VSEPR Theory Questions in Hindi

(A) $H_2S$ में,केंद्रीय सल्फर परमाणु $sp^3$ संकरित होता है और इसमें दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति मुड़ी हुई (bent) होती है।
इसके विपरीत,$C_2H_2$ ($sp$ संकरण),$BeH_2$ ($sp$ संकरण),और $CO_2$ ($sp$ संकरण) में केंद्रीय परमाणु $sp$ संकरित होते हैं और कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म न होने के कारण इनकी व्यवस्था रैखिक होती है।

(A) $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,अणु का आकार केंद्रीय परमाणु के चारों ओर मौजूद बंध युग्मों और एकाकी युग्मों की संख्या से निर्धारित होता है।
$BCl_3$: केंद्रीय बोरॉन परमाणु में $3$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $sp^2$ संकरण और त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति होती है।
$NCl_3$: केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु में $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप एकाकी युग्म और बंध युग्मों के बीच प्रतिकर्षण के कारण $sp^3$ संकरण और पिरामिडल ज्यामिति होती है।

(B) $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,जब केंद्रीय परमाणु के संयोजी कोश में $4$ इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,तो यह इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच प्रतिकर्षण को कम करने के लिए $Tetrahedral$ (चतुष्फलकीय) ज्यामिति अपनाता है।
अतः,सही आकृति $Tetrahedral$ है।

(D) आणविक आकृतियों और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों को निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक अणु के लिए केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या की गणना करते हैं:
$1$. $SF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $S$ में $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $(6 - 4) / 2 = 1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म। इसकी आकृति सी-सॉ (see-saw) होती है।
$2$. $CF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $C$ में $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $(4 - 4) / 2 = 0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म। इसकी आकृति चतुष्फलकीय होती है।
$3$. $XeF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $Xe$ में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $(8 - 4) / 2 = 2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म। इसकी आकृति वर्ग समतलीय होती है।
चूंकि तीनों के लिए आकृतियाँ और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या अलग-अलग है,इसलिए विकल्प $D$ सही है।

(A) ज्यामिति निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु के संकरण (hybridization) की गणना करते हैं:
$1$. $CO_3^{2-}$ के लिए: केंद्रीय कार्बन परमाणु $sp^2$ संकरित है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) ज्यामिति प्राप्त होती है।
$2$. $NH_2^-$ के लिए: नाइट्रोजन परमाणु में $2$ बंध युग्म और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिससे $sp^3$ संकरण और मुड़ी हुई (bent) ज्यामिति प्राप्त होती है।
$3$. $PCl_3$ के लिए: फास्फोरस परमाणु में $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिससे $sp^3$ संकरण और त्रिकोणीय पिरामिडीय (trigonal pyramidal) ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः,केवल $CO_3^{2-}$ समतलीय है।

(B) $H_2S$ में,केंद्रीय परमाणु $S$ तीसरे आवर्त में है और $H_2O$ में $O$ की तुलना में इसका परमाणु आकार बड़ा है।
$S$ के बड़े आकार के कारण,$S-H$ बंध लगभग शुद्ध $p$-कक्षकों द्वारा बनते हैं जिनमें बहुत कम संकरण होता है।
परिणामस्वरूप,$H_2S$ में बंध कोण लगभग $92^\circ$ होता है,जो $90^\circ$ के बहुत करीब है।

(A) $H_2O$ में,ऑक्सीजन परमाणु $sp^3$ संकरण से गुजरता है,जो आदर्श रूप से $109.5^{\circ}$ के बंध कोण के साथ चतुष्फलकीय ज्यामिति देता है।
हालाँकि,ऑक्सीजन परमाणु पर दो लोन पेयर की उपस्थिति दो $O-H$ बॉन्ड पेयर पर तीव्र प्रतिकर्षण डालती है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,प्रतिकर्षण का क्रम $lp-lp > lp-bp > bp-bp$ होता है।
तीव्र $lp-lp$ प्रतिकर्षण के कारण,बंध कोण आदर्श $109.5^{\circ}$ से घटकर $104.5^{\circ}$ हो जाता है।

