Boron family Questions in Hindi

(B) डाइबोरेन $(B_2H_6)$ विभिन्न परिस्थितियों में अमोनिया $(NH_3)$ के साथ अभिक्रिया करके निम्नलिखित उत्पाद देता है:
$1$. कम तापमान पर,यह एक आयनिक योगात्मक उत्पाद बनाता है: $B_2H_6 + 2NH_3 \rightarrow [BH_2(NH_3)_2]^+ [BH_4]^-$ (जिसे $B_2H_6 \cdot 2NH_3$ के रूप में लिखा जाता है)।
$2$. उच्च तापमान पर,यह बोराज़ीन $(B_3N_3H_6)$ बनाता है,जिसे अकार्बनिक बेंजीन कहा जाता है: $3B_2H_6 + 6NH_3 \rightarrow 2B_3N_3H_6 + 12H_2$.
$3$. बहुत उच्च तापमान पर,यह बोरॉन नाइट्राइड $((BN)_n)$ बनाता है,जो ग्रेफाइट के समान होता है: $B_2H_6 + 2NH_3 \rightarrow 2BN + 6H_2$.
अतः,$B_{12}H_{12}$ डाइबोरेन और अमोनिया के बीच अभिक्रिया का उत्पाद नहीं है।

(C) लुईस के अनुसार,जो यौगिक इलेक्ट्रॉन के एक एकाकी युग्म (lone pair) को स्वीकार कर सकते हैं,उन्हें लुईस अम्ल कहा जाता है।
बोरोन हैलाइड्स,जैसे $BX_3$,में बोरोन परमाणु के संयोजी कोश में केवल $6$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।
इस इलेक्ट्रॉन न्यूनता के कारण,वे अपना अष्टक पूरा करने के लिए दाता से इलेक्ट्रॉन के एक एकाकी युग्म को स्वीकार कर सकते हैं,इसलिए वे लुईस अम्ल के रूप में व्यवहार करते हैं।

(C) बोराजोल,जिसे अकार्बनिक बेंजीन के रूप में भी जाना जाता है,का रासायनिक सूत्र $B_3N_3H_6$ है।
यह बेंजीन $(C_6H_6)$ के साथ आइसोइलेक्ट्रॉनिक है और इसमें बोरॉन और नाइट्रोजन परमाणुओं की एकांतर व्यवस्था वाली एक चक्रीय संरचना होती है।

(A) कथन $(I)$ सही है,जो अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण है,जहाँ $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता समूह में नीचे जाने पर बढ़ती है $(Ga < In < Tl)$।
कथन $(II)$ गलत है; बोरॉन की विशाल सहसंयोजक संरचना के कारण इसका गलनांक बहुत अधिक होता है।
कथन $(III)$ सही है; बोरॉन में $d$-कक्षक नहीं होते हैं और यह अपनी संयोजकता कोश में अधिकतम $4$ इलेक्ट्रॉन युग्मों को समायोजित कर सकता है।
कथन $(IV)$ गलत है; परमाणु त्रिज्या का सही क्रम $Al > Ga < In$ है ($Ga$ में $d$-इलेक्ट्रॉनों के खराब परिरक्षण प्रभाव के कारण)।
कथन $(V)$ सही है; एल्युमीनियम सांद्र नाइट्रिक एसिड के साथ उपचारित करने पर अपनी सतह पर एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत बनाता है,जिससे यह निष्क्रिय हो जाता है।
अतः,कथन $(I, III, V)$ सही हैं।

(B) उस तत्व $X$ को खोजने के लिए जिसके लिए $T_2 - T_1$ अधिकतम है,हम तालिका में दिए गए प्रत्येक तत्व के लिए अंतर की गणना करते हैं:
$B$ के लिए: $3923 - 2453 = 1470 \ K$
$Al$ के लिए: $2740 - 933 = 1807 \ K$
$Ga$ के लिए: $2676 - 303 = 2373 \ K$
$In$ के लिए: $2353 - 430 = 1923 \ K$
इन मानों की तुलना करने पर,अधिकतम अंतर $2373 \ K$ है,जो $Ga$ के लिए है।

(D) जब एल्युमिनियम तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह एल्युमिनियम क्लोराइड बनाता है और हाइड्रोजन गैस मुक्त करता है:
$2 Al_{(s)} + 6 HCl_{(aq)} \longrightarrow 2 AlCl_{3(aq)} + 3 H_2 \uparrow$
इसी प्रकार,एल्युमिनियम जलीय क्षार के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस मुक्त करता है:
$2 Al_{(s)} + 2 NaOH_{(aq)} + 6 H_2O_{(l)} \longrightarrow 2 Na[Al(OH)_4]_{(aq)} + 3 H_2 \uparrow$
अतः,दोनों गैसें $A$ और $B$ $H_2$ हैं।

