VSEPR Theory Questions in Hindi

(B) $NO_2^+$ की संरचना रैखिक होती है।
$NO_2^+$ में,नाइट्रोजन परमाणु $sp$ संकरित होता है,जिसके परिणामस्वरूप $180^{\circ}$ का बंध कोण और रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है: $[O=N=O]^+$.
$SO_2$,$NO_2^-$,और $SCl_2$ केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) की उपस्थिति के कारण मुड़े हुए (bent) होते हैं।

(B) $NH_4^+$ में,नाइट्रोजन परमाणु $sp^3$ संकरण में होता है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है,जिसके परिणामस्वरूप इसका बंध कोण $109^\circ 28'$ का चतुष्फलकीय कोण होता है।
$NH_3$ में,एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण बंध कोण घटकर $107^\circ$ हो जाता है।
$PCl_3$ में,केंद्रीय परमाणु के बड़े आकार और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण लगभग $100^\circ$ होता है।
$SCl_2$ में,बंध कोण लगभग $103^\circ$ होता है।
अतः,$NH_4^+$ में बंध कोण अधिकतम है।

(D) $NO_3^-$ आयन में $N$ परमाणु तीन ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
अष्टक नियम और औपचारिक आवेश को संतुष्ट करने के लिए एक द्वि-आबंध और दो एकल आबंध बनते हैं,जिसके परिणामस्वरूप नाइट्रोजन परमाणु के चारों ओर $4$ आबंध युग्म (bond pairs) होते हैं।
नाइट्रोजन की संयोजकता कोश में $5$ इलेक्ट्रॉन होते हैं। $NO_3^-$ में,नाइट्रोजन $4$ आबंध बनाता है (एक द्वि-आबंध और दो एकल आबंध),जिसमें उसके सभी $5$ संयोजकता इलेक्ट्रॉन उपयोग हो जाते हैं (एक इलेक्ट्रॉन ऋण आवेश के लिए उपयोग होता है)।
इसलिए,$N$ परमाणु पर लोन पेयर की संख्या $0$ है।

(C) $PF_5$ में,केंद्रीय परमाणु $P$ में $sp^3d$ संकरण होता है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय द्वि-पिरामिडीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
इसमें तीन निरक्षीय (equatorial) $P-F$ बंध और दो अक्षीय (axial) $P-F$ बंध होते हैं।
निरक्षीय बंध युग्मों से अधिक प्रतिकर्षण के कारण अक्षीय बंध,निरक्षीय बंधों की तुलना में लंबे होते हैं,जिससे बंध लंबाई असमान हो जाती है।

(B) $NH_3$ अणु में,नाइट्रोजन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है। नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय से विकृत होकर पिरामिडीय हो जाती है।

(C) $NF_3$ और $H_3O^+$ दोनों में $sp^3$ संकरण होता है और इनकी ज्यामिति पिरामिडल होती है।
$BF_3$ और $NO_3^-$ दोनों में $sp^2$ संकरण होता है और इनकी ज्यामिति त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) होती है।

(D) $16$ वें समूह के तत्वों के हाइड्राइड यौगिकों में,समूह में नीचे जाने पर बंध कोण घटता जाता है।
इसका कारण यह है कि समूह में नीचे जाने पर केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता घटती है,जिससे बंध लंबाई बढ़ती है और बंध कोण कम हो जाता है।

(B) $OF_2$ की लुईस संरचना को $F-O-F$ के रूप में दर्शाया जाता है,जिसमें प्रत्येक परमाणु पर एकाकी युग्म (lone pairs) होते हैं।
प्रत्येक $F-O$ आबंध एक आबंधी इलेक्ट्रॉन युग्म को दर्शाता है,इसलिए कुल $2$ आबंधी युग्म हैं।
ऑक्सीजन परमाणु पर $2$ एकाकी युग्म हैं और प्रत्येक फ्लोरीन परमाणु पर $3$ एकाकी युग्म हैं।
एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $= 2 + 3 + 3 = 8$।

(A) $SCl_4$ में $S$ का संकरण $sp^3d$ है,जिसके परिणामस्वरूप सल्फर परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण इसकी ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) होती है।
$SO_4^{2-}$ में $sp^3$ संकरण होता है और इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।
$Ni(CO)_4$ में $sp^3$ संकरण होता है और इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।
$NiCl_4^{2-}$ में $sp^3$ संकरण होता है और इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।
अतः,$SCl_4$ ही एकमात्र ऐसी प्रजाति है जो चतुष्फलकीय नहीं है।

