Mix Examples-Chemical Bonding Questions in Hindi

(C) ठोस अवस्था में,$PCl_5$ एक आयनिक ठोस के रूप में मौजूद होता है।
यह चतुष्फलकीय $[PCl_4]^{+}$ धनायन और अष्टफलकीय $[PCl_6]^{-}$ ऋणायन से बना होता है।
यह संरचना एक $PCl_5$ अणु से दूसरे अणु में क्लोराइड आयन के स्थानांतरण के कारण बनती है।

(D) लुईस संरचना में किसी परमाणु पर औपचारिक आवेश की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
औपचारिक आवेश = (मुक्त परमाणु पर संयोजी इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या) - ($\frac{1}{2}$ $\times$ साझा किए गए इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या) - (असाझा संयोजी इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या)।
ओजोन $(O_3)$ अणु में केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु के लिए:
$1$. केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु अपनी मुक्त अवस्था में $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन रखता है।
$2$. यह एक ऑक्सीजन परमाणु के साथ द्वि-आबंध और दूसरे ऑक्सीजन परमाणु के साथ एकल-आबंध बनाता है,जिससे कुल $6$ इलेक्ट्रॉनों का साझा होता है ($3$ आबंध $\times$ $2$ इलेक्ट्रॉन प्रति आबंध)।
$3$. इसके पास $2$ असाझा इलेक्ट्रॉन (एक एकाकी युग्म) हैं।
औपचारिक आवेश = $6 - \frac{1}{2}(6) - 2 = 6 - 3 - 2 = +1$.

(D) को छोड़कर सभी कथन सही हैं।
$\sigma$-बंध कक्षकों के हेड-ऑन ओवरलैप द्वारा बनते हैं,जो उन्हें पार्श्व (lateral) ओवरलैप द्वारा बने $\pi$-बंधों से अधिक मजबूत बनाते हैं।
हाइड्रोजन बंधन एक मजबूत द्विध्रुव-द्विध्रुव (dipole-dipole) अन्योन्यक्रिया है,जो कमजोर डिस्पर्शन फोर्सेस (लंदन फोर्सेस) से अधिक मजबूत होती है।
आयनिक बंधन प्रकृति में स्थिर वैद्युत (electrostatic) होता है और यह दिशाहीन होता है।
$(d)$ में दिया गया कथन गलत है क्योंकि $\pi$-इलेक्ट्रॉन,जो $\pi$-आणविक कक्षक में ढीले ढंग से बंधे होते हैं,उन्हें मोबाइल इलेक्ट्रॉन कहा जाता है,न कि $\sigma$-इलेक्ट्रॉनों को।

(C) प्रत्येक रूपांतरण का विश्लेषण करते हैं:
$(a)$ $CH_{4}$ ($sp^{3}$,चतुष्फलकीय) $\longrightarrow C_{2}H_{6}$ ($sp^{3}$,चतुष्फलकीय)। संकरण या आकार में कोई परिवर्तन नहीं होता है।
$(b)$ $NH_{3}$ ($sp^{3}$,त्रिकोणीय पिरामिडीय) $\longrightarrow NH_{4}^{+}$ ($sp^{3}$,चतुष्फलकीय)। आकार में परिवर्तन होता है,लेकिन संकरण में कोई परिवर्तन नहीं होता है।
$(c)$ $BF_{3}$ ($sp^{2}$,त्रिकोणीय समतलीय) $\longrightarrow BF_{4}^{-}$ ($sp^{3}$,चतुष्फलकीय)। संकरण और आकार दोनों बदलते हैं।
$(d)$ $H_{2}O$ ($sp^{3}$,कोणीय) $\longrightarrow H_{3}O^{+}$ ($sp^{3}$,त्रिकोणीय पिरामिडीय)। आकार में परिवर्तन होता है,लेकिन संकरण में कोई परिवर्तन नहीं होता है।
अतः,$BF_{3}$ का $BF_{4}^{-}$ में रूपांतरण संकरण और आकार दोनों में परिवर्तन को दर्शाता है।

(C) लुईस क्षार वह स्पीशीज है जो इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म (lone pair) को दान कर सकती है।
$1$. $NH_4^{+}$: नाइट्रोजन के पास कोई एकाकी युग्म नहीं है; यह एक अम्ल है।
$2$. $NH_3$: नाइट्रोजन के पास एक एकाकी युग्म है; यह एक लुईस क्षार है।
$3$. $BF_3$: बोरॉन का अष्टक अपूर्ण है; यह एक लुईस अम्ल है।
$4$. $OH^{-}$: ऑक्सीजन के पास एकाकी युग्म हैं; यह एक लुईस क्षार है।
$5$. $CH_3^{+}$: कार्बन का अष्टक अपूर्ण है; यह एक लुईस अम्ल है।
$6$. $H^{+}$: यह एक इलेक्ट्रॉन-न्यून स्पीशीज है; यह एक लुईस अम्ल है।
$7$. $CO$: कार्बन के पास एक एकाकी युग्म है; यह एक लुईस क्षार है।
$8$. $C_2H_4$: $\pi$-बंध इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है; यह एक लुईस क्षार है।
अतः,लुईस क्षार $NH_3, OH^{-}, CO, C_2H_4$ हैं।
लुईस क्षारों की कुल संख्या $4$ है।

