(A) $NO_{3}^{-}$ के लिए,संकरित कक्षकों की संख्या $H = \frac{1}{2} [5 + 0 - 0 + 1] = 3$ है। अतः,केंद्रीय परमाणु $N$ का संकरण $sp^{2}$ है और इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय है।
$H_{3}O^{+}$ के लिए,संकरित कक्षकों की संख्या $H = \frac{1}{2} [6 + 3 - 1 + 0] = 4$ है। अतः,केंद्रीय परमाणु $O$ का संकरण $sp^{3}$ है और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण इसकी ज्यामिति पिरामिडीय है।
अतः,वे संकरण और संरचना दोनों में असमान हैं।

(C) बंध लंबाई, बंध कोटि (bond order) के व्युत्क्रमानुपाती होती है। उच्च बंध कोटि के परिणामस्वरूप छोटी बंध लंबाई होती है।
$1.$ $CO$ में, बंध कोटि $3$ है $(:C \equiv O:^+)$, इसलिए बंध लंबाई सबसे कम $(112.8 \ pm)$ है।
$2.$ $CO_2$ में, बंध कोटि $2$ है $(O=C=O)$, इसलिए बंध लंबाई मध्यम $(122 \ pm)$ है।
$3.$ $CO_3^{2-}$ में, कार्बन परमाणु $sp^2$ संकरित है और अनुनाद प्रदर्शित करता है। बंध कोटि $1.33$ है, जो सबसे कम है, जिसके परिणामस्वरूप बंध लंबाई सबसे अधिक $(136 \ pm)$ है।
अतः, बंध लंबाई का सही बढ़ता क्रम $CO < CO_2 < CO_3^{2-}$ है।

(A) लुईस क्षार वह स्पीशीज है जो इलेक्ट्रॉन युग्म दान कर सकती है।
$BF_3$ एक इलेक्ट्रॉन-न्यून अणु है जिसमें केंद्रीय बोरॉन परमाणु के चारों ओर अपूर्ण अष्टक ($6$ इलेक्ट्रॉन) होता है।
चूंकि इसके पास खाली कक्षक होता है,यह इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करके लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।
इसके विपरीत,$PF_3$,$CO$,और $F^{-}$ सभी के पास कम से कम एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है जिसे दान किया जा सकता है,जिससे वे लुईस क्षार के रूप में कार्य कर सकते हैं।
इसलिए,$BF_3$ के लुईस क्षार के रूप में कार्य करने की संभावना सबसे कम है।

(C) लुईस क्षार वह पदार्थ है जो इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म (lone pair) को दान कर सकता है।
$H_2O$,$NH_3$,और $OH^{-}$ सभी के पास इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म होते हैं जिन्हें दान किया जा सकता है।
$BF_3$ में केंद्रीय बोरॉन परमाणु के चारों ओर अपूर्ण अष्टक होता है,जो इसे एक इलेक्ट्रॉन-न्यून प्रजाति बनाता है।
इसलिए,$BF_3$ लुईस क्षार के बजाय लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।

(D) आइए प्रत्येक स्पीशीज में $\sigma$ और $\pi$ बंधों की संख्या का विश्लेषण करें:
$A$. $(CN)_2$ (या $N \equiv C-C \equiv N$): इसमें $3$ $\sigma$ बंध और $4$ $\pi$ बंध हैं।
$B$. $CH_2(CN)_2$ (या $NC-CH_2-CN$): इसमें $9$ $\sigma$ बंध और $4$ $\pi$ बंध हैं।
$C$. $HCO_3^-$: इसमें $5$ $\sigma$ बंध और $1$ $\pi$ बंध है।
$D$. $XeO_4$: इसकी संरचना में एक केंद्रीय $Xe$ परमाणु $4$ ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ द्वि-बंधों द्वारा जुड़ा होता है। प्रत्येक द्वि-बंध में $1$ $\sigma$ बंध और $1$ $\pi$ बंध होता है। इस प्रकार,इसमें $4$ $\sigma$ बंध और $4$ $\pi$ बंध हैं।
अतः,$XeO_4$ में $\sigma$ और $\pi$ बंधों की संख्या समान है।