(B) $BeCl_2$ में,केंद्रीय परमाणु $Be$ का $sp$ संकरण होता है,जिससे रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।
$CO_2$ में,केंद्रीय परमाणु $C$ का $sp$ संकरण होता है,जिससे रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।
$CH \equiv CH$ में,दोनों कार्बन परमाणुओं का $sp$ संकरण होता है,जिससे रैखिक ज्यामिति प्राप्त होती है।
$SO_2$ में,केंद्रीय परमाणु $S$ का $sp^2$ संकरण होता है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है,जो इसे कोणीय आकार प्रदान करता है।

(A) दिए गए अणुओं के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$OF_2$: $103^o$
$H_2O$: $104.5^o$
$OCl_2$: $111^o$
$ClO_2$: $118^o$
अतः,बंध कोण का सही बढ़ता क्रम $OF_2 < H_2O < OCl_2 < ClO_2$ है।

(A) $Cl_2O_7$ में,प्रत्येक क्लोरीन परमाणु चतुष्फलकीय व्यवस्था में चार ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है। दो ऐसे $ClO_4$ चतुष्फलक एक सामान्य ऑक्सीजन परमाणु को साझा करते हैं,जिसके परिणामस्वरूप एक ऐसी संरचना बनती है जहाँ प्रत्येक $Cl$ परमाणु एक चतुष्फलक के केंद्र में होता है।

(C) ट्राय हैलाइड धनायन $I_3^+$ केंद्रीय आयोडीन परमाणु पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण कोणीय ज्यामिति रखता है,जबकि $IBrF^-$,$ICl_2^-$,और $I_3^-$ केंद्रीय परमाणु पर तीन एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों के साथ $sp^3d$ संकरण के कारण रैखिक होते हैं।

(B) $ClO_3^-$ में केंद्रीय क्लोरीन परमाणु के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $3$ द्वि-आबंध बनाता है और इसके पास $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $3 + 1 = 4$ है,जो $sp^3$ संकरण को दर्शाता है।
एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय से विकृत होकर पिरामिडल हो जाती है।

(A) $ClO_3^-$ में केंद्रीय परमाणु $Cl$ के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $O$ परमाणुओं के साथ $3$ एकल बंध बनाता है और इसके पास $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,स्टेरिक संख्या $3 + 1 = 4$ है,जो $sp^3$ संकरण को दर्शाता है।
एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय से विकृत होकर त्रिकोणीय पिरामिडीय हो जाती है।

(D) केंद्रीय परमाणु पर लोन पेयर की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम सूत्र का उपयोग करते हैं: $\text{Lone pairs} = \text{Steric number} - \text{Number of bonded atoms}$.

यौगिक	केंद्रीय परमाणु पर लोन पेयर
$A$. $[ClO_3]^-$	$1$
$B$. $XeF_4$	$2$
$C$. $SF_4$	$1$
$D$. $[I_3]^-$	$3$

$[I_3]^-$ में,केंद्रीय आयोडीन परमाणु पर $3$ लोन पेयर होते हैं। इसलिए,इसमें लोन पेयर की संख्या अधिकतम है.

(A) $XeF_2$ और $IF_2^-$ दोनों में $sp^3d$ संकरण होता है और केंद्रीय परमाणु पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होने के कारण इनकी ज्यामिति रेखीय होती है। इसलिए,ये आइसोस्ट्रक्चरल हैं।

(A) $XeF_2$ में,केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध युग्म बनाता है और इसमें $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं। $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$3$ एकाकी युग्म और $2$ बंध युग्मों की व्यवस्था के कारण इसकी आणविक ज्यामिति रैखिक ($sp^3d$ संकरण) होती है।

(A) $XeF_2$ में केंद्रीय परमाणु $Xe$ का $sp^3d$ संकरण होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,अणु की ज्यामिति रैखिक होती है।
$Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिनमें से $2$ इलेक्ट्रॉन $F$ परमाणुओं के साथ बंध बनाने में उपयोग होते हैं,जिससे $6$ इलेक्ट्रॉन शेष बचते हैं जो $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बनाते हैं।
अतः,$Xe$ पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या $3$ है।