(C) $NH_3$ में,केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु के पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $3$ हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ $3$ सहसंयोजक बंध (आबंध युग्म) बनाता है और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है।
अतः,$NH_3$ में नाइट्रोजन परमाणु के पास $3$ आबंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होता है।

(A) बंध कोण केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता और आसपास के परमाणुओं के आकार पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे हम समूह $16$ में $O$ से $Te$ की ओर नीचे जाते हैं,केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता कम होती जाती है।
परिणामस्वरूप,बंध युग्म केंद्रीय परमाणु से दूर चले जाते हैं और बंध कोण कम हो जाता है।
अतः,सही क्रम $H_2O (104.5^{\circ}) > H_2S (92.1^{\circ}) > H_2Se (91^{\circ}) > H_2Te (90^{\circ})$ है।

(C) $NH_3$,$PH_3$ और $PCl_3$ में,केंद्रीय परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
$BF_3$ में,केंद्रीय बोरॉन परमाणु के पास $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो तीनों फ्लोरीन परमाणुओं के साथ बंध बनाने में उपयोग हो जाते हैं।
अतः,$BF_3$ में केंद्रीय परमाणु पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं होता है।

(A) $BrF_3$ में,केंद्रीय परमाणु $Br$ के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $3$ $Br-F$ आबंध बनाता है और इसमें $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिससे कुल $5$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($sp^3d$ संकरण) प्राप्त होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एकाकी युग्म-एकाकी युग्म प्रतिकर्षण और एकाकी युग्म-आबंध युग्म प्रतिकर्षण को कम करने के लिए त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म निरक्षीय स्थितियों को प्राथमिकता देते हैं।
दोनों एकाकी युग्मों को निरक्षीय स्थितियों पर रखने से,$90^{\circ}$ के एकाकी युग्म-एकाकी युग्म अंतःक्रियाओं से बचा जा सकता है,जो अणु में कुल प्रतिकर्षण को काफी कम कर देता है।

(D) $NH_3$ में केंद्रीय परमाणु नाइट्रोजन $(N)$ है,जिसके पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $3$ हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ $3$ सहसंयोजक बंध बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म शेष रहता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$1$ एकाकी युग्म और $3$ बंध युग्मों की उपस्थिति के कारण इसका संकरण $sp^3$ होता है और ज्यामिति विकृत चतुष्फलकीय होती है।
एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण के कारण,बंध कोण $109.5^{\circ}$ से घटकर $107^{\circ}$ हो जाता है,जिसके परिणामस्वरूप इसकी आकृति पिरामिडीय होती है।

(B) समूह $15$ के तत्वों के हाइड्राइड में,जैसे-जैसे केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती है,बंध कोण कम होता जाता है $(NH_3 > PH_3 > AsH_3)$।
$H_2O$ के लिए,बंध कोण लगभग $104.5^\circ$ (या $105^\circ$) है,जो $NH_3$ $(107^\circ)$ के बंध कोण से छोटा है।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में $NH_3$ का बंध कोण सबसे बड़ा है।

(C) $NH_3$ में $sp^3$ संकरण उपस्थित होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण $lp-bp$ प्रतिकर्षण होता है।
यह प्रतिकर्षण $bp-bp$ प्रतिकर्षण से अधिक होता है,जिसके कारण बंध कोण आदर्श चतुष्फलकीय कोण $109^o 28'$ से घटकर $106^o 45'$ हो जाता है।

(B) $NH_3$ की संरचना पिरामिडल होती है क्योंकि नाइट्रोजन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) मौजूद होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एक एकाकी युग्म और तीन आबंध युग्मों की उपस्थिति के कारण इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय पिरामिडल होती है।

(C) $SiF_4$ में केंद्रीय सिलिकॉन परमाणु के $sp^3$ संकरण के कारण इसकी ज्यामिति समचतुष्फलकीय होती है।
$SF_4$ में केंद्रीय सल्फर परमाणु के $sp^3d$ संकरण और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण इसकी ज्यामिति विकृत चतुष्फलकीय या सी-सॉ (see-saw) होती है।
अतः,$SiF_4$ और $SF_4$ समसंरचनात्मक नहीं हैं।

