VSEPR Theory Questions in Hindi

(C) $OF_2$ अणु में,ऑक्सीजन परमाणु दो फ्लोरीन परमाणुओं के साथ दो एकल सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़ा होता है।
अतः,इसमें $2$ आबंध युग्म हैं।
प्रत्येक फ्लोरीन परमाणु के पास $3$ एकाकी युग्म ($6$ इलेक्ट्रॉन) होते हैं और ऑक्सीजन परमाणु के पास $2$ एकाकी युग्म ($4$ इलेक्ट्रॉन) होते हैं।
कुल एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या = $(3 \times 2) + 4 = 6 + 4 = 10$ इलेक्ट्रॉन।

(A) $NH_3$ में,नाइट्रोजन परमाणु $sp^3$ संकरण दर्शाता है। नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण,इसकी आणविक ज्यामिति पिरामिडल होती है।

(A) $SF_2Cl_2$ में,केंद्रीय सल्फर परमाणु के पास $5$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($4$ आबंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म) होते हैं,जो $sp^3d$ संकरण दर्शाते हैं। $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति में एक एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण अणु की आकृति सीसॉ (Seesaw) होती है।

(C) दिए गए अणुओं के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$NH_3$: $107^o$ (एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण)
$BeF_2$: $180^o$ (रैखिक ज्यामिति)
$H_2O$: $104.5^o$ (दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों के कारण)
$CH_4$: $109.5^o$ (चतुष्फलकीय ज्यामिति)
इन मानों की तुलना करने पर,$H_2O$ में सबसे छोटा बंध कोण $104.5^o$ है।

(B) $O_2F_2$ की संरचना $H_2O_2$ के समान होती है। ऑक्सीजन परमाणुओं पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की उपस्थिति के कारण दोनों अणु एक गैर-समतलीय (non-planar),खुली किताब जैसी संरचना प्रदर्शित करते हैं।

(D) सभी दिए गए अणु $sp^3$ संकरण में हैं। $NH_3$ और $PH_3$ में एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) है,जबकि $H_2O$ और $H_2S$ में दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं।
जैसे-जैसे एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या बढ़ती है,प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण कम हो जाता है।
$H_2O$ और $H_2S$ की तुलना करने पर,$O$ की विद्युत ऋणात्मकता $S$ से अधिक है।
$H_2S$ में बंध इलेक्ट्रॉन युग्म केंद्रीय परमाणु से दूर होते हैं,जिससे प्रतिकर्षण कम होता है,जिसके परिणामस्वरूप इसका बंध कोण $H_2O$ $(104.5^o)$ की तुलना में छोटा,लगभग $92^o$ होता है।

(D) $NO_2^+$ की ज्यामिति रैखिक है और इसका बंध कोण $180^\circ$ है।
$NO_3^-$ की ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय है और इसका बंध कोण $120^\circ$ है।
$NO_2$ मुड़ी हुई (bent) संरचना रखता है और इसका बंध कोण लगभग $134^\circ$ है।
$NO_2^-$ मुड़ी हुई (bent) संरचना रखता है और इसका बंध कोण लगभग $115^\circ$ है।
अतः,$NO_2^+$ में बंध कोण अधिकतम है।

(D) $BrF_3$ अणु में,केंद्रीय $Br$ परमाणु के पास $2$ एकाकी युग्म (lone pairs) और $3$ आबंध युग्म (bond pairs) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $T$-आकार की ज्यामिति प्राप्त होती है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एकाकी युग्म अपने बीच और आबंध युग्मों के साथ प्रतिकर्षण को कम करने के लिए भूमध्यरेखीय स्थितियों पर कब्जा कर लेते हैं।
भूमध्यरेखीय एकाकी युग्म $lp-lp$ (एकाकी युग्म-एकाकी युग्म) और $lp-bp$ (एकाकी युग्म-आबंध युग्म) दोनों प्रतिकर्षणों को न्यूनतम करते हैं।

(B) यह निर्धारित करने के लिए कि प्रजातियां समसंरचनात्मक हैं या नहीं,हम उनके संकरण और ज्यामिति की जांच करते हैं:
$1$. $PF_6^-$ ($sp^3d^2$,अष्टफलकीय) और $SF_6$ ($sp^3d^2$,अष्टफलकीय) समसंरचनात्मक हैं।
$2$. $SiF_4$ ($sp^3$,चतुष्फलकीय) और $SF_4$ ($sp^3d$,सी-सॉ) समसंरचनात्मक नहीं हैं।
$3$. $IO_3^-$ ($sp^3$,पिरामिडल) और $XeO_3$ ($sp^3$,पिरामिडल) समसंरचनात्मक हैं।
$4$. $BH_4^-$ ($sp^3$,चतुष्फलकीय) और $NH_4^+$ ($sp^3$,चतुष्फलकीय) समसंरचनात्मक हैं।
अतः,$SiF_4$ और $SF_4$ का युग्म समसंरचनात्मक नहीं है।