(D) आबंध लंबाई आबंधित परमाणुओं की परमाणु त्रिज्या और आबंध कोटि पर निर्भर करती है।
$1$. $O-H$: आबंध लंबाई $\approx 96 \ pm$
$2$. $H-H$: आबंध लंबाई $\approx 74 \ pm$
$3$. $C-H$: आबंध लंबाई $\approx 109 \ pm$
$4$. $C-C$: आबंध लंबाई $\approx 154 \ pm$
इन मानों की तुलना करने पर: $74 \ pm (H-H) < 96 \ pm (O-H) < 109 \ pm (C-H) < 154 \ pm (C-C)$।
अतः, सही क्रम $H-H < O-H < C-H < C-C$ है।

(C) लुईस संरचना में किसी परमाणु पर औपचारिक आवेश $(Q_f)$ की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
$Q_f = [\text{मुक्त परमाणु में संयोजी इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या } (V)] - [\text{आबंध न बनाने वाले/अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या } (U)] - [\text{परमाणु के चारों ओर बंधों की संख्या } (B)]$।
इसे इस प्रकार सरल किया जा सकता है:
$Q_f = V - U - B$
$Q_f = V - (U + B)$
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(B) औपचारिक आवेश (Formal charge) की गणना इस सूत्र द्वारा की जा सकती है: $\text{Formal charge} = [\text{मुक्त अवस्था में संयोजी इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या}] - [\text{अनाबंधी (lone pair) इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या}] - \frac{1}{2} [\text{आबंधी (साझा किए गए) इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या}]$.
परमाणु $1$ (ऑक्सीजन) के लिए: संयोजी इलेक्ट्रॉन = $6$,अनाबंधी इलेक्ट्रॉन = $4$,आबंधी इलेक्ट्रॉन = $4$.
$\text{Formal charge} = 6 - 4 - \frac{1}{2}(4) = 0$.
परमाणु $2$ (नाइट्रोजन) के लिए: संयोजी इलेक्ट्रॉन = $5$,अनाबंधी इलेक्ट्रॉन = $2$,आबंधी इलेक्ट्रॉन = $6$.
$\text{Formal charge} = 5 - 2 - \frac{1}{2}(6) = 0$.
परमाणु $3$ (ऑक्सीजन) के लिए: संयोजी इलेक्ट्रॉन = $6$,अनाबंधी इलेक्ट्रॉन = $6$,आबंधी इलेक्ट्रॉन = $2$.
$\text{Formal charge} = 6 - 6 - \frac{1}{2}(2) = -1$.
अतः,औपचारिक आवेश $0, 0, -1$ हैं।

(B) $BF_3$ और $CCl_4$ अपनी सममित ज्यामिति के कारण अध्रुवीय अणु हैं,जो व्यक्तिगत बंध द्विध्रुवों के निरस्तीकरण की ओर ले जाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण $\mu = 0$ होता है। इसलिए,ध्रुवीय अणुओं के रूप में $BF_3$ और $CCl_4$ वाला सेट गलत तरीके से सुमेलित है।

(B) औपचारिक आवेश (formal charge) का सूत्र है: $\text{Formal charge} = \text{Valence electrons} - \text{Non-bonding electrons} - \frac{1}{2} \times \text{Bonding electrons}$.
आयन $[\underset{(1)}{\ddot{O}}=\underset{(2)}{N}=\underset{(3)}{\ddot{O}}]^{+}$ में,नाइट्रोजन परमाणु दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ द्वि-आबंध (double bonds) से जुड़ा है।
ऑक्सीजन $(1)$ के लिए: $\text{Valence electrons} = 6$,$\text{Non-bonding electrons} = 4$,$\text{Bonding electrons} = 4$. $\text{Formal charge} = 6 - 4 - \frac{4}{2} = 0$.
नाइट्रोजन $(2)$ के लिए: $\text{Valence electrons} = 5$,$\text{Non-bonding electrons} = 0$,$\text{Bonding electrons} = 8$. $\text{Formal charge} = 5 - 0 - \frac{8}{2} = +1$.
ऑक्सीजन $(3)$ के लिए: $\text{Valence electrons} = 6$,$\text{Non-bonding electrons} = 4$,$\text{Bonding electrons} = 4$. $\text{Formal charge} = 6 - 4 - \frac{4}{2} = 0$.
अतः,औपचारिक आवेश $0, +1, 0$ हैं।

(D) लुईस द्वारा दिया गया अष्टक नियम बताता है कि परमाणु इस प्रकार बंध बनाते हैं कि उनकी संयोजकता कोश में $8$ इलेक्ट्रॉन हों और वे उत्कृष्ट गैस जैसा स्थायी विन्यास प्राप्त कर सकें।
$SF_6$ में,केंद्रीय $S$ परमाणु के पास $12$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन हैं।
$PCl_5$ में,केंद्रीय $P$ परमाणु के पास $10$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन हैं।
$XeF_2$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु के पास $10$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन हैं।
चूंकि इन केंद्रीय परमाणुओं के पास $8$ इलेक्ट्रॉन नहीं हैं,इसलिए ये विस्तारित अष्टक (expanded octet) के उदाहरण हैं और अष्टक नियम का पालन नहीं करते हैं।