(B) $(B)$ $XeF_4$ में, ज़ेनॉन परमाणु $sp^3d^2$ संकरण से गुजरता है।
इसमें $4$ आबंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म होते हैं।
प्रतिकर्षण को कम करने के लिए एकाकी युग्म अक्षीय स्थितियों पर कब्जा कर लेते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वर्ग समतलीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः, यह एक समतलीय अणु है।

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

(A) केंद्रीय परमाणु $Xe$ पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या को सूत्र: $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (V - B)$ द्वारा निर्धारित किया जा सकता है,जहाँ $V$ केंद्रीय परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या ($Xe$ के लिए $8$) है और $B$ आबंधी युग्मों (जुड़े हुए $F$ परमाणुओं की संख्या) की संख्या है।

$\text{Compound}$	$Xe$ पर एकाकी युग्म
$XeF_2$	$\frac{1}{2}(8-2) = 3$
$XeF_4$	$\frac{1}{2}(8-4) = 2$
$XeF_6$	$\frac{1}{2}(8-6) = 1$

अतः,एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या क्रमशः $3, 2$ और $1$ है।

(D) केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या ज्ञात करने के लिए सूत्र: $\text{Lone pairs} = \frac{1}{2} (V - N)$,जहाँ $V$ केंद्रीय परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं और $N$ बंध बनाने वाले इलेक्ट्रॉन (एकल संयोजी परमाणु) हैं।
$1$. $SF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $S$ के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (6 - 4) = 1$.
$2$. $CF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $C$ के पास $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (4 - 4) = 0$.
$3$. $XeF_4$ के लिए: केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (8 - 4) = 2$.
अतः,$SF_4$,$CF_4$ और $XeF_4$ के केंद्रीय परमाणुओं पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या क्रमशः $1, 0$ और $2$ है।

(D) $1$. $SiF_4$ की ज्यामिति चतुष्फलकीय ($sp^3$ संकरण) होती है,जिसमें सभी $Si-F$ बंध लंबाई समान होती हैं।
$2$. $XeF_4$ की ज्यामिति वर्ग समतलीय ($sp^3d^2$ संकरण) होती है,जिसमें दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म अक्षीय स्थितियों पर होते हैं,जिससे सभी $Xe-F$ बंध लंबाई समान होती हैं।
$3$. $BF_4^-$ की ज्यामिति चतुष्फलकीय ($sp^3$ संकरण) होती है,जिसमें सभी $B-F$ बंध लंबाई समान होती हैं।
$4$. $SF_4$ की ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) ($sp^3d$ संकरण) होती है,जिसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म विषुवतीय स्थिति पर होता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,अक्षीय $S-F$ बंध और विषुवतीय $S-F$ बंध की लंबाई अलग-अलग होती है।

(D) $IF_7$ में केंद्रीय परमाणु आयोडीन $(I)$ है,जिसके पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। सभी $7$ इलेक्ट्रॉन $7$ फ्लोरीन परमाणुओं के साथ बंध बनाने में शामिल होते हैं। स्टेरिक संख्या $7 + 0 = 7$ है। $7$ की स्टेरिक संख्या $sp^3d^3$ संकरण को दर्शाती है,जिसके परिणामस्वरूप पंचकोणीय द्वि-पिरामिडी (pentagonal bipyramidal) ज्यामिति प्राप्त होती है।

(A) दी गई प्रजातियों के लिए बंध कोण इस प्रकार हैं:
$Cl_2O$: $111^\circ$
$ClO_2^-$: $110^\circ$ ($Cl$ पर दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होने के कारण)
$ClO_2$: $118^\circ$
इन मानों की तुलना करने पर,बंध कोण का बढ़ता क्रम $ClO_2^- < Cl_2O < ClO_2$ है।

(D) किसी अणु के लिए सबसे पसंदीदा लुईस संरचना वह होती है जो सभी परमाणुओं पर औपचारिक आवेश (formal charge) को कम करती है।
$SO_3$ के लिए,वह संरचना जिसमें सल्फर परमाणु तीन ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ द्वि-आबंध $(S=O)$ द्वारा जुड़ा होता है,सभी परमाणुओं पर $0$ का औपचारिक आवेश प्रदान करती है (सल्फर के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं और यह $6$ आबंध बनाता है; ऑक्सीजन के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं और यह $2$ आबंध बनाता है)।
यह संरचना प्रत्येक परमाणु के लिए औपचारिक आवेश को $0$ तक कम कर देती है,जिससे यह सबसे स्थिर और सबसे कम ऊर्जा वाली संरचना बन जाती है।

