Boron family Questions in Hindi

(B) समूह $13$ के तत्वों के गलनांक उनकी परमाणु संरचनाओं में अंतर और $d$-ब्लॉक संकुचन (विशेष रूप से $Ga$ में) के प्रभाव के कारण कोई नियमित प्रवृत्ति नहीं दिखाते हैं।
गलनांक इस प्रकार हैं:
$B$ $(2349 \ K)$ > $Al$ $(933 \ K)$ > $Tl$ $(577 \ K)$ > $In$ $(429 \ K)$ > $Ga$ $(303 \ K)$।
अतः,सही क्रम $B > Al > Tl > In > Ga$ है।

(D) समूह $13$ के ट्राईहैलाइड्स $(BX_3)$ की अम्लता हैलोजन और बोरॉन परमाणु के बीच बैक-बॉन्डिंग की सीमा पर निर्भर करती है।
$BF_3$ में,फ्लोरीन परमाणु का छोटा आकार $F$ के भरे हुए $2p$ कक्षक से $B$ के खाली $2p$ कक्षक में प्रभावी $p\pi-p\pi$ बैक-बॉन्डिंग की अनुमति देता है।
जैसे-जैसे हैलोजन का आकार $F$ से $I$ तक बढ़ता है,बैक-बॉन्डिंग की प्रभावशीलता कम हो जाती है,जिससे बोरॉन परमाणु अधिक इलेक्ट्रॉन-न्यून हो जाता है और अधिक अम्लीय हो जाता है।
इसलिए,लुईस अम्लता का क्रम $BF_3 < BCl_3 < BBr_3 < BI_3$ है।
दिए गए विकल्पों में से,$BBr_3$ सबसे अधिक अम्लीय है।

(C) समूह $13$ के तत्वों के ऑक्साइड अपनी अम्लीय और क्षारीय प्रकृति में एक प्रवृत्ति दिखाते हैं।
$B_2O_3$ अम्लीय प्रकृति का होता है।
$Al_2O_3$ और $Ga_2O_3$ उभयधर्मी प्रकृति के होते हैं,जिसका अर्थ है कि वे अम्ल और क्षार दोनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
$In_2O_3$ और $Tl_2O_3$ क्षारीय प्रकृति के होते हैं।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में से $Ga_2O_3$ उभयधर्मी ऑक्साइड है।

(B) बोरॉन हैलाइड्स की लुईस अम्ल प्रबलता हैलोजन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म और बोरॉन के रिक्त $p$-कक्षक के बीच बैक-बॉन्डिंग की सीमा पर निर्भर करती है।
$BF_3$ में,फ्लोरीन के छोटे आकार के कारण $2p-2p$ बैक-बॉन्डिंग सबसे प्रभावी होती है,जो बोरॉन की इलेक्ट्रॉन न्यूनता को काफी कम कर देती है।
जैसे-जैसे हैलोजन का आकार $F$ से $I$ तक बढ़ता है,बैक-बॉन्डिंग की प्रभावशीलता कम होती जाती है ($BCl_3$ में $2p-3p$,$BBr_3$ में $2p-4p$)।
इसलिए,बोरॉन की इलेक्ट्रॉन न्यूनता $BF_3$ से $BI_3$ तक बढ़ती है,जिससे $BBr_3$,$BCl_3$ से अधिक प्रबल लुईस अम्ल बन जाता है,जो $BF_3$ से अधिक प्रबल होता है।
सही क्रम $BBr_3 > BCl_3 > BF_3$ है।

(A) समूह $13$ के ट्राईहैलाइड्स की लुईस अम्ल प्रबलता इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करने की प्रवृत्ति पर निर्भर करती है।
$BCl_3$ सबसे प्रबल लुईस अम्ल है क्योंकि बोरॉन का आकार सबसे छोटा होता है,जिससे उच्च आवेश घनत्व और अष्टक पूर्ण करने की प्रबल प्रवृत्ति होती है।
जैसे-जैसे हम समूह में $B$ से $In$ की ओर नीचे जाते हैं,केंद्रीय धातु परमाणु का आकार बढ़ता है,जिससे इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने की प्रवृत्ति कम हो जाती है।
अतः,लुईस अम्ल प्रबलता का घटता क्रम $BCl_3 > AlCl_3 > GaCl_3 > InCl_3$ है।