(B) औपचारिक आवेश $(FC)$ की गणना इस सूत्र का उपयोग करके की जाती है: $FC = \text{संयोजकता इलेक्ट्रॉन} - \text{अनाबंधी इलेक्ट्रॉन} - \frac{1}{2} \times \text{आबंधी इलेक्ट्रॉन}$.
ऑक्सीजन परमाणु $1$ के लिए (एकल आबंध,$6$ अनाबंधी इलेक्ट्रॉन): $FC = 6 - 6 - \frac{1}{2} \times 2 = -1$.
ऑक्सीजन परमाणु $2$ के लिए (द्वि-आबंध,$4$ अनाबंधी इलेक्ट्रॉन): $FC = 6 - 4 - \frac{1}{2} \times 4 = 0$.
ऑक्सीजन परमाणु $3$ के लिए (एकल आबंध,$6$ अनाबंधी इलेक्ट्रॉन): $FC = 6 - 6 - \frac{1}{2} \times 2 = -1$.
अतः,ऑक्सीजन परमाणुओं $1, 2,$ और $3$ पर औपचारिक आवेश क्रमशः $-1, 0,$ और $-1$ हैं।

(A) कथन $(I)$ सही है: फजान के नियम के अनुसार,केंद्रीय धातु परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था जितनी अधिक होगी,सहसंयोजक गुण उतना ही अधिक होगा। $SnCl_4$ में $Sn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है,जो $SnCl_2$ $(+2)$ से अधिक है,इसलिए $SnCl_4$ अधिक सहसंयोजक है।
कथन $(II)$ गलत है: $HF$,$HCl$ और $HBr$ जैसे रैखिक द्विपरमाणुक अणु ध्रुवीय होते हैं और इनका द्विध्रुव आघूर्ण शून्य नहीं होता है।
कथन $(III)$ सही है: $NO$ में एक और $O_2$ में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिससे दोनों अनुचुंबकीय होते हैं।
अतः,कथन $(I)$ और $(III)$ सही हैं।

(B) $H_2O_2$ में $O-O$ बंध लंबाई $1.48 \ \mathring{A}$ (एकल बंध) है।
$O_3$ में,$O-O$ बंध लंबाई $1.28 \ \mathring{A}$ है (अनुनाद के कारण,इसमें आंशिक द्वि-बंध गुण होता है)।
$O_2$ में,$O-O$ बंध लंबाई $1.21 \ \mathring{A}$ (द्वि-बंध) है।
अतः,बंध लंबाई का घटता क्रम $H_2O_2 > O_3 > O_2$ है।

(A) हाइड्रॉक्सिल आयन,$OH^{\ominus}$ में,ऑक्सीजन परमाणु के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह हाइड्रोजन परमाणु के साथ $1$ इलेक्ट्रॉन साझा करके एक सहसंयोजक बंध बनाता है और ऋण आवेश के कारण $1$ इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है।
इसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन परमाणु के चारों ओर $8$ इलेक्ट्रॉन हो जाते हैं,जो $4$ इलेक्ट्रॉन युग्मों के बराबर है।
इन $4$ युग्मों में से,$1$ युग्म $O-H$ सहसंयोजक बंध में शामिल है और शेष $3$ युग्म ऑक्सीजन परमाणु पर एकाकी युग्म (lone pairs) के रूप में रहते हैं।

(A) औपचारिक आवेश की गणना इस सूत्र का उपयोग करके की जाती है: $\text{Formal charge} = \text{Total valence electrons} - \text{Total non-bonding electrons} - \frac{1}{2} \times \text{Total bonding electrons}$.
ऑक्सीजन परमाणु $1$ (एकल बंध,$6$ अनाबंधी इलेक्ट्रॉन) के लिए: $\text{F.C.} = 6 - 6 - \frac{1}{2}(2) = -1$.
ऑक्सीजन परमाणु $2$ (द्वि-बंध,$4$ अनाबंधी इलेक्ट्रॉन) के लिए: $\text{F.C.} = 6 - 4 - \frac{1}{2}(4) = 0$.
ऑक्सीजन परमाणु $3$ (केंद्रीय परमाणु,$2$ अनाबंधी इलेक्ट्रॉन,$6$ आबंधी इलेक्ट्रॉन) के लिए: $\text{F.C.} = 6 - 2 - \frac{1}{2}(6) = +1$.
अतः,ऑक्सीजन परमाणुओं $1, 2, 3$ पर औपचारिक आवेश क्रमशः $-1, 0, +1$ हैं।

(D) आइए प्रत्येक अणु का विश्लेषण करें:
$I. PCl_3$: केंद्रीय परमाणु $P$ में $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $Cl$ परमाणुओं के साथ $3$ बंध बनाता है,जिससे $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बचता है। संकरण $sp^3$ है। (सही)
$II. SO_2$: केंद्रीय परमाणु $S$ में $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $O$ परमाणुओं के साथ $2$ द्वि-बंध बनाता है,जिससे $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बचता है। संकरण $sp^2$ है। (सही)
$III. SF_4$: केंद्रीय परमाणु $S$ में $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है,जिससे $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बचता है। संकरण $sp^3d$ है। (सही)
$IV. ClF_3$: केंद्रीय परमाणु $Cl$ में $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $3$ बंध बनाता है,जिससे $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बचते हैं। संकरण $sp^3d$ है। (सही)
सभी सेट सही ढंग से मेल खाते हैं।