(B) $(SiH_3)_3N$ में,$N$ पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म $Si$ के रिक्त $d$-कक्षकों के साथ $p\pi-d\pi$ बैक-बॉन्डिंग में भाग लेता है। यह $N$ परमाणु को $sp^2$ संकरित बनाता है,जिसके परिणामस्वरूप त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$(SiH_3)_3P$ में,$P$ परमाणु के पास एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,लेकिन $P$ के $3p$ कक्षक और $Si$ के $3d$ कक्षक के बीच ऊर्जा का अंतर अधिक होने के कारण $p\pi-d\pi$ बैक-बॉन्डिंग प्रभावी नहीं होती है। अतः,$P$ परमाणु $sp^3$ संकरित रहता है और इसकी ज्यामिति पिरामिडीय (इलेक्ट्रॉन युग्मों की चतुष्फलकीय व्यवस्था) होती है।

(C) $1$. $OSX_2$ श्रृंखला के लिए: जैसे-जैसे हैलोजन $X$ की विद्युत ऋणात्मकता घटती है $(F > Cl > Br)$,बंध युग्म इलेक्ट्रॉन केंद्रीय परमाणु $S$ के करीब आते हैं। कम विद्युत ऋणात्मकता वाले हैलोजन के कारण बंध कोण छोटा हो जाता है। अतः,$OSF_2$ का बंध कोण सबसे छोटा है।
$2$. $SbX_3$ श्रृंखला के लिए: जैसे-जैसे हैलोजन का आकार बढ़ता है $(Cl < Br < I)$,बंध लंबाई बढ़ती है और बंध युग्मों के बीच प्रतिकर्षण कम हो जाता है,जिससे बंध कोण कम हो जाता है। अतः,$SbI_3$ का बंध कोण सबसे छोटा है।
$3$. $AI_3$ श्रृंखला के लिए: जैसे-जैसे केंद्रीय परमाणु $A$ की विद्युत ऋणात्मकता घटती है $(P > As > Sb)$,बंध युग्म इलेक्ट्रॉन केंद्रीय परमाणु से दूर चले जाते हैं,जिससे उनके बीच प्रतिकर्षण कम हो जाता है। अतः,$SbI_3$ का बंध कोण सबसे छोटा है।
सही विकल्प $C$ है।

(D) यह निर्धारित करने के लिए कि क्या सभी बंध लंबाई समान हैं,हम प्रत्येक अणु की ज्यामिति और संकरण की जांच करते हैं:
$1$. $SF_4$: इसमें $sp^3d$ संकरण होता है और इसकी आकृति सी-सॉ (see-saw) जैसी होती है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,अक्षीय और निरक्षीय $S-F$ बंधों की लंबाई अलग-अलग होती है।
$2$. $C_2H_6$: यह इथेन है। $C-C$ बंध एकल है,लेकिन $C-H$ बंधों की लंबाई $C-C$ बंध की लंबाई के समान नहीं होती है।
$3$. $PCl_5$: इसमें $sp^3d$ संकरण और त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति होती है। इसमें दो प्रकार के $P-Cl$ बंध होते हैं: अक्षीय और निरक्षीय,जिनकी लंबाई अलग-अलग होती है।
$4$. $SiF_4$: इसमें $sp^3$ संकरण और पूर्णतः चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है। सभी चार $Si-F$ बंध समान हैं और उनकी बंध लंबाई भी समान है।

(C) $ClF_3$ में केंद्रीय परमाणु $Cl$ के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $3$ $Cl-F$ बंध बनाता है और इसमें $2$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $sp^3d$ संकरण होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$lp-lp$ और $lp-bp$ प्रतिकर्षण को कम करने के लिए एकाकी युग्म भूमध्यरेखीय स्थितियों पर कब्जा करते हैं।
यदि एकाकी युग्म अक्षीय स्थितियों पर कब्जा करते हैं,तो $lp-lp$ प्रतिकर्षण अधिक होगा।
वास्तविक $T$-आकार की संरचना में,एकाकी युग्मों से प्रतिकर्षण के कारण दो अक्षीय $Cl-F$ बंध भूमध्यरेखीय $Cl-F$ बंध से लंबे होते हैं।
इसलिए,यह कथन कि 'सभी बंध लंबाई समान हैं' गलत है।