(A) $XeF_2$ में $sp^3d$ संकरण होता है और केंद्रीय परमाणु पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होने के कारण इसकी ज्यामिति रेखीय होती है।
$IF_2^-$ में भी $sp^3d$ संकरण होता है और केंद्रीय परमाणु पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होने के कारण इसकी ज्यामिति भी रेखीय होती है।
अतः,$XeF_2$ और $IF_2^-$ दोनों की संरचना समान (रेखीय) है।

(C) बंध कोण का सही घटता क्रम $NO_2^+ > NO_2 > NO_2^-$ है।
$1$. $NO_2^+$ एक $sp$ संकरण वाला रैखिक अणु है और इसका बंध कोण $180^{\circ}$ है। केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है।
$2$. $NO_2$ में नाइट्रोजन परमाणु पर एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है,जो एकाकी युग्म की तुलना में कम प्रतिकर्षण करता है,जिसके परिणामस्वरूप इसका बंध कोण लगभग $134^{\circ}$ होता है।
$3$. $NO_2^-$ में नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जो आबंधी युग्मों पर मजबूत प्रतिकर्षण डालता है,जिससे बंध कोण घटकर लगभग $115^{\circ}$ हो जाता है।

(A) समूह $15$ के तत्वों के हाइड्राइड में बंध कोण केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे समूह में ऊपर से नीचे जाने पर केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती है $(N > P > As > Sb)$,बंध युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण कम हो जाता है।
परिणामस्वरूप,समूह में नीचे जाने पर बंध कोण घटता है।
अतः,बंध कोण के घटने का सही क्रम $NH_3 (107.8^{\circ}) > PH_3 (93.6^{\circ}) > AsH_3 (91.8^{\circ}) > SbH_3 (91.3^{\circ})$ है।

(D) $Xe$ परमाणु के संयोजी कोश में $8$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$XeF_2$ में $2$ इलेक्ट्रॉन आबंधन में उपयोग होते हैं,जिससे $6$ इलेक्ट्रॉन शेष बचते हैं जो $3$ एकाकी युग्म बनाते हैं।
$XeF_4$ में $4$ इलेक्ट्रॉन आबंधन में उपयोग होते हैं,जिससे $4$ इलेक्ट्रॉन शेष बचते हैं जो $2$ एकाकी युग्म बनाते हैं।
$XeF_6$ में $6$ इलेक्ट्रॉन आबंधन में उपयोग होते हैं,जिससे $2$ इलेक्ट्रॉन शेष बचते हैं जो $1$ एकाकी युग्म बनाते हैं।
अतः,$XeF_2$,$XeF_4$ और $XeF_6$ में एकाकी युग्मों की संख्या क्रमशः $3, 2, 1$ है।

(C) बंध कोण निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु के संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (लोन पेयर) की संख्या का विश्लेषण करते हैं:

यौगिक	संकरण	लोन पेयर	बंध कोण
$H_2S$	$sp^3$	$2$	$\approx 92.2^o$
$NH_3$	$sp^3$	$1$	$\approx 107^o$
$SiH_4$	$sp^3$	$0$	$109.5^o$
$BF_3$	$sp^2$	$0$	$120^o$

जैसे-जैसे लोन पेयर की संख्या बढ़ती है,प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण कम हो जाता है।
अतः,सही क्रम $H_2S < NH_3 < SiH_4 < BF_3$ है।

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

(D) केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या ज्ञात करने के लिए सूत्र: $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (V - M - C + A)$.
$A) [ClO_3]^-$: केंद्रीय $Cl$ $(V=7)$,$O$ द्विसंयोजक है $(M=0)$,$A=1$. $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (7 - 0 - 0 + 1) = 1$ एकाकी युग्म.
$B) XeF_4$: केंद्रीय $Xe$ $(V=8)$,$F$ एकसंयोजक है $(M=4)$. $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (8 - 4) = 2$ एकाकी युग्म.
$C) SF_4$: केंद्रीय $S$ $(V=6)$,$F$ एकसंयोजक है $(M=4)$. $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (6 - 4) = 1$ एकाकी युग्म.
$D) [I_3]^-$: केंद्रीय $I$ $(V=7)$,$M=2$,$A=1$. $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (7 - 2 + 1) = 3$ एकाकी युग्म.
अतः,$[I_3]^-$ में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या अधिकतम $(3)$ है।

