VSEPR Theory Questions in Hindi

(C) $CO_2$ की संरचना रेखीय होती है जिसका बंध कोण $180^{\circ}$ होता है।
$HgCl_2$ की संरचना भी रेखीय होती है जिसका बंध कोण $180^{\circ}$ होता है।
$SnCl_2$ और $SO_2$ अणु केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण मुड़े हुए (कोणीय) होते हैं।
अतः,$CO_2$ की संरचना $HgCl_2$ के समान है।

(A) समइलेक्ट्रॉनिक होने के लिए,प्रजातियों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होनी चाहिए।
$NO_3^-$ के लिए: $7 + (3 \times 8) + 1 = 32$ इलेक्ट्रॉन।
$CO_3^{2-}$ के लिए: $6 + (3 \times 8) + 2 = 32$ इलेक्ट्रॉन।
$NO_3^-$ और $CO_3^{2-}$ दोनों में $32$ इलेक्ट्रॉन हैं,इसलिए वे समइलेक्ट्रॉनिक हैं।
दोनों प्रजातियों में एक केंद्रीय परमाणु $3$ ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है और केंद्रीय परमाणु पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) ज्यामिति प्राप्त होती है। अतः,वे समसंरचनात्मक हैं।
इसलिए,सही युग्म $NO_3^-$ और $CO_3^{2-}$ है।

(D) केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम संयोजी इलेक्ट्रॉनों की गणना करते हैं और बंध बनाने में शामिल इलेक्ट्रॉनों को घटाते हैं:
$1$. $[ClO_3]^-$ में,केंद्रीय $Cl$ परमाणु के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन + $1$ (ऋण आवेश) = $8$ हैं। यह $O$ परमाणुओं के साथ $3$ द्वि-बंध बनाता है ($6$ इलेक्ट्रॉन उपयोग किए गए)। एकाकी युग्म = $(8-6)/2 = 1$.
$2$. $XeF_4$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ एकल बंध बनाता है ($4$ इलेक्ट्रॉन उपयोग किए गए)। एकाकी युग्म = $(8-4)/2 = 2$.
$3$. $SF_4$ में,केंद्रीय $S$ परमाणु के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ एकल बंध बनाता है ($4$ इलेक्ट्रॉन उपयोग किए गए)। एकाकी युग्म = $(6-4)/2 = 1$.
$4$. $[I_3]^-$ में,केंद्रीय $I$ परमाणु के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन + $1$ (ऋण आवेश) = $8$ हैं। यह $I$ परमाणुओं के साथ $2$ एकल बंध बनाता है ($2$ इलेक्ट्रॉन उपयोग किए गए)। एकाकी युग्म = $(8-2)/2 = 3$.
अतः,$[I_3]^-$ में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या अधिकतम $(3)$ है। सही विकल्प $(D)$ है।

(B) $BF_3$ में $sp^2$ संकरण है और इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय होती है।
$ClF_3$ में $sp^3d$ संकरण और दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं,जिसके कारण इसकी ज्यामिति $T$-आकार की (समतलीय) होती है।
$NH_3$ में $sp^3$ संकरण और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसके कारण इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय पिरामिडीय (असमतलीय) होती है।
अतः,$NH_3$ असमतलीय अणु है।

(C) $SO_2$ की लुईस संरचना दर्शाती है कि सल्फर परमाणु दो ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ द्वि-बंध द्वारा जुड़ा हुआ है।
प्रत्येक द्वि-बंध में एक $\sigma$ बंध और एक $\pi$ बंध होता है।
अतः,इसमें $2$ $\sigma$ बंध और $2$ $\pi$ बंध होते हैं।
इसके अतिरिक्त,सल्फर परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
इस प्रकार,सही उत्तर $2$ $\sigma$ बंध,$2$ $\pi$ बंध और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है।

(D) $H_2O$ रेखीय नहीं है क्योंकि $H_2O$ में ऑक्सीजन परमाणु $sp^3$ संकरित है और इसमें दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति मुड़ी हुई (bent) होती है।