(C) केंद्रीय परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम सूत्र का उपयोग करते हैं: $\text{एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म} = \frac{1}{2} (V - N)$,जहाँ $V$ केंद्रीय परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या है और $N$ आबंध इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
$1$. $SiF_4$ में: $Si$ के पास $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं और यह $4$ आबंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (4 - 4) = 0$.
$2$. $BrF_3$ में: $Br$ के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं और यह $3$ आबंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (7 - 3) = 2$.
$3$. $XeF_2$ में: $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं और यह $2$ आबंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (8 - 2) = 3$.
$4$. $SF_4$ में: $S$ के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं और यह $4$ आबंध बनाता है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म = $\frac{1}{2} (6 - 4) = 1$.
अतः,$XeF_2$ में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या अधिकतम $(3)$ है।

(C) $O_2F_2$ अणु की संरचना $H_2O_2$ के समान एक असमतलीय,खुली किताब (open-book) जैसी होती है। दोनों अणुओं में,ऑक्सीजन परमाणुओं पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) के बीच प्रतिकर्षण के कारण द्वितल कोण (dihedral angle) लगभग $90^{\circ}$ से $100^{\circ}$ होता है।

(A) दिए गए ज़ेनॉन यौगिकों की ज्यामिति इस प्रकार है:
$A$. $XeF_4$: इसमें $4$ बंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप वर्ग समतलीय ज्यामिति होती है $(4)$।
$B$. $XeF_6$: इसमें $6$ बंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप विकृत अष्टफलकीय ज्यामिति होती है $(3)$।
$C$. $XeO_3$: इसमें $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडल ज्यामिति होती है $(1)$।
$D$. $XeOF_2$: इसमें $3$ बंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $T$-आकार की ज्यामिति होती है $(2)$।
अतः,सही मिलान $A-4, B-3, C-1, D-2$ है।

(C) $SF_4$ अणु में सल्फर परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) के कारण $sp^3d$ संकरण होता है,जिससे इसकी ज्यामिति सी-सॉ (see-saw) होती है।
इस संरचना में दो प्रकार के $F$ परमाणु होते हैं: भूमध्यरेखीय (equatorial) और अक्षीय (axial)।
एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,बंध कोण आदर्श त्रिकोणीय द्वि-पिरामिडीय कोणों ($90^{\circ}$ और $120^{\circ}$) से विचलित हो जाते हैं।
$SF_4$ में उपस्थित विभिन्न प्रकार के $F-S-F$ बंध कोण इस प्रकार हैं:
$1$. दो भूमध्यरेखीय $F$ परमाणुओं के बीच का कोण लगभग $102^{\circ}$ होता है।
$2$. दो अक्षीय $F$ परमाणुओं के बीच का कोण लगभग $173^{\circ}$ होता है।
$3$. एक अक्षीय $F$ परमाणु और एक भूमध्यरेखीय $F$ परमाणु के बीच का कोण लगभग $87^{\circ}$ होता है।
अतः,$SF_4$ में $3$ अलग-अलग प्रकार के $F-S-F$ बंध कोण होते हैं।

(C) $SF_4$ में सभी बंध कोण समान नहीं होते हैं क्योंकि इसकी संरचना सी-सॉ (see-saw) होती है,जो ट्राइगोनल बाइपिरामिडल से व्युत्पन्न है।
$SF_4$ में सल्फर के पास कुल छह संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिनमें से चार फ्लोरीन परमाणुओं के साथ बंध बनाते हैं और दो एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) बनाते हैं।
एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,बंध कोण आदर्श ट्राइगोनल बाइपिरामिडल कोणों $90^\circ$ और $120^\circ$ से विचलित हो जाते हैं।
एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण के कारण,भूमध्यरेखीय $F-S-F$ बंध कोण लगभग $102^\circ$ और अक्षीय $F-S-F$ बंध कोण लगभग $173^\circ$ होता है।
इसके विपरीत,$SiF_4$ ($sp^3$,चतुष्फलकीय),$ICl_4^-$ ($sp^3d^2$,वर्ग समतलीय),और $PCl_4^+$ ($sp^3$,चतुष्फलकीय) में उनकी सममित ज्यामिति के कारण बंध कोण समान होते हैं।