(D) बंध कोण केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता और आसपास के परमाणुओं के आकार पर निर्भर करता है।
$NH_3$ और $PH_3$ में,बंध कोण क्रमशः $107^\circ$ और $93^\circ$ हैं।
$H_2O$ और $H_2Se$ में,बंध कोण क्रमशः $104.5^\circ$ और $91^\circ$ हैं।
जैसे-जैसे समूह में नीचे जाते हैं,केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता कम होती जाती है,जिससे बंध कोण भी कम हो जाता है।
सभी की तुलना करने पर,$H_2Se$ का बंध कोण सबसे छोटा $91^\circ$ है।

(C) समसंरचनात्मक युग्मों की पहचान करने के लिए,हम प्रत्येक प्रजाति के संकरण और ज्यामिति का निर्धारण करते हैं:
$1$. $NF_3$: $N$ का संकरण $sp^3$ है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडल ज्यामिति होती है।
$2$. $H_3O^+$: $O$ का संकरण $sp^3$ है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडल ज्यामिति होती है।
$3$. $NO_3^-$: $N$ का संकरण $sp^2$ है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) ज्यामिति होती है।
$4$. $BF_3$: $B$ का संकरण $sp^2$ है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति होती है।
अतः,समसंरचनात्मक युग्म $[NF_3, H_3O^+]$ (दोनों पिरामिडल) और $[NO_3^-, BF_3]$ (दोनों त्रिकोणीय समतलीय) हैं।
इसलिए,विकल्प $C$ सही है।

(D) $S$ परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण $SF_4$ की आकृति सी-सॉ (see-saw) होती है।
$CF_4$ की ज्यामिति चतुष्फलकीय (tetrahedral) होती है जिसमें $C$ परमाणु पर $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$XeF_4$ की संरचना वर्ग समतलीय (square planar) होती है जिसमें $Xe$ परमाणु पर $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
अतः,आण्विक आकृतियाँ भिन्न हैं,जिनमें क्रमशः $1, 0$ और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।

(A) बंध कोण निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु पर संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या देखते हैं:
$1$. $CO_2$: $sp$ संकरण,रैखिक ज्यामिति,बंध कोण = $180^{\circ}$.
$2$. $CH_4$: $sp^3$ संकरण,चतुष्फलकीय ज्यामिति,बंध कोण = $109.5^{\circ}$.
$3$. $NH_3$: $sp^3$ संकरण,त्रिकोणीय पिरामिडीय ज्यामिति,एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म,बंध कोण = $107^{\circ}$.
$4$. $H_2O$: $sp^3$ संकरण,बेंट (bent) ज्यामिति,दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म,बंध कोण = $104.5^{\circ}$.
$H_2O$ में ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण,एकाकी युग्म-एकाकी युग्म प्रतिकर्षण,एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण से अधिक होता है,जो $H-O-H$ बंध कोण को $104.5^{\circ}$ तक संकुचित कर देता है,जो दिए गए विकल्पों में सबसे छोटा है।

(D) जल के अणु में $H-O-H$ बंध कोण लगभग $104.5^\circ$ (जिसे अक्सर $105^\circ$ के रूप में लिखा जाता है) होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,ऑक्सीजन परमाणु पर मौजूद दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) के कारण यह कोण आदर्श चतुष्फलकीय कोण $109.5^\circ$ से कम हो जाता है।

(A) कार्बन सबऑक्साइड $(C_3O_2)$ की संरचना रेखीय होती है।
इस अणु में, केंद्रीय कार्बन परमाणु $sp$ संकरित होता है, और अंतिम कार्बन परमाणु भी $sp$ संकरित होते हैं।
इसकी संरचना $O=C=C=C=O$ है।
$C-C$ बंध लंबाई $130 \text{ pm}$ है और $C-O$ बंध लंबाई $120 \text{ pm}$ है।

(B) सही क्रम $BCl_3 > PCl_3 > AsCl_3 > BiCl_3$ है।
$BCl_3$ में $sp^2$ संकरण के कारण $120^{\circ}$ के बंध कोण के साथ त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति होती है।
$PCl_3$,$AsCl_3$ और $BiCl_3$ के मामले में,केंद्रीय परमाणु $sp^3$ संकरित होता है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
जैसे-जैसे हम समूह में $P$ से $Bi$ की ओर नीचे जाते हैं,केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता कम हो जाती है,जिससे बंधित इलेक्ट्रॉन युग्म केंद्रीय परमाणु से दूर चले जाते हैं।
परिणामस्वरूप,समूह में नीचे जाने पर बंध कोण कम हो जाता है।