(D) समूह $13$ के तत्वों में,समूह में नीचे जाने पर हाइड्रॉक्साइड का अम्लीय गुण घटता है क्योंकि धात्विक गुण बढ़ता है।
$B(OH)_3$ (जिसे $H_3BO_3$ भी लिखा जाता है) एक दुर्बल एकक्षारकीय लुईस अम्ल है क्योंकि यह पानी से $OH^-$ आयन स्वीकार करके $H^+$ आयन मुक्त करता है: $B(OH)_3 + H_2O \rightleftharpoons [B(OH)_4]^- + H^+$.
$Al(OH)_3$ और $Ga(OH)_3$ उभयधर्मी (amphoteric) प्रकृति के होते हैं।
$Tl(OH)_3$ अपने बड़े आकार और कम आयनन ऊर्जा के कारण क्षारीय प्रकृति का होता है।

(B) डाइबोरेन $(B_2H_6)$ की संरचना में दो बोरॉन परमाणु और छह हाइड्रोजन परमाणु होते हैं।
इसमें दो टर्मिनल $BH_2$ समूह और दो ब्रिजिंग हाइड्रोजन परमाणु $(B-H-B)$ होते हैं।
$B_2H_6$ में कोई सीधा $B-B$ सहसंयोजक बंध नहीं होता है।
इसलिए,यह कथन कि इसमें $B-B$ सहसंयोजक बंध होता है,गलत है।

(D) $Boron$ का असामान्य व्यवहार मुख्य रूप से समूह $13$ के अन्य सदस्यों की तुलना में इसके छोटे आकार,उच्च विद्युत ऋणात्मकता और उच्च आयनन ऊर्जा के कारण होता है।
$Boron$ सहसंयोजक यौगिक बनाता है और $d$-कक्षकों की अनुपस्थिति के कारण अधिकतम $4$ की सहसंयोजकता प्रदर्शित करता है।
ट्राइहैलाइड का निर्माण समूह $13$ के सभी सदस्यों (जैसे $AlCl_3$,$GaCl_3$) द्वारा साझा किया जाने वाला एक सामान्य गुण है,इसलिए यह $Boron$ के असामान्य व्यवहार को स्पष्ट नहीं करता है।

(A) अत्यधिक विद्युत धनात्मक धातुएं (जैसे $Mg$) बोरॉन $(B)$ के साथ अभिक्रिया करके मैग्नीशियम बोराइड $(Mg_3B_2)$ और सिलिकॉन $(Si)$ के साथ मैग्नीशियम सिलिसाइड $(Mg_2Si)$ बनाती हैं।
$Mg_3B_2$ का जल-अपघटन बोरेन $(B_2H_6)$ देता है:
$Mg_3B_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 + B_2H_6$
$Mg_2Si$ का जल-अपघटन सिलेन $(SiH_4)$ देता है:
$Mg_2Si + 4H_2O \rightarrow 2Mg(OH)_2 + SiH_4$
अतः,$X$ का मान $B$ है और $Y$ का मान $Si$ है।

(B) बोरिक एसिड $(H_3BO_3)$ ठोस अवस्था में एक परतदार संरचना के रूप में मौजूद होता है।
इस संरचना में,समतलीय $BO_3^{3-}$ इकाइयाँ हाइड्रोजन बंधों द्वारा आपस में जुड़ी होती हैं।
यह व्यापक हाइड्रोजन बंधन एक द्वि-आयामी बहुलकीय शीट संरचना के निर्माण की ओर ले जाता है।