(C) किसी अणु के समतलीय होने के लिए,उसके सभी परमाणुओं को एक ही तल में होना चाहिए।
$(A)$ बाइफिनाइल: दो फिनाइल वलयों के ऑर्थो-हाइड्रोजन के बीच त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण,वलय एक-दूसरे के सापेक्ष मुड़े होते हैं,जिससे अणु समतलीय नहीं रहता है।
$(B)$ साइक्लोहेक्सेन: यह कुर्सी (chair) संरूपण में मौजूद होता है,जो समतलीय नहीं है।
$(C)$ $1,1-$डाइसाइनो$-2,2-$डाइमिथाइलइथीन: केंद्रीय $C=C$ बंध $sp^2$ संकरित है। हालाँकि,मिथाइल समूहों के कार्बन $sp^3$ संकरित होते हैं,जो चतुष्फलकीय होते हैं,इसलिए पूरा अणु समतलीय नहीं है।
$(D)$ बाइसाइक्लोहेक्सिल: यह दो साइक्लोहेक्सेन वलयों से बना है,जो समतलीय नहीं हैं।

(D) $\pi$ बंध की उपस्थिति निर्धारित करने के लिए,हम दिए गए अणुओं की लुईस संरचनाओं की जांच करते हैं:
$1$. $SO_2$: संरचना $O=S=O$ है (सल्फर पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ),जिसमें दो $\pi$ बंध होते हैं।
$2$. $NO_2$: संरचना में नाइट्रोजन परमाणु पर एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन और द्वि-बंध होते हैं,जिसमें $\pi$ बंध होते हैं।
$3$. $CO_2$: संरचना $O=C=O$ है,जिसमें दो $\pi$ बंध होते हैं।
$4$. $H_2O$: संरचना $H-O-H$ है जिसमें ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं। सभी बंध $\sigma$ बंध हैं। $H_2O$ अणु में कोई $\pi$ बंध नहीं होता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(B) ओजोन अणु $(O_3)$ दो विहित संरचनाओं के बीच अनुनाद प्रदर्शित करता है। प्रत्येक अनुनाद संरचना में,एक $O-O$ एकल आबंध (जो एक $\sigma$-आबंध है) और एक $O=O$ द्वि-आबंध (जो एक $\sigma$-आबंध और एक $\pi$-आबंध से बना होता है) होता है।
अतः,ओजोन अणु की समग्र संरचना में कुल $2 \sigma$-आबंध और $1 \pi$-आबंध होते हैं।

(C) $1$. $B_2H_6$ में,ब्रिज बॉन्ड एक $3c-2e^-$ बॉन्ड है जो $B$ के $sp^3$,$H$ के $1s$ और $B$ के $sp^3$ संकरित कक्षकों द्वारा बनता है। अतः $sp^3-s-sp^3$ सही है।
$2$. $Al_2Cl_6$ में,ब्रिज बॉन्ड में $Al$ का $sp^3$,$Cl$ का $p$ और $Al$ का $sp^3$ कक्षक शामिल होता है। अतः $sp^3-p-sp^3$ सही है।
$3$. $(BeCl_2)_n$ में,$Be$ का संकरण $sp$ होता है। ब्रिज बॉन्ड में $Be$ का $sp$,$Cl$ का $p$ और $Be$ का $sp$ कक्षक शामिल होता है। अतः $sp^2-p-sp^2$ गलत है।
$4$. $Al_2(CH_3)_6$ में,ब्रिज बॉन्ड $3c-2e^-$ बॉन्ड है जिसमें $Al$ का $sp^3$,$C$ का $sp^3$ और $Al$ का $sp^3$ कक्षक शामिल होता है। अतः $sp^3-sp^3-sp^3$ सही है।

(D) विकल्प $A$ गलत है क्योंकि अंतःआणविक $H$-बंधन गलनांक को कम कर देता है क्योंकि यह एक कीलेट रिंग बनाता है,जो अंतर-आणविक जुड़ाव को रोकता है।
विकल्प $B$ गलत है क्योंकि आयनिक बंध गैर-दिशात्मक होते हैं; ये स्थिर वैद्युत बल हैं जो सभी दिशाओं में कार्य करते हैं।
विकल्प $C$ गलत है क्योंकि $I_2$ के क्रिस्टल में,अणु कमजोर लंदन फैलाव बलों (वैन डेर वाल्स बल) द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं,न कि अणुओं के बीच सहसंयोजक बंधों द्वारा।
इसलिए,दिए गए सभी कथन गलत हैं।