(D) जल के अणु $(H_2O)$ में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,ऑक्सीजन परमाणु पर मौजूद दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) के बीच प्रतिकर्षण के कारण,बंध कोण आदर्श चतुष्फलकीय कोण $109^o 28'$ से घटकर लगभग $104.5^o$ (जिसे $104^o 30'$ के रूप में भी दर्शाया जाता है) हो जाता है।
अतः,सही विकल्प $(d)$ है।

(C) $CO_2$ में $sp$ संकरण होता है और इसकी ज्यामिति $180^{\circ}$ के बंध कोण के साथ रैखिक होती है। केंद्रीय कार्बन परमाणु दो ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है,जिसके परिणामस्वरूप इसकी आकृति रैखिक होती है।

(D) ज्यामिति निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या की गणना करते हैं: $H = \frac{1}{2}(V + M - C + A)$,जहाँ $V$ केंद्रीय परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं,$M$ एकसंयोजी परमाणुओं की संख्या है,$C$ धनायन आवेश है और $A$ ऋणायन आवेश है।
$BF_3$ के लिए:
केंद्रीय परमाणु $B$ में $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
एकसंयोजी परमाणुओं $(F)$ की संख्या = $3$ है।
$H = \frac{1}{2}(3 + 3) = 3$ है।
चूँकि यहाँ $3$ बंधित इलेक्ट्रॉन युग्म और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं,इसलिए संकरण $sp^2$ है और ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय है।
$IF_3$ के लिए: $H = \frac{1}{2}(7 + 3) = 5$ ($sp^3d$,$T$-आकार)।
$PCl_3$ के लिए: $H = \frac{1}{2}(5 + 3) = 4$ ($sp^3$,त्रिकोणीय पिरामिडीय)।
$NH_3$ के लिए: $H = \frac{1}{2}(5 + 3) = 4$ ($sp^3$,त्रिकोणीय पिरामिडीय)।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(C) अमोनिया $(NH_3)$ अणु की लुईस संरचना को देखने पर,इसका आकार त्रिकोणीय पिरामिडी होता है।
अमोनिया में $N$ परमाणु $sp^3$ संकरित होता है,जिसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) और तीन आबंध इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन युग्म की ज्यामिति चतुष्फलकीय और आणविक ज्यामिति त्रिकोणीय पिरामिडी होती है।

(A) मीथेन अणु $(CH_4)$ में,केंद्रीय कार्बन परमाणु $sp^{3}$ संकरित होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,चार आबंधी इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण को कम करने के लिए अंतरिक्ष में इस प्रकार व्यवस्थित होते हैं कि इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय हो जाती है,जिसमें आबंध कोण $109.5^{\circ}$ होता है।

(B) $H_2S$ का बंध कोण लगभग $92^{\circ}$ होता है। इसका कारण यह है कि केंद्रीय परमाणु $S$,$H$ परमाणुओं के साथ बंध बनाने के लिए लगभग शुद्ध $p$-कक्षकों का उपयोग करता है,क्योंकि $S$ और $H$ के बीच विद्युत ऋणात्मकता का अंतर बहुत कम है,जिससे संकरण नगण्य होता है। इसके विपरीत,$NH_3$ $(107^{\circ})$,$H_2O$ $(104.5^{\circ})$,और $CH_4$ $(109.5^{\circ})$ में इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच प्रतिकर्षण के कारण $sp^3$ संकरण होता है और बंध कोण अधिक होता है।

(B) $PF_5$ अणु में केंद्रीय फास्फोरस परमाणु के चारों ओर $5$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं।
यह $sp^3d$ संकरण को दर्शाता है।
इसलिए,$PF_5$ अणु की ज्यामिति त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय होती है।

(B) $SO_3$ में,केंद्रीय सल्फर परमाणु $sp^2$ संकरित है।
सल्फर परमाणु पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$sp^2$ संकरण और शून्य एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म वाले अणु की ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय होती है।