(B) $BCl_3$ और $AlCl_3$ दोनों इलेक्ट्रॉन-न्यून यौगिक हैं और लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं।
$BCl_3$ में,बोरॉन परमाणु क्लोरीन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म से बोरॉन के रिक्त $2p$ कक्षक में बैक-बॉन्डिंग ($ppi-ppi$ बैक-बॉन्डिंग) करता है,जिससे इसकी इलेक्ट्रॉन न्यूनता कम हो जाती है।
$AlCl_3$ में,एल्युमीनियम का $3p$ कक्षक बड़ा होता है,जिससे क्लोरीन के साथ $ppi-ppi$ बैक-बॉन्डिंग बोरॉन की तुलना में कम प्रभावी होती है।
इसलिए,$AlCl_3$ अधिक इलेक्ट्रॉन-न्यून है और $BCl_3$ की तुलना में एक प्रबल लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।

(C) ऑर्थोबोरिक एसिड $(H_3BO_3)$ को $373 \ K$ पर गर्म करने पर,यह पानी का एक अणु खोकर मेटाबोरिक एसिड $(HBO_2)$ बनाता है।
$H_3BO_3 \xrightarrow{373 \ K} HBO_2 + H_2O$
उच्च तापमान पर और अधिक गर्म करने पर,यह और पानी खोकर बोरिक एनहाइड्राइड $(B_2O_3)$ बनाता है।
$2HBO_2 \xrightarrow{\Delta} B_2O_3 + H_2O$
अतः,अंतिम बचा हुआ अवशेष बोरिक एनहाइड्राइड $(B_2O_3)$ है।

(A) बोरॉन ट्राइफ्लोराइड $(BF_3)$ में बोरॉन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों का अष्टक अपूर्ण होता है,जिससे यह इलेक्ट्रॉन-न्यून हो जाता है। इसलिए,यह एक प्रबल लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है,न कि लुईस क्षार के रूप में। अतः,विकल्प $A$ में दिया गया कथन गलत है।

(C) बोरोन कार्बाइड $(B_4C)$ सबसे कठोर पदार्थों में से एक के रूप में जाना जाता है,जो कठोरता के मामले में हीरे और क्यूबिक बोरोन नाइट्राइड के ठीक नीचे आता है। अपनी अत्यधिक कठोरता और कम घनत्व के कारण इसका उपयोग टैंक आर्मर और बुलेटप्रूफ जैकेट जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से किया जाता है।

(D) अक्रिय युग्म प्रभाव का तात्पर्य सबसे बाहरी $s$-कक्षक के दो इलेक्ट्रॉनों के यौगिकों में साझा न होने की प्रवृत्ति से है।
यह प्रभाव $p$-ब्लॉक तत्वों में समूह में नीचे जाने पर अधिक स्पष्ट होता जाता है।
दिए गए विकल्पों में से,$Tl$ (थैलियम) समूह $13$ का तत्व है।
अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण,समूह में नीचे जाने पर $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ जाती है,जिससे $Tl^{3+}$ की तुलना में $Tl^+$ अधिक स्थिर हो जाता है।
इसलिए,$Tl$ में अक्रिय युग्म प्रभाव महत्वपूर्ण है।

(C) बोरॉन का हाइड्रॉक्साइड,$B(OH)_3$ (या $H_3BO_3$),एक दुर्बल लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह पानी से $OH^-$ आयन स्वीकार करता है और $H^+$ आयन मुक्त करता है। अतः,यह प्रकृति में अम्लीय है।
दूसरी ओर,एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड,$Al(OH)_3$,अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करता है,जो इसे एक उभयधर्मी पदार्थ के रूप में दर्शाता है।
इसलिए,सही कथन यह है कि बोरॉन का हाइड्रॉक्साइड अम्लीय है,जबकि एल्युमीनियम का हाइड्रॉक्साइड उभयधर्मी है।