(D) गलत: $p$-डाइक्लोरोबेंजीन और $p$-डाइसायनोबेंजीन का द्विध्रुव आघूर्ण शून्य है,लेकिन हाइड्रोक्विनोन ($p$-डाइहाइड्रॉक्सीबेंजीन) के लिए $-OH$ समूहों के अभिविन्यास के कारण द्विध्रुव आघूर्ण शून्य नहीं है।
$(B)$ गलत: समूह में नीचे जाने पर हैलोजन परमाणु का आकार बढ़ने के साथ बंध ऊर्जा घटती है। इसलिए,$HI$ की बंध ऊर्जा सबसे कम है।
$(C)$ गलत: $NaHCO_3$ में,$HCO_3^-$ आयन अंतर-आणविक हाइड्रोजन आबंधन द्वारा जुड़े होते हैं।
$(D)$ सही: $\sigma$ बंध की सामर्थ्य अतिव्यापन की सीमा पर निर्भर करती है। $1s$ कक्षक के छोटे आकार के कारण $1s-1s$ अतिव्यापन सबसे मजबूत है,उसके बाद $1s-2p_x$ आता है,और इनमें $2p_x-2p_x$ सबसे कमजोर है।

(D) $XeF_4$ में कुल संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की संख्या इस प्रकार है: $8$ ($Xe$ से) $+ 4 \times 7$ ($4F$ से) $= 36$ इलेक्ट्रॉन।
$XeF_4$ अणु में $4$ $Xe-F$ बंध होते हैं,जो $4 \times 2 = 8$ इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते हैं।
प्रत्येक $4$ फ्लोरीन परमाणुओं में $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जो कुल $4 \times 3 \times 2 = 24$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।
केंद्रीय $Xe$ परमाणु में $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जो $2 \times 2 = 4$ इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते हैं।
इनका योग करने पर: $8 + 24 + 4 = 36$ इलेक्ट्रॉन प्राप्त होते हैं।
अतः,सभी कथन सही हैं।

(C) $1$. संरचनाओं का विश्लेषण करें:
$(I)$ $POF_3$: $P$ का संकरण $sp^3$ है ($4$ कक्षक)। $P$ के पास $O$ के साथ $1$ $d\pi - p\pi$ बंध है। $P$ पर $0$ एकाकी युग्म हैं।
$(II)$ $SOF_4$: $S$ का संकरण $sp^3d$ है ($5$ कक्षक)। $S$ के पास $O$ के साथ $1$ $d\pi - p\pi$ बंध है। $S$ पर $0$ एकाकी युग्म हैं।
$(III)$ $IOF_5$: $I$ का संकरण $sp^3d^2$ है ($6$ कक्षक)। $I$ के पास $O$ के साथ $1$ $d\pi - p\pi$ बंध है। $I$ पर $0$ एकाकी युग्म हैं।
$2$. विकल्पों का मूल्यांकन:
- विकल्प $(C)$: $d\pi - p\pi$ बंधों की संख्या: सभी में $1$ $d\pi - p\pi$ बंध है। अतः $1 \to 2 \to 3$ का परिवर्तन नहीं देखा जाता है।

(C) किसी यौगिक का जलअपघटन रिक्त $d$-कक्षकों की उपस्थिति या अष्टक का विस्तार करने की क्षमता पर निर्भर करता है।
$CCl_4$ का जलअपघटन नहीं होता है क्योंकि कार्बन में रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं और इसमें त्रिविम बाधा (steric hindrance) होती है।
$NF_3$ का जलअपघटन नहीं होता है क्योंकि नाइट्रोजन में रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं और $N-F$ बंध बहुत मजबूत होता है।
$SF_6$ का जलअपघटन नहीं होता है क्योंकि सल्फर परमाणु के चारों ओर छह फ्लोरीन परमाणुओं द्वारा त्रिविम बाधा उत्पन्न होती है,जो पानी के अणुओं के आक्रमण को रोकती है।
$BF_3$ का जलअपघटन होकर $H_3BO_3$ और $HBF_4$ बनता है क्योंकि बोरॉन में एक रिक्त $p$-कक्षक होता है और यह पानी से एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) स्वीकार कर सकता है।
इसलिए,$BF_3$ दूसरों से भिन्न है क्योंकि यह आसानी से जलअपघटित हो जाता है।