(D) $N_2O$ में $22$ इलेक्ट्रॉन होते हैं और इसकी संरचना रैखिक होती है।
$CO_2$ में $22$ इलेक्ट्रॉन होते हैं और इसकी संरचना भी रैखिक होती है।
अतः दोनों आइसोइलेक्ट्रॉनिक और समान संरचना वाले हैं।

(C) नाइट्रिक एसिड $(HNO_3)$ की संरचना समतलीय होती है क्योंकि केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु $sp^2$ संकरित होता है,जिसके परिणामस्वरूप नाइट्रोजन परमाणु के चारों ओर त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति बनती है।
$H_2SO_4$ में सल्फर परमाणु के चारों ओर चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है।
$H_2O$ की ज्यामिति मुड़ी हुई ($V$-आकार) होती है।
$CCl_4$ की ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।
अतः,$HNO_3$ वह यौगिक है जिसमें समतलीय सममिति होती है।

(A) अणु की ज्यामिति केंद्रीय परमाणु के चारों ओर आबंध युग्मों और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है।
$SnCl_2$ में केंद्रीय $Sn$ परमाणु के पास $2$ आबंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति मुड़ी हुई या $V$-आकार की होती है।
$HCl$ एक द्वि-परमाणुक अणु है और यह रैखिक होता है।
$CO_2$ में केंद्रीय $C$ परमाणु के पास $2$ द्वि-आबंध होते हैं और कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होता है,जिसके परिणामस्वरूप यह रैखिक ज्यामिति $(O=C=O)$ प्रदर्शित करता है।
$HgCl_2$ में केंद्रीय $Hg$ परमाणु के पास $2$ आबंध युग्म होते हैं और कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होता है,जिसके परिणामस्वरूप यह रैखिक ज्यामिति $(Cl-Hg-Cl)$ प्रदर्शित करता है।
अतः,दिए गए विकल्पों में से $SnCl_2$ ही एकमात्र गैर-रैखिक यौगिक है।

(C) $CCl_4$,$SiCl_4$,और $CF_4$ में केंद्रीय परमाणु का संकरण $sp^3$ है,जिसके परिणामस्वरूप चतुष्फलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$SF_4$ में,सल्फर परमाणु के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह फ्लोरीन परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) रखता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$4$ बंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण इसका संकरण $sp^3d$ होता है और इसका आकार 'सी-सॉ' (see-saw) होता है,न कि चतुष्फलकीय।

(C) आकृति निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु पर संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या देखते हैं:
$1$. $NO_3^-$: केंद्रीय $N$ परमाणु $sp^2$ संकरण और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ त्रिकोणीय समतलीय आकृति बनाता है।
$2$. $H_2O$: केंद्रीय $O$ परमाणु $sp^3$ संकरण और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ मुड़ी हुई (bent) आकृति बनाता है।
$3$. $H_3O^{+}$: केंद्रीय $O$ परमाणु $sp^3$ संकरण और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ पिरामिडल आकृति बनाता है।
$4$. $NH_4^+$: केंद्रीय $N$ परमाणु $sp^3$ संकरण और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ चतुष्फलकीय (tetrahedral) आकृति बनाता है।
अतः,सही उत्तर $H_3O^{+}$ है।

(B) $NO_2^+$ में केंद्रीय परमाणु का संकरण $sp$ है,जिसके परिणामस्वरूप $180^{\circ}$ के बंध कोण के साथ रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।
$SO_2$ में $sp^2$ संकरण और मुड़ा हुआ (bent) आकार होता है।
$NO_2^-$ में $sp^2$ संकरण और मुड़ा हुआ आकार होता है।
$SCl_2$ में $sp^3$ संकरण और मुड़ा हुआ आकार होता है।