(D) ग्रेफाइट की संरचना परतदार होती है जहाँ प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^2$ संकरित होता है और षट्कोणीय वलयों में व्यवस्थित होता है।
बोरोन नाइट्राइड $(BN)$,जिसे अक्सर 'अकार्बनिक ग्रेफाइट' कहा जाता है,की संरचना भी समान परतदार होती है जहाँ बोरोन और नाइट्रोजन परमाणु षट्कोणीय वलयों में एकांतर क्रम में व्यवस्थित होते हैं।
परतों में परमाणुओं की व्यवस्था में समानता के कारण दोनों समसंरचनात्मक (isostructural) हैं।

(A) बोरेक्स $Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O$ है। पानी में घुलने पर यह क्षारीय विलयन देता है क्योंकि यह एक प्रबल क्षार और दुर्बल अम्ल का लवण है।
जल-अपघटन अभिक्रिया:
$Na_2B_4O_7 + 7H_2O \to 2NaOH + 4H_3BO_3$
चूंकि $NaOH$ एक प्रबल क्षार है,इसलिए प्राप्त विलयन क्षारीय होता है,जो सफाई में मदद करता है।

(D) समूह $13$ के तत्वों में,आयनन ऊर्जा घटने के कारण समूह में नीचे जाने पर धात्विक गुण बढ़ता है।
$B_2O_3$ अम्लीय है,$Al_2O_3$ और $Ga_2O_3$ उभयधर्मी हैं,जबकि $In_2O_3$ और $Tl_2O_3$ क्षारीय हैं।
दिए गए विकल्पों में से,$Tl_2O_3$ सबसे अधिक धात्विक है और इसलिए यह सबसे प्रबल क्षारीय गुण प्रदर्शित करता है।
क्षारीय सामर्थ्य का बढ़ता क्रम $B_2O_3 < Al_2O_3 < Ga_2O_3 < In_2O_3 < Tl_2O_3$ है।

(D) रासायनिक रूप से बोरेक्स सोडियम टेट्राबोरेट डेकाहाइड्रेट है।
इसका रासायनिक सूत्र $Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O$ है।

(B) बोरेक्स बोरॉन का एक यौगिक है,जिसे रासायनिक रूप से सोडियम टेट्राबोरेट डेकाहाइड्रेट के रूप में जाना जाता है।
इसका संरचनात्मक सूत्र $Na_2[B_4O_5(OH)_4] \cdot 8 H_2O$ है।

(C) बोरॉन एक उपधातु है। अतः,कथन सत्य है।
यद्यपि बोरॉन कुछ धात्विक गुण (जैसे उच्च गलनांक और कठोरता) प्रदर्शित करता है,लेकिन यह मुख्य रूप से अपने अधात्विक व्यवहार के लिए जाना जाता है। 'बोरॉन धात्विक प्रकृति दर्शाता है' यह कथन उपधातु होने का सही कारण नहीं है। अतः,कारण गलत है।

(C) संकुल आयन का सामान्य सूत्र $MF_{6}^{3-}$ है।
बोरॉन $(B)$ $2^{nd}$ आवर्त का तत्व है और इसकी संयोजकता कोश में रिक्त $d$-कक्षकों की अनुपस्थिति के कारण इसकी अधिकतम सहसंयोजकता $4$ होती है।
इसलिए,यह अपने अष्टक का विस्तार करके $BF_{6}^{3-}$ आयन नहीं बना सकता है।
$Al$,$Ga$ और $In$ जैसे अन्य तत्वों में रिक्त $d$-कक्षक होते हैं और वे ऐसे संकुल आयन बना सकते हैं।

(D) समूह $13$ में,परमाणु त्रिज्या $B$ से $Al$ तक नीचे जाने पर बढ़ती है।
हालाँकि,$Ga$ में $d$-इलेक्ट्रॉनों के दुर्बल परिरक्षण प्रभाव (संक्रमण संकुचन) के कारण,$Ga$ की परमाणु त्रिज्या $Al$ से थोड़ी कम होती है।
अतः,सही क्रम $B < Ga < Al < In < Tl$ है।