(D) सही विकल्प $(D)$ है। जैसे-जैसे हम समूह $16$ में नीचे जाते हैं,केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती जाती है। परिणामस्वरूप,आबंध युग्मों (bond pairs) के बीच प्रतिकर्षण कम हो जाता है,जिससे बंध कोण घट जाता है।
ये सभी समूह $16$ के तत्वों के हाइड्राइड हैं। यद्यपि केंद्रीय परमाणु $sp^3$ संकरण प्रदर्शित करते हैं (सैद्धांतिक रूप से $109.5^{\circ}$ बंध कोण की अपेक्षा होती है),लेकिन एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) और आबंध युग्म के बीच प्रतिकर्षण के कारण वास्तविक बंध कोण काफी कम हो जाते हैं। जैसे-जैसे $O$ से $Te$ की ओर जाने पर केंद्रीय परमाणु का आकार बढ़ता है,बंध लंबाई बढ़ती है और आबंध युग्मों के बीच प्रतिकर्षण कम हो जाता है,जिसके परिणामस्वरूप $H_2Te$ में बंध कोण न्यूनतम होता है।

(B) $O_2F_2$ और $H_2O_2$ दोनों की संरचना नॉन-प्लेनर (असतलीय) और ओपन-बुक जैसी होती है।
दोनों अणुओं में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु एक-दूसरे से एकल बंध द्वारा जुड़े होते हैं,और प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु आगे एक टर्मिनल परमाणु ($O_2F_2$ में $F$ और $H_2O_2$ में $H$) से जुड़ा होता है।
$O_2F_2$ में द्वितल कोण (dihedral angle) $87.5^{\circ}$ है,जो $H_2O_2$ के द्वितल कोण (गैसीय अवस्था में $111.5^{\circ}$) के समान है।
इसलिए,$O_2F_2$ की आकृति $H_2O_2$ के समान है।

(D) केंद्रीय परमाणु $Xe$ में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$XeF_2$ में,$Xe$ परमाणु $F$ परमाणुओं के साथ $2$ सिग्मा बंध बनाता है और इसमें $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं।
स्टेरिक संख्या $2 + 3 = 5$ है,जो $sp^3d$ संकरण को दर्शाता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण को कम करने के लिए त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति की भूमध्यरेखीय स्थितियों पर कब्जा कर लेते हैं।
इसलिए,अणु की आकृति रैखिक होती है।

(D) सही उत्तर $(D)$ है।
$XeF_4$ में $sp^3d^2$ संकरण होता है जिसमें दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) और चार बंध युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,प्रतिकर्षण को कम करने के लिए दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म अक्षीय स्थितियों पर कब्जा कर लेते हैं,जबकि चार फ्लोरीन परमाणु भूमध्यरेखीय स्थितियों पर स्थित होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति वर्ग समतलीय (square planar) होती है।
$XeF_2$ रेखीय है,$XeO_3F$ चतुष्फलकीय है,और $XeO_2F_2$ की ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) प्रकार की होती है।

(C) $CCl_4$ में,कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण को कम करने के लिए चार $C-Cl$ बंध एक चतुष्फलकीय ज्यामिति में व्यवस्थित होते हैं।
इसलिए,चार क्लोरीन परमाणु एक नियमित चतुष्फलक के चार कोनों पर स्थित होते हैं।

(A) $NH_3$ अणु में,नाइट्रोजन परमाणु एक त्रिकोणीय पिरामिड के शीर्ष पर होता है और तीन हाइड्रोजन परमाणु आधार बनाते हैं।
नाइट्रोजन परमाणु और हाइड्रोजन त्रिभुज के केंद्र से गुजरने वाली $C_3$ अक्ष के चारों ओर अणु को $120^o$ $(360^o / 3)$ के कोण पर घुमाने पर एक समान विन्यास प्राप्त होता है।
अतः,$NH_3$ में तीन-गुना सममिति अक्ष ($C_3$ अक्ष) होती है।

