VSEPR Theory Questions in Gujarati

(A) $H_2S$ માં,મધ્યસ્થ સલ્ફર પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,જેના પરિણામે તેનો આકાર વળેલો (બેન્ટ) હોય છે.
તેની સામે,$C_2H_2$ ($sp$ સંકરણ),$BeH_2$ ($sp$ સંકરણ),અને $CO_2$ ($sp$ સંકરણ) માં મધ્યસ્થ પરમાણુ $sp$ સંકરણ ધરાવે છે અને કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ન હોવાથી તેમની ગોઠવણી રેખીય હોય છે.

(A) $VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,અણુનો આકાર મધ્યસ્થ પરમાણુની આસપાસના બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા દ્વારા નક્કી થાય છે.
$BCl_3$: મધ્યસ્થ બોરોન પરમાણુમાં $3$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $0$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે,જે $sp^2$ સંકરણ અને ત્રિકોણીય સમતલીય ભૂમિતિમાં પરિણમે છે.
$NCl_3$: મધ્યસ્થ નાઈટ્રોજન પરમાણુમાં $3$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે,જે અબંધકારક અને બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેના અપાકર્ષણને કારણે $sp^3$ સંકરણ અને પિરામિડલ ભૂમિતિમાં પરિણમે છે.

(B) $VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,જ્યારે મધ્યસ્થ પરમાણુ તેની સંયોજકતા કક્ષામાં $4$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો વચ્ચેના અપાકર્ષણને ઘટાડવા માટે $Tetrahedral$ (સમચતુષ્ફલકીય) ભૂમિતિ અપનાવે છે.
તેથી,સાચો આકાર $Tetrahedral$ છે.

(D) આણ્વિય આકારો અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નક્કી કરવા માટે,આપણે દરેક અણુ માટે મધ્યસ્થ પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યાની ગણતરી કરીએ છીએ:
$1$. $SF_4$ માટે: મધ્યસ્થ પરમાણુ $S$ પાસે $6$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $F$ પરમાણુઓ સાથે $4$ બંધ બનાવે છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ = $(6 - 4) / 2 = 1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ. તેનો આકાર સી-સો (see-saw) છે.
$2$. $CF_4$ માટે: મધ્યસ્થ પરમાણુ $C$ પાસે $4$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $F$ પરમાણુઓ સાથે $4$ બંધ બનાવે છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ = $(4 - 4) / 2 = 0$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ. તેનો આકાર સમચતુષ્ફલકીય છે.
$3$. $XeF_4$ માટે: મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $F$ પરમાણુઓ સાથે $4$ બંધ બનાવે છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ = $(8 - 4) / 2 = 2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ. તેનો આકાર સમતલીય ચોરસ છે.
આમ,ત્રણેય માટે આકારો અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા અલગ હોવાથી,વિકલ્પ $D$ સાચો છે.

(A) ભૌમિતિક આકાર નક્કી કરવા માટે,આપણે મધ્યસ્થ પરમાણુનું સંકરણ (hybridization) ગણીએ છીએ:
$1$. $CO_3^{2-}$ માટે: મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) નથી,પરિણામે તે ત્રિકોણીય સમતલીય (trigonal planar) આકાર ધરાવે છે.
$2$. $NH_2^-$ માટે: નાઇટ્રોજન પરમાણુ $2$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,જે $sp^3$ સંકરણ અને વળેલો (bent) આકાર આપે છે.
$3$. $PCl_3$ માટે: ફોસ્ફરસ પરમાણુ $3$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,જે $sp^3$ સંકરણ અને ત્રિકોણીય પિરામિડલ (trigonal pyramidal) આકાર આપે છે.
તેથી,માત્ર $CO_3^{2-}$ સમતલીય છે.

(B) $H_2S$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $S$ એ $3rd$ આવર્તમાં છે અને $H_2O$ માં રહેલા $O$ ની સરખામણીમાં તેનું પરમાણ્વીય કદ મોટું છે.
$S$ ના મોટા કદને કારણે,$S-H$ બંધ લગભગ શુદ્ધ $p$-કક્ષકો દ્વારા બને છે જેમાં ખૂબ જ ઓછું સંકરણ જોવા મળે છે.
પરિણામે,$H_2S$ માં બંધકોણ આશરે $92^\circ$ છે,જે $90^\circ$ ની ખૂબ નજીક છે.