(B) -ट्राइक्लोरोबोराज़ीन $(A)$ की टेट्राहाइड्रोफ्यूरान $(THF)$ में $LiBH_{4}$ के साथ अपचयन अभिक्रिया से बोराज़ीन $(B)$ प्राप्त होता है,जिसे अकार्बनिक बेंजीन के रूप में जाना जाता है:
$H_{3}N_{3}B_{3}Cl_{3} + 3LiBH_{4} \rightarrow H_{3}N_{3}B_{3}H_{3} (B) + 3LiCl + 3BH_{3}THF$.
$(A)$ की ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक $MeMgBr$ $(C)$ के साथ अभिक्रिया से बोरोन परमाणुओं का मिथाइलेशन होता है:
$H_{3}N_{3}B_{3}Cl_{3} + 3MeMgBr (C) \rightarrow H_{3}N_{3}B_{3}(Me)_{3} + 3MgBrCl$.
अतः,$(B)$ बोराज़ीन है और $(C)$ $MeMgBr$ है।

(N/A) निर्जल एल्युमिनियम क्लोराइड $(AlCl_3)$ अत्यधिक आर्द्रताग्राही (hygroscopic) होता है और वायुमंडलीय नमी के साथ आंशिक जल-अपघटन (hydrolysis) करके $HCl$ गैस मुक्त करता है। यह $HCl$ गैस वायुमंडलीय जल वाष्प के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोक्लोरिक अम्ल की बूंदें बनाती है,जो सफेद धुएं के रूप में दिखाई देती हैं।

(N/A) बोरॉन दूसरे आवर्त का तत्व है और इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^2 2s^2 2p^1$ है।
अपने संयोजी कोश में $d$-कक्षकों की अनुपस्थिति के कारण,बोरॉन अपने अष्टक का विस्तार $8$ इलेक्ट्रॉनों से अधिक नहीं कर सकता है।
परिणामस्वरूप,बोरॉन की अधिकतम सहसंयोजकता $4$ तक सीमित है।
इसलिए,यह $BF_{6}^{3-}$ आयन नहीं बना सकता है,जिसके लिए $6$ की सहसंयोजकता की आवश्यकता होती है।

(N/A) बोरिक एसिड $(H_3BO_3)$ को एक दुर्बल अम्ल माना जाता है क्योंकि यह स्वयं प्रोटॉन $(H^+)$ दाता के रूप में कार्य नहीं करता है। इसके बजाय,यह एक लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है और अपने अष्टक को पूरा करने के लिए पानी के अणु से $OH^-$ आयन के इलेक्ट्रॉन युग्म को स्वीकार करता है। अभिक्रिया इस प्रकार है: $B(OH)_3 + 2H_2O \rightleftharpoons [B(OH)_4]^- + H_3O^+$. $H^+$ आयनों का निकलना पानी के साथ इस अंतःक्रिया का परिणाम है,जो इसे एक दुर्बल मोनोबेसिक लुईस अम्ल बनाता है।

(N/A) $(i)$ $B$ से $Tl$: समूह $13$ के तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^1$ है। अतः,उनकी सबसे सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ होनी चाहिए। हालाँकि,केवल बोरॉन और एल्युमीनियम ही व्यावहारिक रूप से $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाते हैं। शेष तत्व,जैसे $Ga$,$In$,$Tl$,$+1$ और $+3$ दोनों ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दर्शाते हैं। समूह में नीचे जाने पर,अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण $+1$ अवस्था अधिक स्थिर हो जाती है। $s$-कोश में उपस्थित दो इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा मजबूती से आकर्षित होते हैं और बंधन में भाग नहीं लेते हैं। यह प्रभाव समूह में नीचे जाने पर अधिक प्रमुख हो जाता है। अतः,$Ga(+1)$ अस्थिर है,$In(+1)$ काफी स्थिर है,और $Tl(+1)$ बहुत स्थिर है। समूह में नीचे जाने पर $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता घटती है।
$(ii)$ $C$ से $Pb$: समूह $14$ के तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^2$ है। अतः,उनकी सबसे सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ होनी चाहिए। हालाँकि,समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था अधिक सामान्य हो जाती है। $C$ और $Si$ मुख्य रूप से $+4$ अवस्था दर्शाते हैं। अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण,समूह में नीचे जाने पर उच्च ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थिर हो जाती है। इस प्रकार,यद्यपि $Ge$,$Sn$,और $Pb$ दोनों $+2$ और $+4$ अवस्थाएँ दर्शाते हैं,समूह में नीचे जाने पर निम्न ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ती है और उच्च ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता घटती है।