(B) एथेन $(CH_3-CH_3)$ में,प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है।
वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉन पेयर रिपल्शन $(VSEPR)$ सिद्धांत के अनुसार,एक $sp^3$ संकरित कार्बन परमाणु एक नियमित चतुष्फलक के कोनों की ओर निर्देशित चार सिग्मा बंध बनाता है।
इसलिए,एथेन में प्रत्येक कार्बन परमाणु के चारों ओर की ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।

(C) $1$. $CH_3^+$ में $sp^2$ संकरण और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिससे इसकी आकृति त्रिकोणीय समतलीय होती है।
$2$. $BF_3$ में $sp^2$ संकरण और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिससे इसकी आकृति त्रिकोणीय समतलीय होती है।
$3$. $NH_3$ में $sp^3$ संकरण और नाइट्रोजन परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जो ज्यामिति में विकृति पैदा करता है,जिससे इसकी आकृति पिरामिडल हो जाती है।
$4$. $CH_3^-$ में $sp^3$ संकरण और कार्बन परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिससे इसकी आकृति पिरामिडल होती है।

(A) $H_2S$ में केंद्रीय परमाणु $S$ के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $H$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध युग्म बनाता है और इसके पास $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$2$ एकाकी युग्मों की उपस्थिति के कारण अणु कोणीय ज्यामिति अपनाता है।
$S$ और $H$ के बीच विद्युत ऋणात्मकता में अंतर और कोणीय आकार के कारण,बंध द्विध्रुव एक-दूसरे को निरस्त नहीं करते हैं।
इसलिए,$H_2S$ का द्विध्रुव आघूर्ण शून्य नहीं होता है।

(D) . $H_3O^{+}$ में $sp^3$ संकरण होता है। ऑक्सीजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) और तीन बंधित इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिसके कारण इसकी आकृति त्रिकोणीय पिरामिडीय होती है।

(D) दी गई प्रजातियों के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$NO_2^+$: नाइट्रोजन परमाणु $sp$ संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप $180^\circ$ के बंध कोण के साथ रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।
$NO_2$: नाइट्रोजन परमाणु एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के साथ $sp^2$ संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप लगभग $134^\circ$ के बंध कोण के साथ मुड़ी हुई (bent) ज्यामिति प्राप्त होती है।
$NO_2^-$: नाइट्रोजन परमाणु एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ $sp^2$ संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप लगभग $115^\circ$ के बंध कोण के साथ मुड़ी हुई ज्यामिति प्राप्त होती है।
$NO_3^-$: नाइट्रोजन परमाणु $sp^2$ संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप $120^\circ$ के बंध कोण के साथ त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
इन मानों की तुलना करने पर,$O-N-O$ बंध कोण $NO_2^+$ में अधिकतम है।
अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(D) आइसोइलेक्ट्रॉनिक होने के लिए,कुल संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होनी चाहिए।
$IBr_{2}^{-}$ के लिए: $7 (I) 2 \times 7 (Br) 1 ({\text{आवेश}}) = 22$ संयोजी इलेक्ट्रॉन।
$XeF_{2}$ के लिए: $8 (Xe) 2 \times 7 (F) = 22$ संयोजी इलेक्ट्रॉन।
दोनों प्रजातियों में $22$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं,इसलिए वे आइसोइलेक्ट्रॉनिक हैं।
$IBr_{2}^{-}$ और $XeF_{2}$ दोनों में केंद्रीय परमाणु के चारों ओर $3$ एकाकी युग्म (lone pairs) और $2$ आबंध युग्म (bond pairs) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप एक रैखिक ज्यामिति ($sp^3d$ संकरण) होती है,जिससे वे आइसोस्ट्रक्चरल हो जाते हैं।

(D) $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,बंध कोण केंद्रीय परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या से प्रभावित होते हैं।
$CH_4$ में $0$ एकाकी युग्म,$NH_3$ में $1$ एकाकी युग्म,और $H_2O$ में $2$ एकाकी युग्म होते हैं।
जैसे-जैसे एकाकी युग्मों की संख्या बढ़ती है,एकाकी युग्म और बंध युग्म के बीच प्रतिकर्षण बढ़ता है,जिससे बंध कोण कम हो जाता है।
बंध कोण इस प्रकार हैं:
$CH_4$: $109.5^{\circ}$ $(109^{\circ} 28')$
$NH_3$: $107^{\circ}$
$H_2O$: $104.5^{\circ}$
इन मानों की तुलना करने पर:
$104.5^{\circ} < 107^{\circ} < 109.5^{\circ}$।
कथन $A$ सही है $(104.5^{\circ} < 107^{\circ})$।
कथन $B$ सही है $(109.5^{\circ} > 107^{\circ})$।
कथन $C$ सही है (सभी $90^{\circ}$ से अधिक हैं)।
कथन $D$ गलत है क्योंकि $104.5^{\circ}$,$109.5^{\circ}$ से बड़ा नहीं है।