(D) . जब $Al$ तनु $HCl$ के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह $H_2$ गैस मुक्त करता है: $2 Al + 6 HCl \text{ (dil.) } \longrightarrow 2 AlCl_3 + 3 H_2$.
$B$. जब $Al$ सांद्र $HNO_3$ के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह निष्क्रिय हो जाता है और $H_2$ गैस मुक्त नहीं करता है।
$C$. क्रिस्टलीय बोरॉन रासायनिक रूप से अक्रिय है और $H_2$ गैस मुक्त करने के लिए अम्लों के साथ अभिक्रिया नहीं करता है।
$D$. निर्जल $AlCl_3$ नमी के साथ जल-अपघटन करता है और $HCl$ के धुएं मुक्त करता है,न कि $H_2$ गैस: $AlCl_3 + 3 H_2 O \longrightarrow Al(OH)_3 + 3 HCl$.
अतः,केवल कथन $A$ सही है।

(D) अम्लीय माध्यम $(pH < 7)$ में,$AlCl_3$ का जल-अपघटन होकर हेक्साएक्वाएल्युमिनियम$(III)$ संकुल आयन बनता है।
अभिक्रिया: $AlCl_3 + 6H_2O \longrightarrow [Al(H_2O)_6]^{3+} + 3Cl^{-}$
यह संकुल आयन अष्टफलकीय ज्यामिति रखता है।

(C) एल्युमिनियम जलीय $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोएल्युमिनेट$(III)$ बनाता है।
अभिक्रिया: $2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H_2O(l) \longrightarrow 2Na[Al(OH)_4](aq) + 3H_2(g)$।
जलीय विलयन में,यह प्रजाति अष्टफलकीय संकुल $[Al(H_2O)_2(OH)_4]^-$ के रूप में मौजूद होती है,जिसमें $Al$ की समन्वय संख्या $6$ है।

(C) समूह $13$ के तत्वों की परमाणु त्रिज्या सामान्यतः समूह में नीचे जाने पर बढ़ती है।
हालाँकि, $d$ और $f$ कक्षकों के दुर्बल परिरक्षण प्रभाव (लैंथेनॉइड संकुचन) के कारण, $Tl$ की परमाणु त्रिज्या $In$ से थोड़ी अधिक होती है।
वास्तविक क्रम $Al < Ga < In < Tl$ है, जिसका अर्थ है $Tl > In > Ga > Al$।

(B) बोरोन $(B)$ एक अधातु है और अपने छोटे आकार और उच्च आयनन ऊर्जा के कारण सामान्य परिस्थितियों में स्थिर ट्राईआयोडाइड $(BI_3)$ नहीं बनाता है। हालाँकि,समूह $13$ के तत्वों और अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के संदर्भ में,$Tl$ (थैलियम) सबसे अलग है। अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण $Tl$,$+3$ ऑक्सीकरण अवस्था की तुलना में $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था को अधिक प्राथमिकता देता है,जिससे $TlI_3$ अत्यधिक अस्थिर हो जाता है और यह आसानी से $TlI$ और $I_2$ में विघटित हो जाता है। इस प्रकार,$Tl$ स्थिर ट्राईआयोडाइड नहीं बनाता है।

(D) बोरेक्स $(Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O)$ पानी में घुलकर एक क्षारीय घोल बनाता है।
जल-अपघटन की अभिक्रिया इस प्रकार है: $Na_2B_4O_7 + 7H_2O \rightarrow 2NaOH + 4H_3BO_3$.
इस अभिक्रिया में,$NaOH$ एक प्रबल क्षार है और $H_3BO_3$ (ऑर्थोबोरिक अम्ल) एक बहुत ही दुर्बल अम्ल है।
प्रबल क्षार $NaOH$ की उपस्थिति के कारण,परिणामी घोल प्रकृति में क्षारीय होता है।

(C) जो ऑक्साइड एसिड और बेस दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है,उसे उभयधर्मी (amphoteric) ऑक्साइड कहा जाता है।
$Al_2O_3$ एक उभयधर्मी ऑक्साइड है।
यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(HCl)$ के साथ प्रतिक्रिया करके एल्युमिनियम क्लोराइड बनाता है:
$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$.
यह सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ के साथ भी प्रतिक्रिया करके सोडियम एल्युमिनेट बनाता है:
$Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$.