(N/A) बोरोन $(B)$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $2s^2 2p^1$ है। इसके संयोजी कोश में तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं।
अतः,यह फ्लोरीन परमाणुओं के साथ केवल तीन सहसंयोजक बंध बना सकता है।
इसका अर्थ है कि $BF_3$ में बोरोन परमाणु के चारों ओर केवल छह इलेक्ट्रॉन होते हैं,और इसका अष्टक अधूरा रहता है।
चूंकि बोरोन परमाणु इलेक्ट्रॉन-न्यून है,इसलिए इसमें एक रिक्त $p$-कक्षक होता है जो इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म को स्वीकार कर सकता है।
इसलिए,$BF_3$ एक लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है।

(N/A) $BCl_3$ एक लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है और बोरिक अम्ल बनाने के लिए आसानी से जल-अपघटन (hydrolysis) से गुजरता है:
$BCl_3 + 3H_2O \longrightarrow 3HCl + B(OH)_3$
$CCl_4$ जल-अपघटन का पूरी तरह से विरोध करता है क्योंकि कार्बन के पास पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉन स्वीकार करके मध्यवर्ती बनाने के लिए रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं। इसलिए,जब इन्हें मिलाया जाता है,तो वे अलग-अलग परतें बनाते हैं:
$CCl_4 + H_2O \longrightarrow \text{No reaction}$

(N/A) बोरिक एसिड एक प्रोटिक एसिड नहीं है। यह एक दुर्बल एकक्षारकीय लुईस एसिड है।
यह सीधे प्रोटॉन $(H^+)$ दान नहीं करता है। इसके बजाय,यह पानी के अणु के हाइड्रॉक्सिल $(OH^-)$ आयन से इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी स्वीकार करके लुईस एसिड के रूप में कार्य करता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$B(OH)_3 + 2H_2O \longrightarrow [B(OH)_4]^- + H_3O^+$

(N/A) ऑर्थोबोरिक एसिड $(H_3BO_3)$ को $370 \, K$ या उससे अधिक तापमान पर गर्म करने पर,यह पानी का एक अणु खोकर मेटाबोरिक एसिड $(HBO_2)$ बनाता है।
लाल तप्त अवस्था तक और अधिक गर्म करने पर,यह और पानी खोकर बोरिक ऑक्साइड $(B_2O_3)$ देता है।
अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$H_3BO_3 \xrightarrow[370 \, K]{\Delta} HBO_2 + H_2O$
$2HBO_2 \xrightarrow[red \, hot]{\Delta} B_2O_3 + H_2O$

(N/A) इलेक्ट्रॉन-न्यून यौगिक वे होते हैं जिनमें केंद्रीय परमाणु का अष्टक अपूर्ण होता है,अर्थात इसके संयोजी कोश में $8$ से कम इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$(i)$ $BCl_3$:
बोरॉन $(B)$ में $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। क्लोरीन परमाणुओं के साथ $3$ सहसंयोजक बंध बनाने पर,बोरॉन परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $6$ हो जाती है। चूंकि इसमें $8$ से कम इलेक्ट्रॉन हैं,इसलिए $BCl_3$ एक इलेक्ट्रॉन-न्यून प्रजाति है।
$(ii)$ $SiCl_4$:
सिलिकॉन $(Si)$ में $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। $4$ क्लोरीन परमाणुओं के साथ $4$ सहसंयोजक बंध बनाने पर,सिलिकॉन परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $8$ हो जाती है। चूंकि इसका अष्टक पूर्ण है,इसलिए $SiCl_4$ एक इलेक्ट्रॉन-न्यून प्रजाति नहीं है।