(C) $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच प्रतिकर्षण का परिमाण इस क्रम में होता है: $lone \ pair - lone \ pair > lone \ pair - bond \ pair > bond \ pair - bond \ pair$.
इसका कारण यह है कि एक $lone \ pair$ केवल एक नाभिक द्वारा आकर्षित होता है,जबकि $bond \ pair$ दो नाभिकों के बीच साझा होता है। परिणामस्वरूप,$lone \ pair$ केंद्रीय परमाणु के चारों ओर अधिक स्थान घेरते हैं,जिससे अधिक प्रतिकर्षण होता है।

(C) दो प्रजातियां आइसोस्ट्रक्चरल होती हैं यदि उनका संकरण और ज्यामिति समान हो।
$A$. हीरा $(C)$ और सिलिकॉन कार्बाइड $(SiC)$ दोनों की संरचना चतुष्फलकीय ($sp^3$ संकरण) होती है।
$B$. $NH_3$ और $PH_3$ दोनों की संरचना त्रिकोणीय पिरामिडल ($sp^3$ संकरण और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म) होती है।
$C$. $XeF_4$ में $sp^3d^2$ संकरण और वर्ग समतलीय ज्यामिति होती है,जबकि $XeO_4$ में $sp^3$ संकरण और चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है। अतः,वे आइसोस्ट्रक्चरल नहीं हैं।
$D$. $SiCl_4$ और $PCl_{4}^{+}$ दोनों में $sp^3$ संकरण और चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है।

(B) आइसोइलेक्ट्रॉनिक प्रजातियों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है और आइसोस्ट्रक्चरल प्रजातियों की ज्यामिति समान होती है।
$1$. इलेक्ट्रॉनों की संख्या की गणना:
$SO_3^{2-}: 16 + (3 \times 8) + 2 = 42 \ e^-$
$ClO_3^-: 17 + (3 \times 8) + 1 = 42 \ e^-$
$CO_3^{2-}: 6 + (3 \times 8) + 2 = 32 \ e^-$
$NO_3^-: 7 + (3 \times 8) + 1 = 32 \ e^-$
$2$. संरचना निर्धारित करना:
$SO_3^{2-}$ और $ClO_3^-$ दोनों में $sp^3$ संकरण है और केंद्रीय परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडल ज्यामिति प्राप्त होती है।
$CO_3^{2-}$ और $NO_3^-$ दोनों में $sp^2$ संकरण है और केंद्रीय परमाणु पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः,$ClO_3^-$ और $SO_3^{2-}$ दोनों आइसोइलेक्ट्रॉनिक $(42 \ e^-)$ और आइसोस्ट्रक्चरल (पिरामिडल) हैं।

(A) बंध कोण का निर्धारण संकरण और केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु पर उपस्थित एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म या अयुग्मित इलेक्ट्रॉन द्वारा किया जाता है:
$1.$ $NO_{2}^{+}$: नाइट्रोजन $sp$ संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप $180^{\circ}$ के बंध कोण के साथ रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।
$2.$ $NO_{3}^{-}$: नाइट्रोजन $sp^{2}$ संकरित है,जिसके परिणामस्वरूप $120^{\circ}$ के बंध कोण के साथ त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$3.$ $NO_{2}$: नाइट्रोजन $sp^{2}$ संकरित है और इसमें एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है,जिसके परिणामस्वरूप लगभग $134^{\circ}$ के बंध कोण के साथ मुड़ी हुई (bent) आकृति प्राप्त होती है।
$4.$ $NO_{2}^{-}$: नाइट्रोजन $sp^{2}$ संकरित है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप लगभग $115^{\circ}$ के बंध कोण के साथ मुड़ी हुई (bent) आकृति प्राप्त होती है।
अतः,अधिकतम बंध कोण $NO_{2}^{+}$ में है।

(B) $sp^2$ संकरण वाली स्पीशीज की आकृति समतलीय त्रिकोणीय होती है।
$NO_3^-$ में,केंद्रीय $N$ परमाणु $sp^2$ संकरित है और उस पर कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं है,जिसके परिणामस्वरूप इसकी ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय होती है।
$N_3^-$,$NO_2^-$ और $CO_2$ में $sp$ संकरण होता है और इनकी आकृति रेखीय होती है।