(A) साइनेट आयन $(OCN^-)$ में एक ऑक्सीजन परमाणु,एक कार्बन परमाणु और एक नाइट्रोजन परमाणु होता है,जिसमें कुल $6 + 4 + 5 + 1 = 16$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
सही लुईस संरचना में,ऑक्सीजन परमाणु कार्बन परमाणु के साथ द्वि-आबंध द्वारा जुड़ा होता है,जो बदले में नाइट्रोजन परमाणु के साथ द्वि-आबंध द्वारा जुड़ा होता है।
यह व्यवस्था सभी परमाणुओं के लिए अष्टक नियम को संतुष्ट करती है: $[\ddot{O}=C=\ddot{N}:]^{-}$।

(A) बंध कोण केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की उपस्थिति पर निर्भर करता है।
$1$. $NH_3$ $(107^\circ)$ और $H_2O$ $(104.5^\circ)$ के लिए,केंद्रीय परमाणु $N$ और $O$ हैं (द्वितीय आवर्त)।
$2$. $PH_3$ $(93.5^\circ)$ और $H_2S$ $(92^\circ)$ के लिए,केंद्रीय परमाणु $P$ और $S$ हैं (तृतीय आवर्त)।
$3$. द्वितीय आवर्त के तत्वों की विद्युत ऋणात्मकता अधिक और आकार छोटा होता है,जिससे तृतीय आवर्त के तत्वों की तुलना में बंध युग्मों के बीच अधिक प्रतिकर्षण होता है।
$4$. अतः,$NH_3$ और $H_2O$ के बंध कोण $PH_3$ और $H_2S$ की तुलना में काफी बड़े होते हैं।
$5$. $NH_3$ और $H_2O$ की तुलना: $NH_3$ में एक एकाकी युग्म है,जबकि $H_2O$ में दो हैं,जिससे $H_2O$ में अधिक प्रतिकर्षण होता है और बंध कोण छोटा हो जाता है।
$6$. $PH_3$ और $H_2S$ की तुलना: $PH_3$ में एक और $H_2S$ में दो एकाकी युग्म होते हैं,जो समान प्रवृत्ति दिखाते हैं।
$7$. सही क्रम $NH_3 > H_2O > PH_3 > H_2S$ है।

(C) बंध कोण निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु पर संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या देखते हैं:
$1$. $BeF_2$: $sp$ 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,कोणीय (bent) ज्यामिति,दो एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म। एकाकी युग्म-एकाकी युग्म प्रतिकर्षण,एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण से अधिक होता है,जो बंध कोण को संकुचित करके $104.5^{\circ}$ कर देता है।
अतः,$H_2O$ का बंध कोण सबसे कम है।

(D) बंध कोण केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता और जुड़े हुए परमाणुओं के आकार पर निर्भर करता है।
$NH_3$ और $PH_3$ में,केंद्रीय परमाणु क्रमशः $N$ और $P$ हैं। $N$ की तुलना में $P$ की विद्युत ऋणात्मकता कम होने के कारण $PH_3$ का बंध कोण लगभग $93.5^\circ$ होता है $(NH_3 \approx 107^\circ)$।
$H_2O$ और $H_2S$ में,केंद्रीय परमाणु क्रमशः $O$ और $S$ हैं। $H_2S$ का बंध कोण लगभग $92^\circ$ होता है क्योंकि $S$,$O$ की तुलना में कम विद्युत ऋणात्मक है और इसका आकार बड़ा है,जिससे बंध युग्मों के बीच प्रतिकर्षण कम होता है।
$PH_3$ और $H_2S$ की तुलना करने पर,दिए गए विकल्पों में $H_2S$ का बंध कोण सबसे कम है।