(D) $1$. $BrF_5$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $Br$ में $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ के साथ $5$ बंध बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। स्टेरिक संख्या = $5 + 1 = 6$,जो $sp^3d^2$ संकरण के अनुरूप है। ज्यामिति वर्ग पिरामिडीय है। यह सही ढंग से मेल खाता है.
$2$. $XeF_6$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $Xe$ में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ के साथ $6$ बंध बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। स्टेरिक संख्या = $6 + 1 = 7$,जो $sp^3d^3$ संकरण के अनुरूप है। ज्यामिति विकृत अष्टफलकीय है। यह सही ढंग से मेल खाता है.
$3$. $SF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $S$ में $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ के साथ $4$ बंध बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। स्टेरिक संख्या = $4 + 1 = 5$,जो $sp^3d$ संकरण के अनुरूप है। ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) है। यह गलत तरीके से मेल खाता है.
$4$. $PbCl_2$ के लिए: $Pb$ समूह $14$ का तत्व है। यह $Cl$ के साथ $2$ बंध बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। स्टेरिक संख्या = $2 + 1 = 3$,जो $sp^2$ संकरण के अनुरूप है। ज्यामिति बेंट (मुड़ी हुई) है। यह गलत तरीके से मेल खाता है.
अतः,सेट $I$ और $II$ सही ढंग से मेल खाते हैं।

(A) कथन $(i)$ सही है: $S$ परमाणु के चारों ओर $6 \ F$ परमाणुओं द्वारा त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण $SF_6$ जल के प्रति अक्रिय होता है।
कथन $(ii)$ गलत है: $SF_6$ का संकरण $sp^3d^2$ है क्योंकि इसमें $6$ आबंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं।
कथन $(iii)$ गलत है: $S_2O_3^{2-}$ की संरचना चतुष्फलकीय होती है,न कि रैखिक।
कथन $(iv)$ गलत है: $SO_4^{2-}$ आयन अनुनाद प्रदर्शित करता है और इसमें $p\pi-d\pi$ आबंधन होता है।

(A) ठोस अवस्था में,$NaCl$ एक कठोर क्रिस्टल जालक के रूप में होता है जहाँ आयन मजबूत स्थिर वैद्युत आकर्षण बलों द्वारा जुड़े होते हैं। चूँकि इसमें आवेश ले जाने के लिए कोई मुक्त आयन या इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं,इसलिए यह ठोस अवस्था में विद्युत का कुचालक होता है। यह केवल पिघली हुई अवस्था या जलीय घोल में विद्युत का चालन करता है। अतः,कथन $(i)$ गलत है।

(D) एकाकी युग्मों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम लुईस संरचनाएं बनाते हैं:
$1$. $CO$: संरचना $:C \equiv O:$ है। इसमें $C$ पर $1$ और $O$ पर $1$ एकाकी युग्म है,कुल = $2$ एकाकी युग्म।
$2$. $NO_2^-$: संरचना $[:O-N=O:]^-$ है। $N$ पर $1$,एक $O$ पर $3$ और दूसरे $O$ पर $2$ एकाकी युग्म हैं,कुल = $6$ एकाकी युग्म।
$3$. $CO_3^{2-}$: इसमें कुल $8$ एकाकी युग्म होते हैं।
$4$. $NF_3$: $N$ पर $1$ और $3$ $F$ परमाणुओं पर $3 \times 3 = 9$ एकाकी युग्म,कुल = $10$ एकाकी युग्म।
अतः,बढ़ता क्रम $A < B < D < C$ है। सही विकल्प $(D)$ है।

(B) औपचारिक आवेश (formal charge) का सूत्र है:
$\text{Formal charge} = [\text{मुक्त परमाणु में संयोजी इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या}] - [\text{अनाबंधी (लोन पेयर) इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या}] - \frac{1}{2} [\text{आबंधी (साझा किए गए) इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या}]$
अंतिम $N_{(1)}$ परमाणु के लिए:
$\text{Formal charge} = 5 - 4 - \frac{1}{2}(4) = 5 - 4 - 2 = -1$
केंद्रीय $N_{(2)}$ परमाणु के लिए:
$\text{Formal charge} = 5 - 0 - \frac{1}{2}(8) = 5 - 4 = +1$
अंतिम $O$ परमाणु के लिए:
$\text{Formal charge} = 6 - 4 - \frac{1}{2}(4) = 6 - 4 - 2 = 0$
अतः,$N_{(1)}, N_{(2)}$ और $O$ के लिए औपचारिक आवेश क्रमशः $-1, +1, 0$ हैं।

(A) $P_4$ अणु में,चार फास्फोरस परमाणु एक नियमित चतुष्फलक के कोनों पर व्यवस्थित होते हैं। किन्हीं दो $P-P$ बंधों के बीच का बंध कोण $60^{\circ}$ होता है।
साइक्लो $S_8$ अणु में,सल्फर परमाणु एक वलय संरचना में व्यवस्थित होते हैं जिसे अक्सर क्राउन (मुकुट) संरचना कहा जाता है। इस संरचना में $S-S-S$ बंधों के बीच का बंध कोण लगभग $107^{\circ}$ होता है।

(D) दिए गए अणुओं के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$P_4$: $60^\circ$
$S_6$: $102^\circ$
$S_8$: $107^\circ$
$O_3$: $116^\circ$
अतः,बंध कोणों का बढ़ता क्रम $P_4 < S_6 < S_8 < O_3$ है.