(D) आइसोस्ट्रक्चरल प्रजातियों को निर्धारित करने के लिए,हम अणुओं के संकरण और ज्यामिति की गणना करते हैं:
$1$. $XeF_2$: केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध बनाता है और इसमें $3$ लोन पेयर होते हैं। स्टेरिक नंबर $2 + 3 = 5$ है,जो $sp^3d$ संकरण के अनुरूप है। $3$ लोन पेयर के भूमध्यरेखीय स्थितियों में होने के कारण,ज्यामिति रैखिक होती है।
$2$. $ICl_2^-$: केंद्रीय परमाणु $I$ के पास $7$ वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं। ऋण आवेश को शामिल करने पर,इसके पास $8$ इलेक्ट्रॉन हैं। यह $Cl$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध बनाता है और इसमें $3$ लोन पेयर होते हैं। स्टेरिक नंबर $2 + 3 = 5$ है,जो $sp^3d$ संकरण के अनुरूप है। $XeF_2$ की तरह,इसकी ज्यामिति भी रैखिक होती है।
$3$. $SbCl_3$: केंद्रीय परमाणु $Sb$ के पास $5$ वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं। यह $Cl$ परमाणुओं के साथ $3$ बंध बनाता है और इसमें $1$ लोन पेयर होता है। स्टेरिक नंबर $3 + 1 = 4$ है,जो $sp^3$ संकरण और पिरामिडल ज्यामिति के अनुरूप है।
$4$. $TeF_2$: केंद्रीय परमाणु $Te$ के पास $6$ वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध बनाता है और इसमें $2$ लोन पेयर होते हैं। स्टेरिक नंबर $2 + 2 = 4$ है,जो $sp^3$ संकरण और $V$-आकार (बेंट) ज्यामिति के अनुरूप है।
इसलिए,$XeF_2$ और $ICl_2^-$ आइसोस्ट्रक्चरल हैं।

(D) आबंध युग्मों और एकाकी युग्मों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक स्पीशीज की लुईस संरचना का विश्लेषण करते हैं:
$1$. $H_2O$: केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु में $2$ आबंध युग्म ($H$ के साथ) और $2$ एकाकी युग्म होते हैं।
$2$. $BF_3$: केंद्रीय बोरॉन परमाणु में $3$ आबंध युग्म ($F$ के साथ) और $0$ एकाकी युग्म होते हैं।
$3$. $NH_2^-$: केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु में $2$ आबंध युग्म ($H$ के साथ) और $2$ एकाकी युग्म होते हैं।
$4$. $PCl_3$: केंद्रीय फास्फोरस परमाणु में $3$ आबंध युग्म ($Cl$ के साथ) और $1$ एकाकी युग्म होता है।
अतः,$PCl_3$ वह स्पीशीज है जिसमें केंद्रीय परमाणु के चारों ओर तीन आबंध युग्म और एक एकाकी युग्म होता है।

(D) जैसे-जैसे एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या बढ़ती है,बंध कोण कम हो जाता है।
$NO_2^+$,$CO_2$ के साथ समइलेक्ट्रॉनिक (isoelectronic) है। यह एक रैखिक आयन है जिसमें केंद्रीय $N$ परमाणु $sp$-संकरण में होता है,जिससे बंध कोण $180^{\circ}$ होता है।
$NO_2^-$ में,$N$ परमाणु $sp^2$-संकरण में होता है। एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,बंध कोण आदर्श $120^{\circ}$ से घटकर लगभग $115^{\circ}$ हो जाता है।
$NO_2$ में,$N$ परमाणु के पास $sp^2$-संकरित कक्षक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है। अयुग्मित इलेक्ट्रॉन के प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण $120^{\circ}$ से बढ़कर लगभग $134^{\circ}$ हो जाता है।
अतः,बंध कोणों का बढ़ता क्रम $NO_2^- < NO_2 < NO_2^+$ $(115^{\circ} < 134^{\circ} < 180^{\circ})$ है।