(N/A)

तत्व	परमाणु त्रिज्या $(pm)$
एल्युमीनियम $(Al)$	$143$
गैलियम $(Ga)$	$135$

यद्यपि $Al$ की तुलना में $Ga$ में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन कोश है, फिर भी इसकी परमाणु त्रिज्या छोटी है। इसका कारण $3d$-इलेक्ट्रॉनों का दुर्बल परिरक्षण प्रभाव ($\text{poor shielding effect}$) है। $d$-इलेक्ट्रॉन नाभिकीय आवेश का प्रभावी परिरक्षण नहीं कर पाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप $Al$ की तुलना में $Ga$ में संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा अनुभव किया जाने वाला प्रभावी नाभिकीय आवेश $(Z_{eff})$ अधिक होता है, जो संयोजी कोश को नाभिक के करीब खींच लेता है।

(N/A) दिया गया लवण लिटमस के प्रति क्षारीय है। अतः,$X$ एक प्रबल क्षार और दुर्बल अम्ल का लवण है। साथ ही,जब $X$ को गर्म किया जाता है,तो यह फूलकर पदार्थ $Y$ बनाता है। इसलिए,$X$ बोरेक्स $(Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 10H_{2}O)$ होना चाहिए।
$(i)$ जल-अपघटन के कारण बोरेक्स का जलीय विलयन क्षारीय होता है:
$Na_{2}B_{4}O_{7} + 7H_{2}O \rightarrow 2NaOH + 4H_{3}BO_{3}$
$(ii)$ गर्म करने पर,बोरेक्स पानी खो देता है और फूलकर एक कांच जैसा मनका $Y$ बनाता है जिसमें सोडियम मेटाबोरेट $(NaBO_{2})$ और बोरिक एनहाइड्राइड $(B_{2}O_{3})$ होते हैं:
$Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 10H_{2}O$ $\xrightarrow{\Delta} Na_{2}B_{4}O_{7}$ $\xrightarrow{\Delta} 2NaBO_{2} + B_{2}O_{3} (Y)$
$(iii)$ जब बोरेक्स के गर्म विलयन में सांद्र $H_{2}SO_{4}$ मिलाया जाता है,तो ऑर्थोबोरिक अम्ल $(Z)$ के सफेद क्रिस्टल बनते हैं:
$Na_{2}B_{4}O_{7} + H_{2}SO_{4} + 5H_{2}O \rightarrow Na_{2}SO_{4} + 4H_{3}BO_{3} (Z)$
अतः,$X = Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 10H_{2}O$,$Y = NaBO_{2} + B_{2}O_{3}$,और $Z = H_{3}BO_{3}$।

(N/A) $(i)$ $2BF_3 + 6LiH \rightarrow B_2H_6 + 6LiF$
$(ii)$ $B_2H_6 + 6H_2O \rightarrow 2H_3BO_3 + 6H_2$
$(iii)$ $B_2H_6 + 2NaH \xrightarrow{\text{ether}} 2NaBH_4$
$(iv)$ $4H_3BO_3$ $\xrightarrow{\Delta} 4HBO_2$ $\xrightarrow{410 \ K} H_2B_4O_7$ $\xrightarrow{\text{red hot}} 2B_2O_3$
$(v)$ $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2$
$(vi)$ $3B_2H_6 + 6NH_3 \rightarrow 2B_3N_3H_6 + 12H_2$

(B) बोरिक एसिड $(H_3BO_3)$ ठोस अवस्था में एक परतदार संरचना के रूप में मौजूद होता है।
ये परतें अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधों द्वारा एक साथ जुड़ी होती हैं,जो इसकी बहुलक प्रकृति का कारण बनती हैं।
संरचना में बिंदुदार रेखाएं इन हाइड्रोजन बंधों को दर्शाती हैं।

(C) डाइबोरेन $(B_2H_6)$ में,प्रत्येक बोरॉन परमाणु चार हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़ा होता है (दो टर्मिनल और दो ब्रिजिंग)।
चूंकि प्रत्येक बोरॉन परमाणु चार सिग्मा बंध बनाता है,इसलिए यह $sp^{3}$ संकरण दर्शाता है।