(A) . समूह $15$ के हाइड्राइडों में,समूह में ऊपर से नीचे जाने पर केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटने के कारण आबंध कोण घटता है। आबंध कोण का क्रम $NH_3 (107.8^{\circ}) > PH_3 (93.6^{\circ}) > AsH_3 (91.8^{\circ}) > SbH_3 (91.3^{\circ}) > BiH_3 (90^{\circ})$ है। अतः,$PH_3$ में आबंध कोण $NH_3$ की तुलना में बहुत कम होता है।

(B) $NH_4^+$ में केंद्रीय परमाणु का संकरण $sp^3$ है,जो चतुष्फलकीय ज्यामिति के अनुरूप है।
$CO_3^{2-}$ में $sp^2$ संकरण के कारण इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय होती है।
$K_4[Fe(CN)_6]$ एक अष्टफलकीय संकुल है।
अतः,$NH_4^+$ सही उत्तर है।

(B) $BF_3$ में केंद्रीय बोरॉन परमाणु $sp^2$ संकरण दर्शाता है।
इसमें केंद्रीय परमाणु के चारों ओर तीन बंध युग्म और शून्य एकाकी युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,यह व्यवस्था $120^{\circ}$ के बंध कोण के साथ त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति प्रदान करती है।

(A) समूह $16$ के तत्वों के हाइड्राइड में समूह में नीचे जाने पर बंध कोण घटता है,क्योंकि केंद्रीय परमाणु का आकार बढ़ता है और उसकी विद्युत ऋणात्मकता कम होती है।
बंध कोण इस प्रकार हैं: $H_2O$ $(104.5^\circ)$,$H_2S$ $(92.1^\circ)$,$H_2Se$ $(91^\circ)$,और $H_2Te$ $(90^\circ)$।
अतः,न्यूनतम बंध कोण $H_2Te$ में होता है।

(D) दी गई प्रजातियों का संकरण और संरचना इस प्रकार है:
$1$. $NH_4^+$: केंद्रीय परमाणु $N$ में $4$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म हैं। यह $sp^3$-संकरित है और इसकी संरचना चतुष्फलकीय है।
$2$. $SO_4^{2-}$: केंद्रीय परमाणु $S$ में $4$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म हैं। यह $sp^3$-संकरित है और इसकी संरचना चतुष्फलकीय है।
चूंकि दोनों प्रजातियों का संकरण और ज्यामिति समान है,इसलिए उनकी संरचना समान है। अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(A) $IF_7$ में $sp^3d^3$ संकरण होता है और इसकी ज्यामिति पंचकोणीय द्विपिरामिडीय होती है।
इस संरचना में,भूमध्यरेखीय बंध कोण $72^o$ होते हैं,जो दिए गए अणुओं में सबसे छोटा है।
$CH_4$ का बंध कोण $109.5^o$,$BeF_2$ का $180^o$ और $BF_3$ का $120^o$ होता है।

(B) ज्यामिति निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु पर संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) देखते हैं:
$1$. $CO_2$: केंद्रीय $C$ परमाणु $sp$ संकरित है और इसमें $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं,जिसके परिणामस्वरूप रैखिक आकार होता है।
$2$. $ClO_2$: केंद्रीय $Cl$ परमाणु में $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $O$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म और $1$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन ($sp^3$ संकरण) होता है,जिसके परिणामस्वरूप मुड़ा हुआ (bent) या $V$-आकार होता है।
$3$. $I_3^-$: केंद्रीय $I$ परमाणु में $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म और $2$ बंध युग्म ($sp^3d$ संकरण) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप रैखिक ज्यामिति होती है।
अतः,$ClO_2$ रैखिक नहीं है।