(C) समसंरचनात्मक होने के लिए,प्रजातियों में समान संकरण और समान ज्यामिति होनी चाहिए।
$(a)$ $SO_{3}^{2-}$ में $sp^{3}$ संकरण (पिरामिडल) है और $NO_{3}^{-}$ में $sp^{2}$ संकरण (त्रिकोणीय समतलीय) है।
$(b)$ $BF_{3}$ में $sp^{2}$ संकरण (त्रिकोणीय समतलीय) है और $NF_{3}$ में $sp^{3}$ संकरण (पिरामिडल) है।
$(c)$ $BrO_{3}^{-}$ में एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ $sp^{3}$ संकरण (पिरामिडल) है और $XeO_{3}$ में भी एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ $sp^{3}$ संकरण (पिरामिडल) है। अतः,वे समसंरचनात्मक हैं।
$(d)$ $SF_{4}$ में $sp^{3}d$ संकरण (सी-सॉ) है और $XeF_{4}$ में $sp^{3}d^{2}$ संकरण (वर्ग समतलीय) है।

(D) सामान्यतः,$AB_5$ अणु $sp^3d$ संकरण के कारण त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय (trigonal bipyramidal) संरचना रखते हैं।
उदाहरण के लिए,$PCl_5$ की ज्यामिति त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय होती है।
अतः,यह कथन कि प्रत्येक $AB_5$ अणु की संरचना वर्गाकार पिरामिडीय होती है,गलत है।

(D) $NO_2^+$ में $N$ परमाणु के $sp$ संकरण के कारण इसकी आकृति रैखिक होती है।
$O_3$,$NO_2^-$,और $SO_2$ तीनों में केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण इनकी आकृति कोणीय (angular) होती है।

(B) $SiCl_4$ में $sp^3$ संकरण और चतुष्फलकीय (tetrahedral) ज्यामिति होती है।
$NH_4^+$,$SO_4^{2-}$,और $PO_4^{3-}$ भी $sp^3$ संकरण और चतुष्फलकीय ज्यामिति प्रदर्शित करते हैं,जो उन्हें $SiCl_4$ के साथ आइसोस्ट्रक्चरल बनाता है।
$SCl_4$ में $sp^3d$ संकरण होता है और $S$ परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होने के कारण इसकी ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) होती है।
अतः,$SCl_4$ $SiCl_4$ के साथ आइसोस्ट्रक्चरल नहीं है।

(D) आबंध कोण निर्धारित करने के लिए,हम संकरण और केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या का विश्लेषण करते हैं:
$1$. $ClO_2^-$: केंद्रीय $Cl$ परमाणु में $2$ एकाकी युग्म और $2$ आबंध युग्म होते हैं। आबंध कोण लगभग $111^\circ$ है।
$2$. $Cl_2O$: केंद्रीय $O$ परमाणु में $2$ एकाकी युग्म और $2$ आबंध युग्म होते हैं। $O$ की तुलना में $Cl$ की कम विद्युत ऋणात्मकता के कारण,आबंध युग्म केंद्रीय परमाणु से दूर होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप आबंध कोण लगभग $110.9^\circ$ होता है।
$3$. $ClO_2$: केंद्रीय $Cl$ परमाणु में $1$ एकाकी युग्म और $2$ आबंध युग्म होते हैं। कम एकाकी युग्मों के कारण,प्रतिकर्षण कम होता है,जिससे आबंध कोण लगभग $117.5^\circ$ हो जाता है।
अतः,आबंध कोण के बढ़ते क्रम का सही विकल्प $ClO_2^- < Cl_2O < ClO_2$ है।

(B) $BF_3$ में $sp^2$ संकरण के कारण त्रिकोणीय समतलीय संरचना होती है,जिसमें सभी $B-F$ बंध समान होते हैं।
$AlF_3$ एक आयनिक यौगिक है जिसमें सभी $Al-F$ बंध समान होते हैं।
$NF_3$ में $sp^3$ संकरण के कारण त्रिकोणीय पिरामिडीय ज्यामिति होती है,जिसमें सभी $N-F$ बंध समान होते हैं।
$ClF_3$ में $sp^3d$ संकरण के कारण $T$-आकार की ज्यामिति होती है,जिसमें दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म भूमध्यरेखीय स्थितियों पर होते हैं। इसके परिणामस्वरूप दो अलग-अलग बंध लंबाई (अक्षीय और भूमध्यरेखीय) होती हैं,जिसका अर्थ है कि सभी बंध समान नहीं हैं।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(D) $XeF_4$ में,ज्यामिति वर्ग समतलीय है जहाँ सममिति के कारण सभी $Xe-F$ बंध समान हैं।
$BF_4^-$ और $SiF_4$ में,ज्यामिति चतुष्फलकीय है,जहाँ चारों बंध समान हैं।
$SF_4$ में,सल्फर परमाणु एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) के साथ $sp^3d$ संकरण करता है,जिसके परिणामस्वरूप 'सी-सॉ' (see-saw) ज्यामिति प्राप्त होती है।
एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,अक्षीय और निरक्षीय $S-F$ बंधों की लंबाई और बंध कोण अलग-अलग होते हैं,जिससे वे असमान हो जाते हैं।