(A) $H_2O$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ અનુભવે છે,જે આદર્શ રીતે $109.5^{\circ}$ ના બંધકોણ સાથે સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિ આપે છે.
જોકે,ઓક્સિજન પરમાણુ પર બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તે બે $O-H$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ પર મજબૂત અપાકર્ષણ લગાડે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,અપાકર્ષણનો ક્રમ $lp-lp > lp-bp > bp-bp$ છે.
મજબૂત $lp-lp$ અપાકર્ષણને કારણે,બંધકોણ આદર્શ $109.5^{\circ}$ થી ઘટીને $104.5^{\circ}$ થાય છે.

(C) $NH_3$ માં,મધ્યસ્થ નાઇટ્રોજન પરમાણુ $5$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. તે $3$ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે $3$ સહસંયોજક બંધ (બંધકારક યુગ્મ) બનાવે છે અને $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે.
આમ,$NH_3$ માં નાઇટ્રોજન પરમાણુ $3$ બંધકારક યુગ્મ અને $1$ અબંધકારક યુગ્મ ધરાવે છે.

(A) બંધકોણ એ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા અને આસપાસના પરમાણુઓના કદ પર આધાર રાખે છે.
જેમ આપણે સમૂહ $16$ માં $O$ થી $Te$ તરફ નીચે જઈએ છીએ,તેમ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે.
પરિણામે,બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો મધ્યસ્થ પરમાણુથી દૂર જાય છે અને બંધકોણ ઘટે છે.
આમ,સાચો ક્રમ $H_2O (104.5^{\circ}) > H_2S (92.1^{\circ}) > H_2Se (91^{\circ}) > H_2Te (90^{\circ})$ છે.

(C) $NH_3$,$PH_3$ અને $PCl_3$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
$BF_3$ માં,મધ્યસ્થ બોરોન પરમાણુ પાસે $3$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે ત્રણેય ફ્લોરિન પરમાણુઓ સાથે બંધ બનાવવામાં વપરાય છે.
તેથી,$BF_3$ માં મધ્યસ્થ પરમાણુ પર કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોતું નથી.

(A) $BrF_3$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $Br$ પાસે $7$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $3$ $Br-F$ બંધ બનાવે છે અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,જે કુલ $5$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ($sp^3d$ સંકરણ) બનાવે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અપાકર્ષણ અને અબંધકારક-બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અપાકર્ષણને ઘટાડવા માટે ત્રિકોણીય દ્વિપિરામિડલ ભૂમિતિમાં અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો વિષુવવૃત્તીય સ્થાનો પસંદ કરે છે.
બંને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મોને વિષુવવૃત્તીય સ્થાનો પર મૂકવાથી,$90^{\circ}$ ના અબંધકારક-અબંધકારક આંતરક્રિયાઓ ટાળી શકાય છે,જે અણુમાં કુલ અપાકર્ષણને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.

(D) $NH_3$ માં મધ્યસ્થ પરમાણુ નાઇટ્રોજન $(N)$ છે,જેની પાસે $5$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
તે $3$ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે $3$ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે અને $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,$1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $3$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તેનું સંકરણ $sp^3$ થાય છે અને ભૂમિતિ વિકૃત સમચતુષ્ફલકીય હોય છે.
અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેના અપાકર્ષણને કારણે,બંધકોણ $109.5^{\circ}$ થી ઘટીને $107^{\circ}$ થાય છે,પરિણામે તેનો આકાર પિરામિડલ બને છે.

(B) સમૂહ $15$ ના તત્વોના હાઇડ્રાઇડ્સમાં,જેમ જેમ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે તેમ તેમ બંધકોણ ઘટે છે $(NH_3 > PH_3 > AsH_3)$.
$H_2O$ માટે,બંધકોણ આશરે $104.5^\circ$ (અથવા $105^\circ$) છે,જે $NH_3$ $(107^\circ)$ ના બંધકોણ કરતા નાનો છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાં $NH_3$ સૌથી મોટો બંધકોણ ધરાવે છે.