(D) $O-N-O$ बंध कोण निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक प्रजाति में केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु के संकरण और ज्यामिति को देखते हैं:
$1$. $NO^{-}_3$: नाइट्रोजन $sp^2$ संकरित है और त्रिकोणीय समतलीय ज्यामिति रखता है। बंध कोण लगभग $120^{\circ}$ है।
$2$. $NO^{-}_2$: नाइट्रोजन $sp^2$ संकरित है और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है। एकाकी युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण के कारण,बंध कोण $120^{\circ}$ से थोड़ा कम (लगभग $115^{\circ}$) होता है।
$3$. $NO_2$: नाइट्रोजन $sp^2$ संकरित है और एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन रखता है। बंध कोण लगभग $134^{\circ}$ है।
$4$. $NO^{+}_2$: नाइट्रोजन $sp$ संकरित है और रैखिक ज्यामिति रखता है। बंध कोण $180^{\circ}$ है।
अतः,$NO^{+}_2$ में अधिकतम बंध कोण $180^{\circ}$ है।

(C) आबंध कोण निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु के संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या को देखते हैं:
$1$. $NO^{+}_2$: नाइट्रोजन परमाणु $sp$ संकरित है और इसमें $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं। इसकी ज्यामिति रेखीय है,इसलिए आबंध कोण $180^{\circ}$ है।
$2$. $NO_2$: नाइट्रोजन परमाणु $sp^2$ संकरित है और इसमें $1$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन है। इसकी ज्यामिति कोणीय (bent) है और आबंध कोण लगभग $134^{\circ}$ है।
$3$. $NO^{-}_2$: नाइट्रोजन परमाणु $sp^2$ संकरित है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है। इसकी ज्यामिति कोणीय (bent) है और आबंध कोण लगभग $115^{\circ}$ है।
अतः,आबंध कोण का सही घटता क्रम $NO^{+}_2 > NO_2 > NO^{-}_2$ है।

(A) $CO_2$ की संरचना रेखीय होती है जिसमें केंद्रीय कार्बन परमाणु $sp$ संकरण में होता है।
$HgCl_2$ की संरचना भी रेखीय होती है जिसमें केंद्रीय मरकरी परमाणु $sp$ संकरण में होता है।
$H_2O$ की आकृति कोणीय (bent) होती है ($sp^3$ संकरण)।
$SnCl_2$ की आकृति कोणीय होती है ($sp^2$ संकरण)।
$NO_2^-$ की आकृति कोणीय होती है ($sp^2$ संकरण)।
अतः,$HgCl_2$,$CO_2$ के साथ समसंरचनात्मक है।

(D) यह निर्धारित करने के लिए कि स्पीशीज समसंरचनात्मक हैं या नहीं,हम केंद्रीय परमाणु के संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) की संख्या की गणना करते हैं।
$1. NO^{-}_3$: केंद्रीय परमाणु $N$ के पास $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। संकरण = $\frac{1}{2}(5 + 1 + 0) = 3$ $(sp^2)$। इसमें $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं। ज्यामिति: त्रिकोणीय समतलीय।
$2. CO^{2-}_3$: केंद्रीय परमाणु $C$ के पास $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। संकरण = $\frac{1}{2}(4 + 2 + 0) = 3$ $(sp^2)$। इसमें $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं। ज्यामिति: त्रिकोणीय समतलीय।
$3. SO_3$: केंद्रीय परमाणु $S$ के पास $6$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। संकरण = $\frac{1}{2}(6 + 0 + 0) = 3$ $(sp^2)$। इसमें $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं। ज्यामिति: त्रिकोणीय समतलीय।
$4. ClO^{-}_3$: केंद्रीय परमाणु $Cl$ के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं। संकरण = $\frac{1}{2}(7 + 1 + 0) = 4$ $(sp^3)$। इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है। ज्यामिति: पिरामिडीय।
चूंकि $NO^{-}_3, CO^{2-}_3,$ और $SO_3$ सभी $sp^2$ संकरण और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखते हैं,वे समसंरचनात्मक हैं। इसलिए,$b$ और $c$ दोनों सही युग्म हैं।