(B) $NCl_5$ का अस्तित्व नहीं है क्योंकि नाइट्रोजन में रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं,जबकि $PCl_5$ में फास्फोरस में $d$-कक्षक उपस्थित होते हैं।
$Pb$ अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) प्रदर्शित करता है,जिसके कारण $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ से अधिक स्थिर होती है; इसलिए $Pb$ चतुःसंयोजक के बजाय द्विसंयोजक यौगिक बनाना पसंद करता है।
$CO_3^{2-}$ आयन में अनुनाद (resonance) के कारण तीनों $C-O$ बंध समान होते हैं।
$O_2^{+}$ और $NO$ दोनों के आणविक कक्षकों में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिससे वे अनुचुंबकीय होते हैं।
अतः,विकल्प $B$ में दिया गया कथन गलत है।

(D) $a)$ $NH_3$ ($sp^3$ संकरण,पिरामिडल) और $H_3O^+$ ($sp^3$ संकरण,पिरामिडल) समसंरचनात्मक हैं। यह कथन सही है।
$b)$ $ClF_3$ में $sp^3d$ संकरण और दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप इसकी आकृति $T$-आकार की होती है। यह कथन सही है।
$c)$ आणविक कक्षक सिद्धांत (Molecular Orbital Theory) के अनुसार,$O_2$ के प्रतिआबंधी $\pi^*$ कक्षकों में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो इसे अनुचुंबकीय बनाते हैं। यह कथन सही है।
$d)$ $N_2$ का बंध क्रम $3.0$ है ($10$ आबंधी,$4$ प्रतिआबंधी इलेक्ट्रॉन)। $N_2^+$ का बंध क्रम $2.5$ है ($9$ आबंधी,$4$ प्रतिआबंधी इलेक्ट्रॉन)। अतः,$N_2^+$ का बंध क्रम $N_2$ से कम है। यह कथन गलत है।
इसलिए,केवल कथन $d$ गलत है।

(B) कथन $a$ सही है: बेंजीन $(C_6H_6)$ में $6$ $C-C$ सिग्मा बंध और $6$ $C-H$ सिग्मा बंध होते हैं,जो कुल $12$ सिग्मा बंध बनाते हैं।
कथन $b$ सही है: फजान के नियम के अनुसार,छोटे धनायन अधिक ध्रुवण क्षमता रखते हैं। चूंकि $Li^+$,$K^+$ से छोटा है,इसलिए $LiF$ में $KF$ की तुलना में अधिक सहसंयोजक गुण होता है।
कथन $c$ गलत है: फजान के नियम के अनुसार,धनायन की ऑक्सीकरण अवस्था जितनी अधिक होगी,सहसंयोजक गुण उतना ही अधिक होगा। इसलिए,$SnCl_4$ $(Sn^{4+})$,$SnCl_2$ $(Sn^{2+})$ की तुलना में अधिक सहसंयोजक है।
अतः,कथन $a$ और $b$ सही हैं.

(C) $(i)$ बंध कोण: $SO_2$ $(119^{\circ})$ > $NH_3$ $(107.3^{\circ})$ > $H_2O$ $(104.5^{\circ})$। अतः,सेट $i$ गलत है।
$(ii)$ द्विध्रुव आघूर्ण: $H_2O$ $(1.85 \ D)$ > $NH_3$ $(1.47 \ D)$ > $H_2S$ $(0.95 \ D)$। अतः,सेट $ii$ सही है।
$(iii)$ बंध एन्थैल्पी बंध कोटि के सीधे आनुपातिक होती है। बंध कोटि: $N_2$ $(3)$,$O_2$ $(2)$,$H_2$ $(1)$। अतः,$N_2 > O_2 > H_2$ सही है। सेट $iii$ सही है।
$(iv)$ बंध कोटि: $NO^{+}$ $(3)$,$O_2$ $(2)$,$O_2^{2-}$ $(1)$। अतः,$NO^{+} > O_2 > O_2^{2-}$ सही है। सेट $iv$ सही है।
इसलिए,सेट $(ii), (iii)$ और $(iv)$ सही ढंग से मेल खाते हैं।