(A) ज्यामिति निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक प्रजाति के लिए संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या की गणना करते हैं:
$1$. $SCl_4$: सल्फर के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। यह $Cl$ के साथ $4$ बंध बनाता है और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है। स्टेरिक संख्या $5$ ($sp^3d$ संकरण) है,जिसके परिणामस्वरूप सी-सॉ (see-saw) ज्यामिति प्राप्त होती है।
$2$. $SO_4^{2-}$: सल्फर के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं,साथ ही आवेश से $2$ इलेक्ट्रॉन। यह $O$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। स्टेरिक संख्या $4$ ($sp^3$ संकरण) है,जिसके परिणामस्वरूप चतुष्फलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$3$. $Ni(CO)_4$: निकेल $0$ ऑक्सीकरण अवस्था में है $(3d^8 4s^2)$। $CO$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो इलेक्ट्रॉनों के युग्मन का कारण बनता है। संकरण $sp^3$ है,जिसके परिणामस्वरूप चतुष्फलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$4$. $NiCl_4^{2-}$: निकेल $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था में है $(3d^8)$। $Cl^-$ एक दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है,इसलिए कोई युग्मन नहीं होता है। संकरण $sp^3$ है,जिसके परिणामस्वरूप चतुष्फलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः,$SCl_4$ एकमात्र ऐसी प्रजाति है जो चतुष्फलकीय नहीं है।

(B) $IF_7$ अणु में केंद्रीय आयोडीन परमाणु $sp^3d^3$ संकरण दर्शाता है।
केंद्रीय आयोडीन परमाणु के चारों ओर $7$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,यह व्यवस्था पंचकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति में परिणत होती है।

(B) सही उत्तर है।
$SO_2$ अणु $sp^2$ संकरण दर्शाता है और सल्फर परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण इसकी संरचना मुड़ी हुई (bent) होती है।
$CO_2$,$BeCl_2$ और $C_2H_2$ तीनों रैखिक ज्यामिति प्रदर्शित करते हैं।

(A) $PCl_3$ में,केंद्रीय $P$ परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है।
इसमें $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण इसकी ज्यामिति $NH_3$ की तरह पिरामिडीय होती है।

(C) एक नियमित अष्टफलकीय अणु में,केंद्रीय परमाणु $M$ अष्टफलक के कोनों पर स्थित छह $X$ परमाणुओं से घिरा होता है।
इन छह स्थितियों में परमाणुओं के तीन जोड़े होते हैं जो एक-दूसरे के बिल्कुल विपरीत दिशा में होते हैं।
प्रत्येक ऐसा जोड़ा $180^{\circ}$ के बंध कोण के साथ एक रैखिक $X-M-X$ बंध बनाता है।
इसलिए,$180^{\circ}$ पर ऐसे $3$ $X-M-X$ बंध होते हैं।

(C) बंध कोणों को निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक अणु के संकरण और आणविक ज्यामिति का विश्लेषण करते हैं:
$1$. $H_2S$: केंद्रीय परमाणु $S$ के पास दो बंध युग्म और दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण,बंध कोण चतुष्फलकीय कोण से काफी कम होकर लगभग $92.6^o$ हो जाता है।
$2$. $NH_3$: केंद्रीय परमाणु $N$ के पास तीन बंध युग्म और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है। एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण घटकर लगभग $107^o$ हो जाता है।
$3$. $SiH_4$: केंद्रीय परमाणु $Si$ का संकरण $sp^3$ है और इसमें चार बंध युग्म हैं,जो $109^o 28'$ के बंध कोण के साथ एक आदर्श चतुष्फलकीय ज्यामिति प्रदान करता है।
$4$. $BF_3$: केंद्रीय परमाणु $B$ का संकरण $sp^2$ है और इसमें तीन बंध युग्म हैं,जो $120^o$ के बंध कोण के साथ त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति प्रदान करता है।
अतः,बंध कोणों का सही क्रम (सबसे छोटा पहले) $H_2S < NH_3 < SiH_4 < BF_3$ $(92.6^o < 107^o < 109^o 28' < 120^o)$ है।

(A) सही उत्तर $(A)$ है।
$PCl_3$ अणु में,केंद्रीय फास्फोरस परमाणु $sp^3$ संकरित होता है।
इसमें तीन बंध युग्म (bond pairs) और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
इस एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार अणु की ज्यामिति पिरामिडीय होती है।
इसके विपरीत,$SO_3$,$CO_3^{2-}$ और $NO_3^-$ सभी त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) ज्यामिति रखते हैं।