(A) $I_3^-$ में केंद्रीय आयोडीन परमाणु के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह अन्य दो आयोडीन परमाणुओं के साथ $2$ इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके बंध बनाता है।
इससे $5$ इलेक्ट्रॉन शेष बचते हैं,और $1$ ऋण आवेश जोड़ने पर कुल $6$ इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बनाते हैं।
इस प्रकार,स्टेरिक संख्या $2$ (बंधित युग्म) $+ 3$ (एकाकी युग्म) $= 5$ होती है।
$5$ की स्टेरिक संख्या त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति को दर्शाती है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,प्रतिकर्षण को कम करने के लिए $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म विषुवतीय स्थितियों पर और $2$ बंधित आयोडीन परमाणु अक्षीय स्थितियों पर व्यवस्थित होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप अणु की आकृति रेखीय होती है।

(B) $CO_2$ की संरचना $sp$ संकरण के साथ रैखिक $(O=C=O)$ होती है।
$HgCl_2$ $sp$ संकरण के साथ रैखिक $(Cl-Hg-Cl)$ होता है।
$C_2H_2$ $sp$ संकरण के साथ रैखिक $(H-C \equiv C-H)$ होता है।
$ZnCl_2$ $sp$ संकरण के साथ रैखिक $(Cl-Zn-Cl)$ होता है।
$SnCl_2$ में $Sn$ परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) की उपस्थिति के कारण इसकी संरचना मुड़ी हुई (कोणीय) होती है ($sp^2$ संकरण)।
अतः,$CO_2$ $SnCl_2$ के साथ समसंरचनात्मक नहीं है।

(A) आकृति निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या की गणना करते हैं: $\text{इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या} = \frac{1}{2} [V + M - C + A]$.
$PCl_3$ के लिए: $V=5$,$M=3$. $\text{इलेक्ट्रॉन युग्म} = \frac{1}{2} [5 + 3] = 4$. यह $sp^3$ संकरण और एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) को दर्शाता है,जिसके कारण इसकी आकृति पिरामिडीय होती है।
$SO_3$,$CO_3^{2-}$ और $NO_3^-$ तीनों में $sp^2$ संकरण होता है और इनकी आकृति त्रिकोणीय समतलीय (trigonal planar) होती है।
अतः,सही उत्तर $PCl_3$ है।

(B) $XeF_2$ में,केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $F$ परमाणुओं के साथ $2$ एकल बंध बनाता है और इसमें $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $2 + 3 = 5$ है,जो $sp^3d$ संकरण और त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय इलेक्ट्रॉन ज्यामिति को दर्शाती है।
प्रतिकर्षण को कम करने के लिए भूमध्यरेखीय स्थितियों में $3$ एकाकी युग्मों की उपस्थिति के कारण,$F-Xe-F$ बंध कोण $180^{\circ}$ होता है,जिसके परिणामस्वरूप अणु की आकृति रेखीय होती है।

(C) $ClF_3$ अणु में केंद्रीय $Cl$ परमाणु के पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $3$ $Cl-F$ बंध बनाता है और इसमें $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप कुल $5$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($sp^3d$ संकरण) होते हैं। $VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,प्रतिकर्षण को कम करने के लिए,एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति में निरक्षीय स्थितियों को प्राथमिकता देते हैं। यह व्यवस्था $90^{\circ}$ के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण को कम करती है। इसलिए,वह संरचना जिसमें दोनों एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म निरक्षीय स्थितियों पर होते हैं,सबसे अधिक स्थिर होती है।

(B) $SF_2Cl_2$ की आकृति निर्धारित करने के लिए,हम स्टेरिक नंबर की गणना करते हैं: $Steric \ Number = \frac{1}{2} [V + M - C + A]$,जहाँ $V$ केंद्रीय परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं $(S = 6)$,$M$ एकसंयोजी परमाणुओं की संख्या है ($F = 2, Cl = 2$,अतः $M = 4$),$C$ धनायन आवेश है $(0)$,और $A$ ऋणायन आवेश है $(0)$।
$Steric \ Number = \frac{1}{2} [6 + 4] = 5$.
$5$ का स्टेरिक नंबर $sp^3d$ संकरण और त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय ज्यामिति को दर्शाता है।
$SF_2Cl_2$ में,केंद्रीय सल्फर परमाणु के पास $5$ इलेक्ट्रॉन युग्म हैं ($4$ आबंधी और $1$ एकाकी)।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण को कम करने के लिए भूमध्यरेखीय स्थिति पर स्थित होता है।
इस व्यवस्था के परिणामस्वरूप अणु की आकृति सीसॉ (Seesaw) होती है।