(A) सही मिलान इस प्रकार है:
$A$. $H_3BO_3$ (बोरिक एसिड) अपनी ठोस अवस्था में अंतर-आणविक हाइड्रोजन बॉन्डिंग प्रदर्शित करता है। अतः,$A-3$.
$B$. $AlCl_3$ वाष्प अवस्था या अध्रुवीय विलायकों में द्विलक $(Al_2Cl_6)$ के रूप में मौजूद होता है। अतः,$B-1$.
$C$. $B_3N_3H_6$ (बोराज़ीन) को बेंजीन के साथ अपनी संरचनात्मक समानता के कारण अकार्बनिक बेंजीन कहा जाता है। अतः,$C-4$.
$D$. $BF_3$ में फ्लोरीन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म और बोरॉन के रिक्त p-कक्षक के बीच बैक बॉन्डिंग होती है। अतः,$D-2$.
इसलिए,सही क्रम $A-3, B-1, C-4, D-2$ है।

(C) $B_2H_6$ (डाइबोरेन) अणु में दो ब्रिजिंग हाइड्रोजन परमाणु होते हैं।
$B_2H_6$ में,प्रत्येक बोरॉन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है।
दो हाइड्रोजन परमाणु दो बोरॉन परमाणुओं के बीच सेतु (bridge) के रूप में कार्य करते हैं,जिससे दो $3c-2e$ (तीन-केंद्र-दो-इलेक्ट्रॉन) बंध बनते हैं,जिन्हें हाइड्रोजन ब्रिज बॉन्ड या बनाना बॉन्ड के रूप में भी जाना जाता है।

(C) $H_{3}PO_{3}$ (फास्फोरस अम्ल) की संरचना में एक $P=O$ बंध,दो $P-OH$ बंध और एक $P-H$ बंध होता है।
$P-OH$ समूहों में ऑक्सीजन परमाणु से सीधे जुड़े प्रोटॉन अम्लीय होते हैं क्योंकि ऑक्सीजन परमाणु अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक होता है,जो $H^+$ आयन के निकलने को सुगम बनाता है।
फास्फोरस परमाणु से सीधे जुड़ा हाइड्रोजन परमाणु $(P-H)$ अम्लीय नहीं होता है क्योंकि $P$ और $H$ के बीच विद्युत ऋणात्मकता का अंतर बहुत कम होता है।
इसलिए,$H_{3}PO_{3}$ में $2$ अम्लीय प्रोटॉन होते हैं।

(A) डाइबोरेन $(B_2H_6)$ की संरचना में दो बोरॉन परमाणु होते हैं।
प्रत्येक बोरॉन परमाणु दो टर्मिनल हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ सामान्य सहसंयोजक बंध द्वारा जुड़ा होता है ($2 \times 2 = 4$ टर्मिनल हाइड्रोजन)।
दो बोरॉन परमाणु दो ब्रिजिंग हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा जुड़े होते हैं,जो $3c-2e$ (तीन-केंद्र दो-इलेक्ट्रॉन) बंध बनाते हैं।
अतः,इसमें $4$ टर्मिनल हाइड्रोजन और $2$ ब्रिजिंग हाइड्रोजन होते हैं।

(A, D) डाइबोरेन $(B_2H_6)$ में,दोनों बोरॉन परमाणु $sp^3$ संकरित होते हैं।
यह प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) है क्योंकि सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित होते हैं।
इसमें दो $3C-2e$ (तीन-केंद्र दो-इलेक्ट्रॉन) बंध होते हैं,जिन्हें बनाना बॉन्ड भी कहा जाता है।
इसमें दो प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं: $4$ टर्मिनल हाइड्रोजन और $2$ ब्रिजिंग हाइड्रोजन।

(D) डाइबोरेन $(B_2H_6)$ की संरचना सेतुबद्ध होती है जहाँ दो $BH_2$ इकाइयाँ दो सेतु हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा जुड़ी होती हैं।
प्रत्येक सेतु में एक $3$-केंद्र-$2$-इलेक्ट्रॉन $(3c-2e)$ आबंध होता है।
चूँकि ऐसे दो सेतु होते हैं,इसलिए सेतु आबंधों में शामिल इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $2 \times 2 = 4$ इलेक्ट्रॉन है।
इन्हें अक्सर बनाना बॉन्ड के रूप में जाना जाता है।