(A) ट्राइमिथाइलएमाइन,$(CH_3)_3N$,की ज्यामिति पिरामिडल होती है।
इस अणु में,केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है।
इसमें तीन आबंध युग्म ($N$-$C$ आबंध) और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार इसकी संरचना त्रिकोणीय पिरामिडल होती है।

(D) $1$. $BF_{3}$ एक त्रिकोणीय समतलीय अणु है जिसका द्विध्रुव आघूर्ण $0$ होता है। यह कथन सही है।
$2$. $B_{2}H_{6}$ (डाइबोरेन) $3c-2e^{-}$ आबंधों के कारण एक इलेक्ट्रॉन-न्यून अणु का उत्कृष्ट उदाहरण है। यह कथन सही है।
$3$. हाइड्रोबोरोनेशन-ऑक्सीकरण में प्रति-मार्कोवनिकोव नियम के अनुसार द्वि-आबंध पर $H$ और $OH$ का सिन-योग होता है। यह कथन सही है।
$4$. $BF_{3}$ की ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय ($sp^{2}$ संकरण) है,जबकि $BrF_{3}$ की ज्यामिति $T$-आकार ($sp^{3}d$ संकरण और दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म) है। अतः,उनका आकार भिन्न है। इसलिए,विकल्प $D$ गलत कथन है।

(D) जल के अणु $(H_2O)$ में,ऑक्सीजन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है। ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की उपस्थिति के कारण,एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण आदर्श चतुष्फलकीय कोण $109.5^\circ$ से घटकर लगभग $104.5^\circ$ (सटीक माप में $104.45^\circ$) हो जाता है।

(A) $NH_3$ अणु में मुख्य घूर्णन अक्ष $120^o$ है।
इसलिए,इस अक्ष को तीन-गुना सममिति अक्ष या ट्रायड अक्ष कहा जाता है।

(A) कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ की संरचना रैखिक होती है,जिसमें केंद्रीय कार्बन परमाणु $sp$ संकरण में होता है।
$HgCl_2$ भी रैखिक ज्यामिति प्रदर्शित करता है,जिसमें मरकरी परमाणु $sp$ संकरण में होता है।
अतः,$HgCl_2$ और $CO_2$ समसंरचनात्मक हैं।

(B) बंध कोण इस प्रकार हैं:
$CH_4$ का बंध कोण $109.5^o$ है।
$NH_3$ का बंध कोण $107^o$ है।
$H_2O$ का बंध कोण $104.5^o$ है।
$H_2S$ का बंध कोण लगभग $92^o$ है।
जैसे-जैसे केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती है,बंध युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण कम हो जाता है,जिससे बंध कोण छोटा हो जाता है। चूंकि $S$ की विद्युत ऋणात्मकता $O$ से कम है,इसलिए $H_2S$ में बंध कोण सबसे कम होता है।

(B) $NH_3$ में $N$ परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म और तीन आबंध युग्मों की उपस्थिति के कारण,अणु की ज्यामिति त्रिकोणीय पिरामिडीय होती है।

(C) $SO_4^{2-}$ में केंद्रीय सल्फर परमाणु $sp^3$ संकरण (hybridization) दर्शाता है।
चूंकि सल्फर परमाणु पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है,इसलिए इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।

(A) संगत यौगिक $NH_3$ में आबंध कोण $107^o$ होता है।
जबकि $PH_3$ में आबंध कोण लगभग $90^o$ होता है।
इसका कारण यह है कि समान संरचना होने के बावजूद,केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता कम होने के कारण आबंध कोण संकुचित हो जाता है और $bp-bp$ प्रतिकर्षण कम हो जाता है।

(D) $XeF_4$ में,केंद्रीय परमाणु $Xe$ का $sp^3d^2$ संकरण होता है।
इसमें $4$ आबंध युग्म और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण इसकी आकृति वर्ग समतलीय (square planar) होती है।

(C) $H_3O^+$ में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है।
इसमें तीन आबंध युग्म (bond pairs) और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय से विकृत होकर $NH_3$ की तरह त्रिकोणीय पिरामिडीय हो जाती है।