(A) $CO_3^{2-}$ को छोड़कर,अन्य विकल्प $CO_2$,$CS_2$,और $BeCl_2$ में $sp$ संकरण होता है और वे रेखीय संरचना प्रदर्शित करते हैं।
$CO_3^{2-}$ में $sp^2$ संकरण होता है और यह त्रिकोणीय समतलीय संरचना प्रदर्शित करता है,जो कि गैर-रेखीय है।

(A) संरचनाएं इस प्रकार हैं:
$NO_2^+$: $[O=N=O]^+$
$NCO^-$: $[N \equiv C-O]^-$
$CS_2$: $S=C=S$
$CS_2$ में,केंद्रीय कार्बन परमाणु $sp$-संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति रैखिक होती है।
$NCO^-$ और $NO_2^+$ दोनों $CS_2$ के साथ आइसोइलेक्ट्रॉनिक हैं (प्रत्येक में $16$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं),इसलिए वे भी रैखिक ज्यामिति प्रदर्शित करते हैं।

(C) अणु की ज्यामिति केंद्रीय परमाणु के चारों ओर बंध युग्मों और एकाकी युग्मों की संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है।
$CH_4$ में $4$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप चतुष्फलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$CCl_4$ में $4$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप भी चतुष्फलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः,समान ज्यामिति वाला युग्म $CH_4$ और $CCl_4$ है।

(B) $NH_3$ में,केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु के पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $3$ हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ $3$ सहसंयोजक बंध बनाता है,जिससे नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी युग्म (lone pair) शेष रह जाता है।
$CH_4$ में $0$,$H_2O$ में $2$ और $HF$ में $3$ एकाकी युग्म होते हैं।
अतः,सही विकल्प $(B)$ है।

(A) $PH_3$ में,फास्फोरस परमाणु $sp^3$ संकरित होता है,लेकिन तीन $P-H$ बंध फास्फोरस के $p$-कक्षकों और हाइड्रोजन के $s$-कक्षकों के अतिव्यापन से बनते हैं।
फास्फोरस परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति और महत्वपूर्ण संकरण की कमी के कारण,बंध कोण $90^o$ के बहुत करीब होता है।
$PH_3$ में वास्तविक $H-P-H$ बंध कोण लगभग $93^o$ है।

(B) $BF_3$ अणु में,केंद्रीय बोरॉन परमाणु $sp^2$ संकरित होता है,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय होती है।
इसलिए,$BF_3$ के सभी परमाणु एक ही तल में स्थित होते हैं।

(C) दिए गए अणुओं के लिए आबंध कोण इस प्रकार हैं:
$BeF_2$: $180^o$ ($sp$ संकरण,रेखीय ज्यामिति)।
$CH_4$: $109^o 28'$ ($sp^3$ संकरण,चतुष्फलकीय ज्यामिति)।
$NH_3$: $107^o$ ($sp^3$ संकरण,एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म,पिरामिडीय ज्यामिति)।
$H_2O$: $104.5^o$ ($sp^3$ संकरण,दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म,कोणीय ज्यामिति)।
$H_2O$ में ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण,$lp-lp$ प्रतिकर्षण $NH_3$ में $lp-bp$ प्रतिकर्षण से अधिक होता है,जिसके परिणामस्वरूप दिए गए विकल्पों में सबसे छोटा आबंध कोण प्राप्त होता है। अतः,सही विकल्प $(C)$ है।

(B) $SO_4^{2-}$ में केंद्रीय सल्फर परमाणु के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है।
स्टेरिक संख्या की गणना $\frac{1}{2}(V + M - C + A) = \frac{1}{2}(6 + 0 - 0 + 2) = 4$ के रूप में की जाती है।
चूंकि स्टेरिक संख्या $4$ है,इसलिए संकरण $sp^3$ है।
अतः,$SO_4^{2-}$ आयन की आकृति चतुष्फलकीय है।