(B) $(I)$ गलत: $NH_3$ में,एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण कक्षीय द्विध्रुव और तीन $N-H$ बंधों का नेट द्विध्रुव आघूर्ण एक ही दिशा में होते हैं,जबकि $NF_3$ में,वे विपरीत दिशाओं में होते हैं। अतः,$\mu(NH_3) > \mu(NF_3)$। $BF_3$ सममित है और इसका द्विध्रुव आघूर्ण शून्य है। सही क्रम $NH_3 > NF_3 > BF_3$ है।
$(II)$ सही: परमाणुओं के आकार में वृद्धि के साथ बंध लंबाई बढ़ती है। परमाणु त्रिज्या का क्रम $C > N > O > H$ है,इसलिए बंध लंबाई का क्रम $C-O > N-O > O-H$ सही है।
$(III)$ सही: आणविक कक्षक सिद्धांत के अनुसार,$C_2$ की बंध कोटि $2$,$B_2$ की $1$ और $He_2$ की $0$ है। अतः $C_2 > B_2 > He_2$ क्रम सही है।

(A) $i$. $NH_3$ में,$N-H$ बंधों के द्विध्रुव आघूर्ण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की दिशा समान होती है,जबकि $NF_3$ में,$N-F$ बंधों के द्विध्रुव आघूर्ण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की दिशा विपरीत होती है। अतः,$NH_3$ $(1.46 \ D)$ का द्विध्रुव आघूर्ण $NF_3$ $(0.24 \ D)$ से अधिक है। कथन $i$ सही है।
$ii$. क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ का शुद्ध द्विध्रुव आघूर्ण $1.04 \ D$ होता है क्योंकि $C-H$ और $C-Cl$ बंधों के बीच विद्युत ऋणात्मकता में अंतर होता है। कथन $ii$ गलत है।
$iii$. फजान के नियम के अनुसार,$Cu^+$ (स्यूडो-नोबल गैस विन्यास) की ध्रुवण क्षमता $Na^+$ (नोबल गैस विन्यास) से अधिक होती है। इसलिए,$CuCl$ में $NaCl$ की तुलना में अधिक सहसंयोजक लक्षण होता है। कथन $iii$ गलत है।
अतः,केवल कथन $i$ सही है।

(C) कथन $a$ सही है: $NH_3$ में,कक्षीय द्विध्रुव और बंध द्विध्रुव एक ही दिशा में होते हैं,जबकि $NF_3$ में,वे एक-दूसरे के विपरीत होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $\mu(NH_3) > \mu(NF_3)$ होता है।
कथन $b$ गलत है: $SF_4$ में $sp^3d$ संकरण और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण इसकी ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) होती है।
कथन $c$ सही है: फजान के नियम के अनुसार,धातु की उच्च ऑक्सीकरण अवस्था ($Sn^{4+}$ बनाम $Sn^{2+}$) अधिक ध्रुवीकरण शक्ति की ओर ले जाती है,जिससे $SnCl_4$ अधिक सहसंयोजक हो जाता है।
कथन $d$ गलत है: $In_2SO_4$ में,सल्फेट आयन $(SO_4^{2-})$ में सल्फर का अष्टक विस्तारित नहीं होता है जो इस कथन को सही सिद्ध करे। अतः,कथन $a$ और $c$ सही हैं।

(D) बंध एन्थैल्पी बंध कोटि (bond order) और बंध लंबाई पर निर्भर करती है। $H_2$,$O_2$ और $N_2$ के लिए बंध कोटि क्रमशः $1$,$2$ और $3$ है।
जैसे-जैसे बंध कोटि बढ़ती है,बंध सामर्थ्य बढ़ती है,और परिणामस्वरूप बंध एन्थैल्पी बढ़ती है।
बंध के प्रकार $H-H$ (एकल बंध),$O=O$ (द्वि-बंध) और $N \equiv N$ (त्रि-बंध) हैं।
अतः,बंध एन्थैल्पी का सही क्रम $H_2 < O_2 < N_2$ है।

(D) $CuSO_4 \cdot 5 H_2 O$ (कॉपर$(II)$ सल्फेट पेंटाहाइड्रेट) की संरचना में निम्नलिखित प्रकार के बंध मौजूद होते हैं:
$1$. आयनिक बंध: $Cu^{2+}$ आयन और $SO_4^{2-}$ आयन के बीच।
$2$. सहसंयोजक बंध: सल्फेट आयन $(SO_4^{2-})$ में सल्फर और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच,और पानी के अणुओं में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच।
$3$. उपसहसंयोजक बंध: $Cu^{2+}$ आयन और उससे जुड़े चार पानी के अणुओं के ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच।
$4$. हाइड्रोजन बंध: पांचवें पानी के अणु और सल्फेट आयनों या अन्य पानी के अणुओं के बीच।
अतः,चारों प्रकार के बंध मौजूद हैं।

(B) लुईस अम्ल इलेक्ट्रॉन-न्यून प्रजातियां हैं जो इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार कर सकती हैं,जबकि लुईस क्षार इलेक्ट्रॉन-समृद्ध यौगिक हैं जो इलेक्ट्रॉन युग्म दान कर सकते हैं।
$NMe_3$ और $PH_3$ में केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है,इसलिए वे लुईस क्षार हैं।
$CO$ भी कार्बन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण लुईस क्षार के रूप में कार्य करता है।
$BF_3$ एक लुईस अम्ल है क्योंकि बोरॉन परमाणु का अष्टक अपूर्ण है,इसकी संयोजी कोश में केवल $6$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।