(A) बोरेक्स में बोरेट आयन का रासायनिक सूत्र $[B_4O_5(OH)_4]^{2-}$ होता है।
$[B_4O_5(OH)_4]^{2-}$ आयन की संरचना की जांच करने पर:
$1$. चक्रीय संरचना बनाने के लिए $5$ $B-O-B$ लिंकेज मौजूद हैं।
$2$. बोरोन परमाणुओं से जुड़े $4$ $B-OH$ बंध मौजूद हैं।
अतः,$B-O-B$ लिंक की संख्या $5$ है और $B-OH$ बंधों की संख्या $4$ है।

(B) $BrF_3$ जैसे अंतर-हैलोजन यौगिकों का स्व-आयनन फ्लोराइड आयन $(F^-)$ के स्थानांतरण द्वारा होता है।
यह अभिक्रिया इस प्रकार है: $2 BrF_3 \rightleftharpoons BrF_2^+ + BrF_4^-$.
यहाँ,$BrF_3$ अम्ल और क्षार दोनों के रूप में कार्य करता है,जिससे $BrF_2^+$ धनायन और $BrF_4^-$ ऋणायन बनते हैं।

(C) नई कक्षाओं के जुड़ने के कारण समूह में नीचे जाने पर त्रिसंयोजक धनायनों की आयनिक त्रिज्या बढ़ती है: $B^{3+} < Al^{3+} < Ga^{3+} < In^{3+} < Tl^{3+}$। अतः,कथन $(A)$ गलत है।
$(B)$ $d$ और $f$ कक्षकों के खराब परिरक्षण प्रभाव के कारण विद्युत ऋणात्मकता समूह में नियमित रूप से नहीं घटती है: $B > Tl > In > Ga > Al$। अतः,कथन $(B)$ गलत है।
$(C)$ बोरॉन का परमाणु आकार समूह में सबसे छोटा होता है,जिससे इसकी प्रथम आयनन एन्थैल्पी सबसे अधिक होती है: $B > Tl > Ga > Al > In$। अतः,कथन $(C)$ सही है।
$(D)$ फजान के नियम के अनुसार,उच्च आवेश घनत्व वाले छोटे धनायन सहसंयोजक बंध बनाते हैं। समूह $13$ के तत्वों के ट्राइक्लोराइड और ट्राइआयोडाइड सहसंयोजक प्रकृति के होते हैं। अतः,कथन $(D)$ सही है।

(B) गर्म करने पर बोरेक्स की अभिक्रिया: $Na_2 B_4 O_7 \xrightarrow{\Delta} 2 NaBO_2 (X) + B_2 O_3 (Y)$ है।
अदीप्त ज्वाला (Non-Luminous flame) में,$CuSO_4$,$B_2 O_3$ के साथ अभिक्रिया करके कॉपर$(II)$ मेटाबोरेट बनाता है: $CuSO_4 + B_2 O_3 \xrightarrow{\Delta} Cu(BO_2)_2 (Z) + SO_3$। यहाँ,$Z$ में $Cu$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है।
दीप्त ज्वाला (Luminous flame) में,$Cu(BO_2)_2$ का $NaBO_2$ की उपस्थिति में कार्बन द्वारा अपचयन होकर कॉपर$(I)$ मेटाबोरेट बनता है: $2 Cu(BO_2)_2 + 2 NaBO_2 + C \xrightarrow{\Delta} 2 CuBO_2 (Q) + Na_2 B_4 O_7 + CO$। यहाँ,$Q$ में $Cu$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+1$ है।
अतः,$Z$ और $Q$ में $Cu$ की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ क्रमशः $+2$ और $+1$ हैं।

(A) कथन $I$: $E^\circ_{Al^{3+}/Al}$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव लगभग $-1.66 \ V$ है,जबकि $E^\circ_{Tl^{3+}/Tl}$ लगभग $+1.26 \ V$ है। अधिक ऋणात्मक इलेक्ट्रोड विभव एक प्रबल अपचायक (reducing agent) और अधिक विद्युतधनात्मक प्रकृति को दर्शाता है। अतः,कथन $I$ सत्य है।
कथन $II$: बोरॉन की प्रथम तीन आयनन एन्थैल्पी का योग बहुत अधिक होने के कारण,यह $B^{3+}$ आयन नहीं बना पाता है,जिससे यह केवल सहसंयोजक यौगिक बनाता है। इसके विपरीत,एल्युमीनियम की आयनन एन्थैल्पी का योग काफी कम होता है,जो इसे विशिष्ट परिस्थितियों में $Al^{3+}$ आयन बनाने की अनुमति देता है। अतः,कथन $II$ सत्य है।