(C) $NH_3$ માં $sp^3$ સંકરણ જોવા મળે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) ની હાજરીને કારણે $lp-bp$ અપાકર્ષણ થાય છે.
આ અપાકર્ષણ $bp-bp$ અપાકર્ષણ કરતા વધારે હોવાથી,બંધકોણ આદર્શ સમચતુષ્ફલકીય ખૂણા $109^o 28'$ થી ઘટીને $106^o 45'$ થાય છે.

(B) $NH_3$ નો આકાર પિરામિડલ છે કારણ કે નાઇટ્રોજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને તેમાં એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને ત્રણ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તે ત્રિકોણીય પિરામિડલ ભૂમિતિ ધરાવે છે.

(C) $SiF_4$ માં મધ્યસ્થ સિલિકોન પરમાણુના $sp^3$ સંકરણને કારણે તે સમચતુષ્ફલકીય આકાર ધરાવે છે.
$SF_4$ માં મધ્યસ્થ સલ્ફર પરમાણુના $sp^3d$ સંકરણ અને એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તેનો આકાર વિકૃત સમચતુષ્ફલકીય અથવા સી-સો (see-saw) પ્રકારનો હોય છે.
આમ,$SiF_4$ અને $SF_4$ સમાન બંધારણ ધરાવતા નથી.

(D) બંધકોણ એ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા અને આસપાસના પરમાણુઓના કદ પર આધાર રાખે છે.
$NH_3$ અને $PH_3$ માં,બંધકોણ અનુક્રમે $107^\circ$ અને $93^\circ$ છે.
$H_2O$ અને $H_2Se$ માં,બંધકોણ અનુક્રમે $104.5^\circ$ અને $91^\circ$ છે.
જેમ જેમ સમૂહમાં નીચે જઈએ તેમ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે,તેમ બંધકોણ પણ ઘટે છે.
બધાની સરખામણી કરતા,$H_2Se$ નો બંધકોણ સૌથી નાનો $91^\circ$ છે.

(C) આઈસોસ્ટ્રક્ચરલ જોડીઓ ઓળખવા માટે,આપણે દરેક સ્પીસીઝનું સંકરણ અને ભૌમિતિક આકાર નક્કી કરીએ છીએ:
$1$. $NF_3$: $N$ એ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,જે પિરામિડલ આકાર આપે છે.
$2$. $H_3O^+$: $O$ એ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે,જે પિરામિડલ આકાર આપે છે.
$3$. $NO_3^-$: $N$ એ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી,જે ત્રિકોણીય સમતલીય આકાર આપે છે.
$4$. $BF_3$: $B$ એ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી,જે ત્રિકોણીય સમતલીય આકાર આપે છે.
આમ,આઈસોસ્ટ્રક્ચરલ જોડીઓ $[NF_3, H_3O^+]$ (બંને પિરામિડલ) અને $[NO_3^-, BF_3]$ (બંને ત્રિકોણીય સમતલીય) છે.
તેથી,વિકલ્પ $C$ સાચો છે.

(D) $S$ પરમાણુ પર $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે $SF_4$ નો આકાર સી-સો (see-saw) છે.
$CF_4$ માં $C$ પરમાણુ પર $0$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સાથે ટેટ્રાહેડ્રલ ભૂમિતિ છે.
$XeF_4$ માં $Xe$ પરમાણુ પર $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સાથે સ્ક્વેર પ્લેનર બંધારણ છે.
તેથી,આણ્વિય આકારો અલગ છે,જેમાં અનુક્રમે $1, 0$ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે.