(A) आबंध एन्थैल्पी रासायनिक आबंध की मजबूती का माप है। जैसे-जैसे हम आवर्त सारणी में समूह में नीचे जाते हैं,परमाणु का आकार बढ़ता है,जिससे कक्षकों का अतिव्यापन कम हो जाता है और आबंध की मजबूती घट जाती है।
दिए गए आबंधों के लिए आबंध एन्थैल्पी:
$(A)$ $Si-Si$ $(II)$ $297$ से मेल खाता है।
$(B)$ $C-C$ $(III)$ $348$ से मेल खाता है।
$(C)$ $Sn-Sn$ $(I)$ $240$ से मेल खाता है।
$(D)$ $Ge-Ge$ $(IV)$ $260$ से मेल खाता है।
अतः,सही विकल्प $A-II, B-III, C-I, D-IV$ है।

(C) $P_4O_{10}$ की संरचना में एक $P_4$ चतुष्फलकीय कोर होता है जहाँ प्रत्येक किनारे को एक ऑक्सीजन परमाणु ($P-O-P$ लिंकेज) द्वारा जोड़ा जाता है।
इसके अतिरिक्त,प्रत्येक फास्फोरस परमाणु एक द्वि-बंध $(P=O)$ के माध्यम से एक टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणु से जुड़ा होता है।
इनकी गणना करने पर,इसमें $12$ $P-O$ एकल बंध और $4$ $P=O$ द्वि-बंध होते हैं।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) ओजोन $(O_3)$ लगभग $117^{\circ}$ के बंध कोण वाला एक मुड़ा हुआ (कोणीय) अणु है। अतः,कथन $(A)$ गलत है और $(B)$ सही है।
अनुनाद के कारण,ओजोन में दोनों $O-O$ बंधों की लंबाई समान होती है (एकल और द्वि-बंध लंबाई के बीच)। अतः,कथन $(C)$ सही है।
ओजोन डाइऑक्सीजन $(O_2)$ की तुलना में ऊष्मागतिक रूप से कम स्थिर है क्योंकि ऑक्सीजन में इसके अपघटन से ऊष्मा निकलती है ($\Delta H$ ऋणात्मक है) और एन्ट्रापी में वृद्धि होती है ($\Delta S$ धनात्मक है),जिससे गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $(\Delta G)$ ऋणात्मक हो जाता है। अतः,कथन $(D)$ गलत है।
इसलिए,केवल कथन $(B)$ और $(C)$ सही हैं।

(B) ओजोन अणु $(O_3)$ दो विहित संरचनाओं के बीच अनुनाद प्रदर्शित करता है।
प्रत्येक अनुनाद संरचना में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु दो टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणुओं से एक एकल बंध और एक द्वि-बंध द्वारा जुड़ा होता है।
एकल बंध में $1 \sigma$ बंध होता है,और द्वि-बंध में $1 \sigma$ और $1 \pi$ बंध होता है।
इसलिए,$\sigma$ बंधों की कुल संख्या $2$ है और $\pi$ बंधों की कुल संख्या $1$ है।
कोणीय ओजोन अणु में बंध कोण लगभग $117^{\circ}$ होता है।

(B) पेरोक्सोडाइसल्फ्यूरिक एसिड $(H_2S_2O_8)$ की संरचना $HO-SO_2-O-O-SO_2-OH$ है।
इस संरचना में,$4$ $S=O$ आबंध (प्रत्येक में $1$ $\sigma$ और $1$ $\pi$ आबंध),$2$ $S-OH$ आबंध,$2$ $S-O$ आबंध और $1$ $O-O$ आबंध होते हैं।
कुल $\sigma$ आबंध = $4$ ($S=O$ से) + $2$ ($S-OH$ से) + $2$ ($S-O$ से) + $1$ ($O-O$ से) + $2$ ($O-H$ से) = $11$ $\sigma$ आबंध।
कुल $\pi$ आबंध = $4$ ($S=O$ से) = $4$ $\pi$ आबंध।
अतः,इसमें $11$ $\sigma$ और $4$ $\pi$ आबंध होते हैं।