(A) $(P)$ $PCl_5 \to PCl_3 + Cl_2$ में: $PCl_5$ में $P$ का संकरण $sp^3d$ (त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय,$+5$ अवस्था) है और $PCl_3$ में $P$ का संकरण $sp^3$ (पिरामिडीय,$+3$ अवस्था) है। परिवर्तन: $(i), (ii), (iii), (iv)$।
$(Q)$ $SO_3 \to SO_2 + \frac{1}{2}O_2$ में: $SO_3$ में $S$ का संकरण $sp^2$ (त्रिकोणीय समतलीय,$+6$ अवस्था) है और $SO_2$ में $S$ का संकरण $sp^2$ (कोणीय,$+4$ अवस्था) है। परिवर्तन: $(ii), (iii), (iv)$। (संकरण $sp^2$ ही रहता है)।
$(R)$ $NH_3 + H^{+} \to NH_4^+$ में: $NH_3$ में $N$ का संकरण $sp^3$ (पिरामिडीय,$-3$ अवस्था) है और $NH_4^+$ में $N$ का संकरण $sp^3$ (चतुष्फलकीय,$-3$ अवस्था) है। परिवर्तन: $(ii), (iii)$।
$(S)$ $H_2O + H^{+} \to H_3O^{+}$ में: $H_2O$ में $O$ का संकरण $sp^3$ (कोणीय,$-2$ अवस्था) है और $H_3O^{+}$ में $O$ का संकरण $sp^3$ (पिरामिडीय,$-2$ अवस्था) है। परिवर्तन: $(ii), (iii)$।

(D) $sp^3$ संकरण के लिए: जब सभी बंध युग्म होते हैं,तो ज्यामिति चतुष्फलकीय (गैर-समतलीय) होती है। जब $2$ एकाकी युग्म होते हैं,तो आकार मुड़ा हुआ (समतलीय) होता है।
$sp^3d$ संकरण के लिए: जब सभी बंध युग्म होते हैं,तो ज्यामिति त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय (गैर-समतलीय) होती है। जब $2$ एकाकी युग्म होते हैं,तो आकार $T$-आकार का (समतलीय) होता है।
$sp^3d^2$ संकरण के लिए: जब सभी बंध युग्म होते हैं,तो ज्यामिति अष्टफलकीय (गैर-समतलीय) होती है। जब $2$ एकाकी युग्म होते हैं,तो आकार वर्गाकार समतलीय (समतलीय) होता है।
चूंकि सभी दिए गए संकरण शर्त को पूरा करते हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(B) $SO_3$ का ट्राइमर $(SO_3)_3$ है,जो चक्रीय $S_3O_9$ है।
इस संरचना में,$3$ $S-O-S$ लिंकेज हैं जो रिंग बनाते हैं।
कोई $S-S$ बंध नहीं है।
प्रत्येक $S$ परमाणु दो टर्मिनल $O$ परमाणुओं के साथ द्वि-बंध $(S=O)$ द्वारा और दो ब्रिजिंग $O$ परमाणुओं के साथ एकल बंध $(S-O-S)$ द्वारा जुड़ा होता है।
कुल $\sigma$ बंध: $6$ (रिंग में) + $6$ (टर्मिनल) = $12$ $\sigma$ बंध।
कुल $\pi$ बंध: $6$ $\pi$ बंध।
अतः,गणना है: $S-S$ बंध = $0$,$S-O-S$ बंध = $3$,$\sigma$ बंध = $12$,$\pi$ बंध = $6$।

(C) $1. CO_3^{2-}$: इसमें अनुनाद (resonance) होता है,इसलिए तीनों $C-O$ बंध लंबाई समान हैं। अतः कम से कम दो समान हैं। (हाँ)
$2. HCOOH$: इसमें एक $C=O$ बंध और एक $C-OH$ बंध है। बंध लंबाई अलग-अलग हैं। (नहीं)
$3. S_2O_3^{2-}$: संरचना में दो प्रकार के $S-O$ बंध हैं: दो टर्मिनल $S=O$ बंध और दो $S-O$ एकल बंध। दो $S=O$ बंध समान हैं। अतः कम से कम दो समान हैं। (हाँ)
$4. NO_2^{-}$: इसमें अनुनाद होता है,इसलिए दोनों $N-O$ बंध लंबाई समान हैं। (हाँ)
अतः,कुल $3$ यौगिक / आयन शर्त को पूरा करते हैं।