(A) બંધકોણ નક્કી કરવા માટે,આપણે મધ્યસ્થ પરમાણુ પરના સંકરણ અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) ની સંખ્યા જોઈએ છીએ:
$1$. $CO_2$: $sp$ સંકરણ,રેખીય ભૂમિતિ,બંધકોણ = $180^{\circ}$.
$2$. $CH_4$: $sp^3$ સંકરણ,સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિ,બંધકોણ = $109.5^{\circ}$.
$3$. $NH_3$: $sp^3$ સંકરણ,ત્રિકોણીય પિરામિડલ ભૂમિતિ,એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ,બંધકોણ = $107^{\circ}$.
$4$. $H_2O$: $sp^3$ સંકરણ,કોણીય (bent) ભૂમિતિ,બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ,બંધકોણ = $104.5^{\circ}$.
$H_2O$ માં ઓક્સિજન પરમાણુ પર બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોવાને કારણે,અબંધકારક-અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેનું અપાકર્ષણ એ અબંધકારક-બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેના અપાકર્ષણ કરતા વધારે હોય છે,જે $H-O-H$ બંધકોણને $104.5^{\circ}$ સુધી સંકોચે છે,જે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી નાનો છે.

(D) પાણીના અણુમાં $H-O-H$ બંધકોણ આશરે $104.5^\circ$ (જેને ઘણીવાર $105^\circ$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે) હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,ઓક્સિજન પરમાણુ પર રહેલા બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) ને કારણે આ ખૂણો આદર્શ સમચતુષ્ફલકીય ખૂણા $109.5^\circ$ કરતા ઘટી જાય છે.

(A) કાર્બન સબઓક્સાઈડ $(C_3O_2)$ રેખીય બંધારણ ધરાવે છે.
આ અણુમાં, મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ $sp$ સંકરણ ધરાવે છે, અને છેડાના કાર્બન પરમાણુઓ પણ $sp$ સંકરણ ધરાવે છે.
તેનું બંધારણ $O=C=C=C=O$ છે.
$C-C$ બંધ લંબાઈ $130 \text{ pm}$ છે અને $C-O$ બંધ લંબાઈ $120 \text{ pm}$ છે.

(B) સાચો ક્રમ $BCl_3 > PCl_3 > AsCl_3 > BiCl_3$ છે.
$BCl_3$ એ $sp^2$ સંકરણને કારણે $120^{\circ}$ ના બંધકોણ સાથે ત્રિકોણીય સમતલીય ભૂમિતિ ધરાવે છે.
$PCl_3$,$AsCl_3$ અને $BiCl_3$ ના કિસ્સામાં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) ધરાવે છે,જેના પરિણામે પિરામિડલ ભૂમિતિ મળે છે.
જેમ આપણે સમૂહમાં $P$ થી $Bi$ તરફ નીચે જઈએ છીએ,તેમ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે,જેના કારણે બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો મધ્યસ્થ પરમાણુથી દૂર જાય છે.
પરિણામે,સમૂહમાં નીચે જતાં બંધકોણ ઘટે છે.

(D) સાચો વિકલ્પ $(D)$ છે. જેમ આપણે સમૂહ $16$ માં નીચે જઈએ છીએ,તેમ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે. પરિણામે,બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો વચ્ચેનું અપાકર્ષણ ઘટે છે,જેના કારણે બંધકોણ ઘટે છે.
આ તમામ સમૂહ $16$ ના તત્વોના હાઇડ્રાઇડ્સ છે. જોકે મધ્યસ્થ પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે (સૈદ્ધાંતિક રીતે $109.5^{\circ}$ બંધકોણની અપેક્ષા હોય છે),પરંતુ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેના અપાકર્ષણને કારણે વાસ્તવિક બંધકોણ ઘણો ઓછો હોય છે. જેમ $O$ થી $Te$ તરફ જતાં મધ્યસ્થ પરમાણુનું કદ વધે છે,તેમ બંધ લંબાઈ વધે છે અને બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો વચ્ચેનું અપાકર્ષણ ઘટે છે,જેના પરિણામે $H_2Te$ માં બંધકોણ ન્યૂનતમ હોય છે.