(B) $\sigma$ और $\pi$ बंधों का अनुपात ज्ञात करने के लिए,हम संरचनाओं का विश्लेषण करते हैं:
$CH_2(CN)_2$ की संरचना $N \equiv C-CH_2-C \equiv N$ है।
कुल $\sigma$ बंध: $N-C$ $(2)$,$C-C$ $(2)$,$C-H$ $(2)$ = $6$।
कुल $\pi$ बंध: $N \equiv C$ $(4)$ = $4$।
अनुपात = $6:4 = 3:2$।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(D) ओजोन अणु $(O_3)$ $3$ ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है। इसकी लुईस संरचना में,एक केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु दो अन्य ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है,एक एकल बंध द्वारा और दूसरा द्वि-बंध द्वारा।
प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु के संयोजी कोश में कुल $8$ इलेक्ट्रॉन होते हैं (अष्टक नियम)।
केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु के पास $1$ एकाकी युग्म (lone pair) है।
एकल बंध वाले टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणु के पास $3$ एकाकी युग्म हैं।
द्वि-बंध वाले टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणु के पास $2$ एकाकी युग्म हैं।
कुल एकाकी युग्म = $1 + 3 + 2 = 6$ हैं।
संरचना में $2$ $\sigma$ बंध और $1$ $\pi$ बंध हैं।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(A) लुईस संरचना में किसी परमाणु पर औपचारिक आवेश $(F.C.)$ की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
$F.C. = \text{संयोजकता } e^- - \text{अकेले } e^- - \frac{1}{2} \text{साझा } e^-$.
$CO_3^{2-}$ की दी गई संरचना के लिए:
$1$. कार्बन परमाणु $(a)$ के लिए: इसमें $4$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन,$0$ अकेले इलेक्ट्रॉन और $8$ साझा इलेक्ट्रॉन ($4$ बंध) हैं।
$F.C. \text{ on } C_{(a)} = 4 - 0 - \frac{1}{2}(8) = 4 - 4 = 0$.
$2$. ऑक्सीजन परमाणु $(b)$ के लिए: यह कार्बन के साथ द्वि-बंध से जुड़ा है। इसमें $6$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन,$4$ अकेले इलेक्ट्रॉन और $4$ साझा इलेक्ट्रॉन हैं।
$F.C. \text{ on } O_{(b)} = 6 - 4 - \frac{1}{2}(4) = 6 - 4 - 2 = 0$.
$3$. ऑक्सीजन परमाणु $(c)$ के लिए: यह कार्बन के साथ एकल-बंध से जुड़ा है। इसमें $6$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन,$6$ अकेले इलेक्ट्रॉन और $2$ साझा इलेक्ट्रॉन हैं।
$F.C. \text{ on } O_{(c)} = 6 - 6 - \frac{1}{2}(2) = 6 - 6 - 1 = -1$.
अतः,औपचारिक आवेश $a=0, b=0, c=-1$ हैं।

(A) एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक प्रजाति की संरचना का विश्लेषण करते हैं:
$A. \ CH_3COCH_3$ (एसीटोन): ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं। अतः,$A \rightarrow I$.
$B. \ CH_3CO^+$ (एसीलियम आयन): ऑक्सीजन परमाणु कार्बन के साथ त्रि-आबंध द्वारा जुड़ा होता है $(CH_3-C \equiv O^+)$। ऑक्सीजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। अतः,$B \rightarrow III$.
$C. \ CH_3CH_2^+$ (एथिल कार्बधनायन): कार्बन के सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन आबंध बनाने में प्रयुक्त होते हैं (तीन $C-H$ आबंध और एक $C-C$ आबंध)। कार्बधनायन कार्बन पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होता है। अतः,$C \rightarrow II$.
इस प्रकार,सही मिलान $A-I, B-III, C-II$ है।

(B) $\pi$ बंध परमाणु कक्षकों के पार्श्व (sideways) अतिव्यापन से बनते हैं,जैसे $p-p$,$p-d$,या $d-d$।
$\sigma$ बंध कक्षकों के अक्षीय (axial) अतिव्यापन से बनते हैं। संकरित कक्षक हमेशा $\sigma$ बंध बनाते हैं,और $s$-कक्षक अक्षीय अतिव्यापन के माध्यम से $\sigma$ बंध बना सकते हैं।

(B) परक्लोरेट आयन $(ClO_4^{-})$ में,केंद्रीय क्लोरीन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है। यह चार $Cl-O$ बंध बनाता है,जिनमें से तीन द्वि-बंध होते हैं जो ऑक्सीजन के भरे हुए $2p$ कक्षकों और क्लोरीन के खाली $3d$ कक्षकों के बीच $d\pi - p\pi$ बैक बॉन्डिंग द्वारा बनते हैं। अतः,$ClO_4^{-}$ में $3$ $d\pi - p\pi$ बंध होते हैं।
अब,दिए गए विकल्पों का विश्लेषण करते हैं:
$1$. $XeF_4$: इसमें कोई $d\pi - p\pi$ बंध नहीं होता है।
$2$. $XeO_3$: ज़ेनॉन परमाणु एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ $sp^3$ संकरित होता है। यह तीन $Xe=O$ द्वि-बंध बनाता है,जिनमें से प्रत्येक में $d\pi - p\pi$ बंधन शामिल होता है। अतः,इसमें $3$ $d\pi - p\pi$ बंध होते हैं।
$3$. $XeO_4$: ज़ेनॉन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है। यह चार $Xe=O$ द्वि-बंध बनाता है,जिनमें से प्रत्येक में $d\pi - p\pi$ बंधन शामिल होता है। अतः,इसमें $4$ $d\pi - p\pi$ बंध होते हैं।
$4$. $XeF_6$: इसमें कोई $d\pi - p\pi$ बंध नहीं होता है।
इसलिए,$ClO_4^{-}$ के समान $d\pi - p\pi$ बंधों की संख्या वाला यौगिक $XeO_3$ है।

(A) सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ का एनहाइड्राइड सल्फर ट्राइऑक्साइड $(SO_3)$ है।
$SO_3$ की संरचना में,तीन $S=O$ द्वि-आबंध होते हैं।
प्रत्येक द्वि-आबंध में एक $\sigma$-आबंध और एक $\pi$-आबंध होता है।
अतः,$\sigma$-आबंधों की कुल संख्या $3$ है और $\pi$-आबंधों की कुल संख्या $3$ है।