(C) जल के अणु $(H_2O)$ में,ऑक्सीजन परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है।
ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की उपस्थिति के कारण,$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार बंध कोण आदर्श चतुष्फलकीय कोण $109.5^o$ से घटकर $104.5^o$ हो जाता है।

(A) $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,अणु का आकार केंद्रीय परमाणु के चारों ओर बंधित और अनाबंधित इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या पर निर्भर करता है।
$BCl_3$ में,केंद्रीय $B$ परमाणु के पास $3$ बंधित युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $sp^2$ संकरण और त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति होती है।
$NCl_3$ में,केंद्रीय $N$ परमाणु के पास $3$ बंधित युग्म और $1$ एकाकी युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप $sp^3$ संकरण और एकाकी युग्म-बंधित युग्म प्रतिकर्षण के कारण पिरामिडल ज्यामिति होती है।

(B) $ICl_2^-$ में,केंद्रीय आयोडीन परमाणु $sp^3d$ संकरण दर्शाता है।
इसमें $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) और $2$ आबंध युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,भूमध्यरेखीय स्थितियों पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण इसकी आणविक ज्यामिति रैखिक होती है।

(B) $BF_3$ में $sp^2$ संकरण है और इसका बंध कोण $120^o$ है।
$CH_4$ में $sp^3$ संकरण है और इसका बंध कोण $109.5^o$ है।
$NH_3$ में $sp^3$ संकरण है और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण इसका बंध कोण $107^o$ है।
$PF_3$ में $sp^3$ संकरण है और इसका बंध कोण लगभग $96^o$ है।
अतः,$BF_3$ में बंध कोण अधिकतम है।

(C) $XeF_4$ में,केंद्रीय परमाणु $Xe$ का $sp^3d^2$ संकरण होता है। इसमें $4$ आबंध युग्म और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं। $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,प्रतिकर्षण को कम करने के लिए दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म अष्टफलकीय ज्यामिति की अक्षीय स्थितियों पर स्थित होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप अणु का आकार वर्ग समतलीय हो जाता है।

(B) $H_2O$ अणु में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु के पास $2$ आबंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म (lone pairs) होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$2$ एकाकी युग्मों की उपस्थिति के कारण प्रतिकर्षण होता है,जो अपेक्षित चतुष्फलकीय ज्यामिति को विकृत करके एक मुड़ी हुई या $V$-आकार की संरचना में बदल देता है,जिसे विकृत चतुष्फलकीय ज्यामिति कहा जाता है।

(C) $SnCl_2$ में,केंद्रीय परमाणु $Sn$ में $sp^2$ संकरण होता है। $Sn$ परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण,इसकी आणविक ज्यामिति कोणीय (bent) होती है।

(D) $NO_3^-$ आयन की लुईस संरचना में एक नाइट्रोजन परमाणु तीन ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
इसमें एक द्वि-आबंध $(N=O)$ और दो एकल आबंध $(N-O)$ होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप कुल $4$ बंध युग्म होते हैं।
ऑक्सीजन परमाणुओं पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं: द्वि-आबंधित ऑक्सीजन पर $2$ एकाकी युग्म होते हैं,और प्रत्येक एकल-आबंधित ऑक्सीजन परमाणु पर $3$ एकाकी युग्म होते हैं।
कुल एकाकी युग्म = $2 + 3 + 3 = 8$।
अतः,इसमें $4$ बंध युग्म और $8$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।

(A) $ClO_3^-$ में,केंद्रीय $Cl$ परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है।
इसमें $3$ आबंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण ज्यामिति चतुष्फलकीय से बदलकर त्रिकोणीय पिरामिडीय हो जाती है।

(D) दिए गए अणुओं के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$CO_2$: $180^\circ$ (रैखिक ज्यामिति)
$CH_4$: $109.5^\circ$ (चतुष्फलकीय ज्यामिति)
$NH_3$: $107^\circ$ (पिरामिडीय ज्यामिति,एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण)
$H_2O$: $104.5^\circ$ (कोणीय ज्यामिति,दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण)
अतः,सही क्रम $CO_2 > CH_4 > NH_3 > H_2O$ है।