(B) $O_2F_2$ અને $H_2O_2$ બંને નો આકાર નોન-પ્લેનર (અસમતલીય) અને ઓપન-બુક જેવો હોય છે.
બંને અણુઓમાં,મધ્યસ્થ ઓક્સિજન પરમાણુઓ એકબીજા સાથે સિંગલ બોન્ડથી જોડાયેલા હોય છે,અને દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ આગળ એક ટર્મિનલ પરમાણુ ($O_2F_2$ માં $F$ અને $H_2O_2$ માં $H$) સાથે જોડાયેલ હોય છે.
$O_2F_2$ માં ડાયહેડ્રલ એંગલ $87.5^{\circ}$ છે,જે $H_2O_2$ ના ડાયહેડ્રલ એંગલ ($87.5^{\circ}$ વાયુ અવસ્થામાં $111.5^{\circ}$) જેવો જ છે.
તેથી,$O_2F_2$ નો આકાર $H_2O_2$ જેવો છે.

(D) મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
$XeF_2$ માં,$Xe$ એ $F$ પરમાણુઓ સાથે $2$ સિગ્મા બંધ બનાવે છે અને તેની પાસે $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) છે.
સ્ટેરિક નંબર $2 + 3 = 5$ છે,જે $sp^3d$ સંકરણ સૂચવે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,$3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અપાકર્ષણ ઘટાડવા માટે ત્રિકોણીય દ્વિપિરામિડલ ભૂમિતિની વિષુવવૃત્તીય સ્થિતિમાં ગોઠવાય છે.
તેથી,અણુનો આકાર રેખીય બને છે.

(D) સાચો જવાબ $(D)$ છે.
$XeF_4$ માં $sp^3d^2$ સંકરણ જોવા મળે છે જેમાં બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને ચાર બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,અપાકર્ષણ ઘટાડવા માટે બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અક્ષીય સ્થાનો પર ગોઠવાય છે,જ્યારે ચાર ફ્લોરિન પરમાણુઓ વિષુવવૃત્તીય સ્થાનો પર ગોઠવાય છે,જેના પરિણામે તે સમતલીય ચોરસ આકાર ધરાવે છે.
$XeF_2$ રેખીય છે,$XeO_3F$ સમચતુષ્ફલકીય છે,અને $XeO_2F_2$ સી-સો (see-saw) આકાર ધરાવે છે.

(C) $CCl_4$ માં,કાર્બન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,ઇલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણને ઘટાડવા માટે ચાર $C-Cl$ બંધો સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિમાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
તેથી,ચાર ક્લોરિન પરમાણુઓ એક નિયમિત સમચતુષ્ફલકના ચાર ખૂણાઓ પર આવેલા હોય છે.

(A) $NH_3$ અણુમાં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ ત્રિકોણીય પિરામિડના શિખર પર છે અને ત્રણ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ પાયો બનાવે છે.
નાઇટ્રોજન પરમાણુ અને હાઇડ્રોજન ત્રિકોણના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી $C_3$ ધરીની આસપાસ અણુને $120^o$ $(360^o / 3)$ ના ખૂણે ફેરવતા સમાન ગોઠવણી મળે છે.
તેથી,$NH_3$ માં ત્રણ-ગણી સંમિતિની ધરી ($C_3$ ધરી) હોય છે.

(A) ટ્રાયમિથાઈલએમાઈન,$(CH_3)_3N$,પિરામિડલ આકાર ધરાવે છે.
આ અણુમાં,મધ્યસ્થ નાઈટ્રોજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે.
તેમાં ત્રણ બંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ ($N$-$C$ બંધ) અને એક અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે $VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ ત્રિકોણીય પિરામિડલ આકાર આપે છે.

(D) $1$. $BF_{3}$ એ ત્રિકોણીય સમતલીય અણુ છે જેની દ્વિધ્રુવ ચાકમાત્રા $0$ છે. આ વિધાન સાચું છે.
$2$. $B_{2}H_{6}$ (ડાયબોરેન) એ $3c-2e^{-}$ બંધને કારણે ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ ધરાવતો અણુ છે. આ વિધાન સાચું છે.
$3$. હાઇડ્રોબોરેશન-ઓક્સિડેશનમાં પ્રતિ-માર્કોનિકોવ નિયમ મુજબ દ્વિબંધ પર $H$ અને $OH$ નું સિન-યોગ થાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$4$. $BF_{3}$ નો આકાર ત્રિકોણીય સમતલીય ($sp^{2}$ સંકરણ) છે,જ્યારે $BrF_{3}$ નો આકાર $T$-આકાર ($sp^{3}d$ સંકરણ અને બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ) છે. તેથી,તેમનો આકાર અલગ છે. આથી,વિકલ્પ $D$ ખોટું વિધાન છે.