(B) $NH_3$ अणु में केंद्रीय परमाणु नाइट्रोजन $(N)$ है,जिसके पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ $3$ सहसंयोजक बंध बनाता है,जिससे नाइट्रोजन परमाणु पर $1$ एकाकी युग्म (lone pair) शेष रह जाता है।
$H_2O$ में,ऑक्सीजन के पास $2$ एकाकी युग्म होते हैं।
$CH_4$ में,कार्बन के पास $0$ एकाकी युग्म होते हैं।
$PCl_5$ में,फास्फोरस के पास $0$ एकाकी युग्म होते हैं।
अतः,सही विकल्प $(B)$ है।

(C) इन अणुओं में बंध कोण केंद्रीय कार्बन परमाणु से जुड़े हैलोजन परमाणुओं की विद्युत ऋणात्मकता पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे हैलोजन परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती है,बंधित इलेक्ट्रॉन युग्म हैलोजन की ओर कम खिंचते हैं,जिसके परिणामस्वरूप केंद्रीय परमाणु के चारों ओर बंध युग्मों के बीच अधिक प्रतिकर्षण होता है।
विद्युत ऋणात्मकता का क्रम: $F > Cl > Br$ है।
इसलिए,हैलोजन की विद्युत ऋणात्मकता घटने पर बंध कोण बढ़ता है।
बंध कोण का क्रम: $CHF_3 < CHCl_3 < CHBr_3$ है।
अतः,$CHBr_3$ में बंध कोण अधिकतम है।

(C) ज्यामिति निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु का संकरण (hybridization) ज्ञात करते हैं:
$1$. $NH_4^+$: $N$ में $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। स्टेरिक संख्या = $0.5 \times (5 + 4 - 1) = 4$ ($sp^3$ संकरण,चतुष्फलकीय)।
$2$. $BF_4^-$: $B$ में $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। स्टेरिक संख्या = $0.5 \times (3 + 4 + 1) = 4$ ($sp^3$ संकरण,चतुष्फलकीय)।
$3$. $XeF_4$: $Xe$ में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। स्टेरिक संख्या = $0.5 \times (8 + 4) = 6$ ($sp^3d^2$ संकरण)। $4$ बंधित युग्मों और $2$ एकाकी युग्मों के साथ,ज्यामिति वर्ग समतलीय होती है।
$4$. $SCl_4$: $S$ में $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। स्टेरिक संख्या = $0.5 \times (6 + 4) = 5$ ($sp^3d$ संकरण)। $4$ बंधित युग्मों और $1$ एकाकी युग्म के साथ,ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) होती है।
अतः,$XeF_4$ की संरचना वर्ग समतलीय है।

(A) दिए गए अणुओं के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$1$. $CO_2$: यह अणु $sp$ संकरण के कारण रेखीय है,जिसका बंध कोण $180^\circ$ है।
$2$. $CH_4$: यह अणु चतुष्फलकीय ज्यामिति और $sp^3$ संकरण के साथ $109.5^\circ$ का बंध कोण रखता है।
$3$. $NH_3$: यह अणु त्रिकोणीय पिरामिडल ज्यामिति और $sp^3$ संकरण के साथ $107^\circ$ का बंध कोण रखता है।
$4$. $H_2O$: यह अणु बेंट ज्यामिति और $sp^3$ संकरण के साथ $104.5^\circ$ का बंध कोण रखता है।
अतः,$CO_2$ में बंध कोण सबसे अधिक है।

(A) $XeF_2$ अणु में केंद्रीय $Xe$ परमाणु के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $F$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध बनाता है और इसमें $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $5$ है,जो $sp^3d$ संकरण को दर्शाती है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण को कम करने के लिए भूमध्यरेखीय स्थितियों पर स्थित होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।

(B) $H_2O$ की संरचना मुड़ी हुई (कोणीय) होती है,जिसका कारण केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु पर मौजूद दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) के बीच का प्रतिकर्षण है,जो $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार आबंध युग्मों पर प्रभाव डालता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।