(C) यह निर्धारित करने के लिए कि प्रजातियाँ समसंरचनात्मक हैं या नहीं,हम उनके संकरण और ज्यामिति की जाँच करते हैं:
$1$. $CO_3^{2-}$ और $NO_3^-$: दोनों $sp^2$ संकरण रखते हैं और त्रिकोणीय समतलीय हैं।
$2$. $PCl_4^+$ और $SiCl_4$: दोनों $sp^3$ संकरण रखते हैं और चतुष्फलकीय हैं।
$3$. $PF_5$: $sp^3d$ संकरण,त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति।
$BrF_5$: $sp^3d^2$ संकरण,वर्गाकार पिरामिडीय ज्यामिति।
चूँकि उनकी ज्यामिति भिन्न है,वे समसंरचनात्मक नहीं हैं।
$4$. $AlF_6^{3-}$ और $SF_6$: दोनों $sp^3d^2$ संकरण रखते हैं और अष्टफलकीय हैं।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(C) $NCl_3, PCl_3, AsCl_3$ और $SbCl_3$ की श्रृंखला में,सभी केंद्रीय परमाणु समूह $15$ के हैं और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) रखते हैं।
जैसे-जैसे हम समूह में $N$ से $Sb$ की ओर नीचे जाते हैं,केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता कम हो जाती है और उसका आकार बढ़ जाता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,जैसे-जैसे केंद्रीय परमाणु का आकार बढ़ता है,बंध युग्म (bond pairs) केंद्रीय परमाणु से दूर स्थित होते हैं।
इससे बंध युग्मों के बीच प्रतिकर्षण कम हो जाता है,जिसके परिणामस्वरूप बंध कोण में कमी आती है।
इसलिए,$SbCl_3$ का बंध कोण सबसे छोटा होता है।

(A) केंद्रीय परमाणु $Xe$ (ज़ेनॉन) है,जिसके पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$XeO_2F_2$ में,$Xe$ परमाणु $O$ परमाणुओं के साथ $2$ द्वि-आबंध ($4$ इलेक्ट्रॉन उपयोग किए गए) और $F$ परमाणुओं के साथ $2$ एकल आबंध ($2$ इलेक्ट्रॉन उपयोग किए गए) बनाता है।
आबंधन में प्रयुक्त कुल इलेक्ट्रॉन = $4 + 2 = 6$।
शेष संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या = $8 - 6 = 2$।
ये $2$ इलेक्ट्रॉन $Xe$ परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) बनाते हैं।
अतः,केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $1$ है।

(D) $H_2O$ में ऑक्सीजन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) के कारण प्रतिकर्षण होता है,जिससे बंध कोण लगभग $104.5^o$ होता है।
$O_3$ (ओजोन) में केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण बंध कोण लगभग $117^o$ होता है।
$CO_2$ का बंध कोण $180^o$ होता है क्योंकि इसकी ज्यामिति $sp$ संकरण के कारण रैखिक होती है।
अतः,सही क्रम $H_2O$,$O_3$ और $CO_2$ है।

(D) $(i)$ ड्रैगो के नियम के अनुसार,जैसे-जैसे केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती है,बंध कोण घटता है। अतः,$NH_3 > PH_3 > AsH_3$। सबसे छोटा बंध कोण $AsH_3$ में है।
$(ii)$ $O_3$ में केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जबकि $O_3^+$ में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है। एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण,अयुग्मित इलेक्ट्रॉन-बंध युग्म प्रतिकर्षण से अधिक होता है,जिससे $O_3$ में बंध कोण $O_3^+$ की तुलना में छोटा होता है।
$(iii)$ बेंट के नियम के अनुसार,अधिक विद्युत ऋणात्मक प्रतिस्थापी अधिक $p$-लक्षण वाली कक्षकों को प्राथमिकता देते हैं। $NO_2^-$ में $N-O$ बंध में $O_3$ की तुलना में अधिक $p$-लक्षण होता है। परिणामस्वरूप,$NO_2^-$ में बंध कोण $O_3$ से छोटा होता है।
$(iv)$ $SOF_2$ और $SOCl_2$ में,$S-F$ बंध अधिक ध्रुवीय है और $S-Cl$ बंध की तुलना में अधिक $p$-लक्षण रखता है। बेंट के नियम के अनुसार,बंध कक्षकों का $p$-लक्षण बढ़ने पर बंध कोण घटता है। इसलिए,$SOF_2$ में $X-S-X$ बंध कोण $SOCl_2$ से छोटा होता है।