(D) પાણીના અણુ $(H_2O)$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે. ઓક્સિજન પરમાણુ પર બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) ની હાજરીને કારણે,અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેના અપાકર્ષણને લીધે,આદર્શ સમચતુષ્ફલકીય ખૂણો $109.5^\circ$ થી ઘટીને આશરે $104.5^\circ$ (ચોક્કસ માપનમાં $104.45^\circ$) થાય છે.

(A) $NH_3$ અણુમાં મુખ્ય પરિભ્રમણ અક્ષ $120^o$ હોય છે.
તેથી,આ અક્ષને ત્રણ ગણી સંમિતિ અક્ષ અથવા ટ્રાયેડ અક્ષ કહેવામાં આવે છે.

(A) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું બંધારણ રેખીય છે,જેમાં મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ $sp$ સંકરણ ધરાવે છે.
$HgCl_2$ પણ રેખીય ભૂમિતિ ધરાવે છે,જેમાં મર્ક્યુરી પરમાણુ $sp$ સંકરણ ધરાવે છે.
તેથી,$HgCl_2$ એ $CO_2$ સાથે સમબંધારણીય છે.

(B) બંધ ખૂણાઓ નીચે મુજબ છે:
$CH_4$ નો બંધ ખૂણો $109.5^o$ છે.
$NH_3$ નો બંધ ખૂણો $107^o$ છે.
$H_2O$ નો બંધ ખૂણો $104.5^o$ છે.
$H_2S$ નો બંધ ખૂણો આશરે $92^o$ છે.
જેમ મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે,તેમ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો વચ્ચેનું અપાકર્ષણ ઘટે છે,જેના પરિણામે બંધ ખૂણો નાનો થાય છે. $S$ ની વિદ્યુતઋણતા $O$ કરતા ઓછી હોવાથી,$H_2S$ માં બંધ ખૂણો સૌથી ઓછો હોય છે.

(B) $NH_3$ માં $N$ પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને એક લોન પેર ધરાવે છે.
એક લોન પેર અને ત્રણ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મોની હાજરીને કારણે,અણુનો આકાર ત્રિકોણીય પિરામીડલ હોય છે.

(C) $SO_4^{2-}$ માં સલ્ફર પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે.
સલ્ફર પરમાણુ પર કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ન હોવાથી,તેનો આકાર સમચતુષ્ફલકીય છે.

(A) અનુવર્તી સંયોજન $NH_3$ માં બંધ ખૂણો $107^o$ હોય છે.
જ્યારે $PH_3$ માં બંધખૂણો આશરે $90^o$ હોય છે.
આનું કારણ એ છે કે સમાન રચના હોવા છતાં મધ્યસ્થ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા ઘટવાને કારણે બંધ ખૂણો સંકોચાય છે અને $bp-bp$ અપાકર્ષણ ઘટતું જાય છે.

(D) $XeF_4$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ નું $sp^3d^2$ સંકરણ થાય છે.
તેમાં $4$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,$2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તેનો આકાર સ્તરીય ચોરસ (square planar) હોય છે.

(C) $H_3O^+$ માં $sp^3$ સંકરણ જોવા મળે છે.
તેમાં ત્રણ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે,તેનો આકાર સમચતુષ્ફલકીયમાંથી બદલાઈને $NH_3$ ની જેમ ત્રિકોણીય પિરામીડ જેવો બને છે.

(C) પાણીના અણુ $(H_2O)$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ અનુભવે છે.
ઓક્સિજન પરમાણુ પર બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) ની હાજરીને કારણે,$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ બંધકોણ આદર્શ ચતુષ્ફલકીય ખૂણા $109.5^o$ થી ઘટીને $104.5^o$ થાય છે.