(C) $PCl_5$ (फास्फोरस पेंटाक्लोराइड) की ज्यामिति त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय (trigonal bipyramidal) होती है।
इस अणु में,केंद्रीय $P$ परमाणु और तीन निरक्षीय (equatorial) $Cl$ परमाणु एक ही तल में स्थित होते हैं।
अतः,एक ही तल में स्थित परमाणुओं की अधिकतम संख्या $4$ ($1$ $P$ परमाणु और $3$ $Cl$ परमाणु) है।

(D) अणुओं की ज्यामिति निर्धारित करने के लिए हम $VSEPR$ सिद्धांत का उपयोग करते हैं:
$1$. $CO_2$ $(O=C=O)$ में केंद्रीय परमाणु पर $2$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप ज्यामिति रेखीय होती है।
$2$. $HCN$ $(H-C \equiv N)$ में केंद्रीय कार्बन परमाणु पर $2$ बंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप ज्यामिति रेखीय होती है।
$3$. $C_2H_2$ $(H-C \equiv C-H)$ में कार्बन परमाणुओं के $sp$ संकरण के कारण ज्यामिति रेखीय होती है।
$4$. $H_2O$ $(H-O-H)$ में केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु पर $2$ बंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म होते हैं। एकाकी युग्मों की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति मुड़ी हुई (bent) या कोणीय (अरेखीय) होती है।

(C) $NH_3$ में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति इसके आकार और संकरण के अनुसार कोण दोनों को प्रभावित करती है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एकाकी युग्म-आबंध युग्म के बीच प्रतिकर्षण,आबंध युग्म-आबंध युग्म के बीच के प्रतिकर्षण से अधिक होता है।
इस प्रतिकर्षण के कारण $H-N-H$ आबंध कोण आदर्श $109.5^{\circ}$ से घटकर $107^{\circ}$ हो जाता है।
परिणामस्वरूप,अणु का आकार चतुष्फलकीय से बदलकर त्रिकोणीय पिरामिडीय हो जाता है।

(A) एक नियमित अष्टफलकीय ज्यामिति में,केंद्रीय परमाणु $M$ के चारों ओर $6$ लिगेंड $X$ एक अष्टफलक के कोनों पर व्यवस्थित होते हैं।
ये $6$ लिगेंड केंद्रीय परमाणु से गुजरने वाली $3$ रैखिक अक्ष बनाते हैं।
प्रत्येक अक्ष में दो $X$ परमाणु होते हैं जो केंद्रीय परमाणु $M$ के सापेक्ष एक-दूसरे से $180^{\circ}$ पर स्थित होते हैं।
इसलिए,$180^{\circ}$ के $3$ $X-M-X$ बंध कोण होते हैं।

(D) समूह $15$ और $16$ के तत्वों के हाइड्राइड्स में बंध कोण समूह में नीचे जाने पर घटता है,क्योंकि केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता कम होती है और आकार बढ़ता है।
समूह $15$ के हाइड्राइड्स $(NH_3, PH_3, AsH_3, SbH_3)$ के लिए,बंध कोण इस प्रकार घटता है: $NH_3 (107^\circ) > PH_3 (93.6^\circ) > AsH_3 (91.8^\circ) > SbH_3 (91.3^\circ)$.
समूह $16$ के हाइड्राइड्स $(H_2O, H_2S, H_2Se, H_2Te)$ के लिए,बंध कोण इस प्रकार घटता है: $H_2O (104.5^\circ) > H_2S (92.1^\circ)$.
दिए गए सभी विकल्पों की तुलना करने पर,$SbH_3$ का बंध कोण सबसे कम (लगभग $91.3^\circ$) है क्योंकि $Sb$ सूचीबद्ध केंद्रीय परमाणुओं में सबसे बड़ा और सबसे कम विद्युत ऋणात्मक परमाणु है,जिसके परिणामस्वरूप बंधन में अधिकतम $p$-कक्षक लक्षण और न्यूनतम बंध कोण होता है।

(A) केंद्रीय परमाणु $Br$ में $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$BrF_3$ में,यह $F$ परमाणुओं के साथ $3$ एकल बंध बनाता है और इसमें $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $3 + 2 = 5$ है,जो त्रिकोणीय द्वि-पिरामिडीय इलेक्ट्रॉन ज्यामिति को दर्शाती है।
प्रतिकर्षण को कम करने के लिए भूमध्यरेखीय स्थितियों पर $2$ एकाकी युग्मों की उपस्थिति के कारण,$BrF_3$ की आणविक आकृति मुड़ी हुई $T$-आकृति होती है।