(A) $VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,અણુનો આકાર મધ્યસ્થ પરમાણુની આસપાસના બંધકારક અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.
$BCl_3$ માં,મધ્યસ્થ $B$ પરમાણુ પાસે $3$ બંધકારક યુગ્મો અને $0$ અબંધકારક યુગ્મો છે,જે $sp^2$ સંકરણ અને ત્રિકોણીય સમતલીય ભૂમિતિમાં પરિણમે છે.
$NCl_3$ માં,મધ્યસ્થ $N$ પરમાણુ પાસે $3$ બંધકારક યુગ્મો અને $1$ અબંધકારક યુગ્મ છે,જે $sp^3$ સંકરણ અને અબંધકારક-બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચેના અપાકર્ષણને કારણે પિરામિડલ ભૂમિતિમાં પરિણમે છે.

(B) $ICl_2^-$ માં,મધ્યસ્થ આયોડિન પરમાણુ $sp^3d$ સંકરણ અનુભવે છે.
તેમાં $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,વિષુવવૃત્તીય સ્થાનો પર $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તેનો આકાર રેખીય હોય છે.

(B) $BF_3$ માં $sp^2$ સંકરણ છે અને તેનો બંધકોણ $120^o$ છે.
$CH_4$ માં $sp^3$ સંકરણ છે અને તેનો બંધકોણ $109.5^o$ છે.
$NH_3$ માં $sp^3$ સંકરણ છે અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે તેનો બંધકોણ $107^o$ છે.
$PF_3$ માં $sp^3$ સંકરણ છે અને તેનો બંધકોણ આશરે $96^o$ છે.
તેથી,$BF_3$ માં બંધકોણ મહત્તમ છે.

(C) $XeF_4$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ નું $sp^3d^2$ સંકરણ થાય છે. તેમાં $4$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે. $VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,અપાકર્ષણ ઘટાડવા માટે બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અષ્ટફલકીય ભૂમિતિની ધરી પર ગોઠવાય છે,જેના પરિણામે અણુનો આકાર સમતલીય ચોરસ બને છે.

(B) $H_2O$ અણુમાં,મધ્યસ્થ ઓક્સિજન પરમાણુ પાસે $2$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,$2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે અપાકર્ષણ થાય છે,જે અપેક્ષિત સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિને વિકૃત કરીને વળેલી અથવા $V$-આકારની રચનામાં ફેરવે છે,જેને વિકૃત સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) $SnCl_2$ માં $Sn$ પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે. $Sn$ પરમાણુ પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) ની હાજરીને કારણે,તેનો આકાર કોણીય (bent) હોય છે.

(D) $NO_3^-$ આયનની લુઈસ રચનામાં એક નાઈટ્રોજન પરમાણુ ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે.
તેમાં એક દ્વિબંધ $(N=O)$ અને બે એકલ બંધ $(N-O)$ હોય છે,જે કુલ $4$ બંધ જોડો બનાવે છે.
ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો હોય છે: દ્વિબંધ ધરાવતા ઓક્સિજન પર $2$ અબંધકારક યુગ્મો અને દરેક એકલ બંધ ધરાવતા ઓક્સિજન પર $3$ અબંધકારક યુગ્મો હોય છે.
કુલ અબંધકારક યુગ્મો = $2 + 3 + 3 = 8$.
આમ,$4$ બંધ જોડો અને $8$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો છે.

(A) $ClO_3^-$ માં,મધ્યસ્થ $Cl$ પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ અનુભવે છે.
તેમાં $3$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે ભૂમિતિ સમચતુષ્ફલકીયમાંથી ત્રિકોણીય પિરામિડલ આકારમાં બદલાય છે.

(D) આપેલ અણુઓ માટે બંધકોણ નીચે મુજબ છે:
$CO_2$: $180^\circ$ (રેખીય ભૂમિતિ)
$CH_4$: $109.5^\circ$ (સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિ)
$NH_3$: $107^\circ$ (પિરામિડલ ભૂમિતિ,એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે)
$H_2O$: $104.5^\circ$ (કોણીય ભૂમિતિ,બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે)
તેથી,સાચો ક્રમ $CO_2 > CH_4 > NH_3 > H_2O$ છે.