(N/A) बोरॉन एक विशिष्ट अधातु है।
एल्युमीनियम एक धातु है लेकिन यह बोरॉन के साथ कई रासायनिक समानताएं दिखाता है,जबकि गैलियम,इंडियम,थैलियम और निहोनियम लगभग पूरी तरह से धात्विक चरित्र के होते हैं।
बोरॉन एक काफी दुर्लभ तत्व है; यह मुख्य रूप से ऑर्थोबोरिक एसिड $(H_{3}BO_{3})$,बोरेक्स $(Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 10H_{2}O)$ और कर्नाइट $(Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 4H_{2}O)$ के रूप में पाया जाता है।
भारत में,बोरेक्स पुगा घाटी (लद्दाख) और सांभर झील (राजस्थान) में पाया जाता है। पृथ्वी की पपड़ी में बोरॉन की प्रचुरता द्रव्यमान के अनुसार $0.0001 \%$ से कम है।
बोरॉन के दो समस्थानिक रूप हैं: $^{10}B$ $(19 \%)$ और $^{11}B$ $(81 \%)$।
एल्युमीनियम सबसे प्रचुर धातु है और ऑक्सीजन $(45.5 \%)$ तथा $Si$ $(27.7 \%)$ के बाद पृथ्वी की पपड़ी में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व ($8.3 \%$ द्रव्यमान के अनुसार) है।
बॉक्साइट $(Al_{2}O_{3} \cdot 2H_{2}O)$ और क्रायोलाइट $(Na_{3}AlF_{6})$ एल्युमीनियम के महत्वपूर्ण खनिज हैं। भारत में,यह मध्य प्रदेश,कर्नाटक,ओडिशा और जम्मू में अभ्रक (mica) के रूप में पाया जाता है।
गैलियम,इंडियम और थैलियम प्रकृति में कम प्रचुर तत्व हैं।

(N/A) समूह में नीचे जाने पर, प्रत्येक क्रमिक सदस्य के लिए इलेक्ट्रॉनों का एक अतिरिक्त कोश जुड़ जाता है और इसलिए, परमाणु त्रिज्या बढ़ने की अपेक्षा की जाती है।
हालाँकि, एक विचलन देखा जाता है। $Ga$ $(135 \text{ pm})$ की परमाणु त्रिज्या $Al$ $(143 \text{ pm})$ से कम है।
इसे इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के आंतरिक कोर में भिन्नता से समझा जा सकता है। अतिरिक्त $10$ $d$-इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति गैलियम में बढ़े हुए परमाणु आवेश के विरुद्ध बाहरी इलेक्ट्रॉनों के लिए केवल कमजोर स्क्रीनिंग (शील्डिंग) प्रभाव प्रदान करती है।
परिणामस्वरूप, प्रभावी परमाणु आवेश बढ़ जाता है, जिससे गैलियम की परमाणु त्रिज्या एल्युमिनियम से कम हो जाती है। हालाँकि, आयनिक त्रिज्या के मामले में नियमित आवर्तिता देखी जाती है।

(N/A) आयनन एन्थैल्पी: आयनन एन्थैल्पी के मान समूह में नीचे जाने पर सामान्य प्रवृत्तियों के अनुसार सुचारू रूप से नहीं घटते हैं। $B$ से $Al$ तक की कमी परमाणु आकार में वृद्धि से जुड़ी है।
$Al$ और $Ga$ के बीच तथा $In$ और $Tl$ के बीच आयनन एन्थैल्पी के मानों में देखी गई असंततता $d$- और $f$-इलेक्ट्रॉनों के खराब परिरक्षण प्रभाव (shielding effect) के कारण है,जो नाभिकीय आवेश में वृद्धि की भरपाई करने में विफल रहते हैं। आयनन एन्थैल्पी का क्रम $\Delta_{i}H_{1} < \Delta_{i}H_{2} < \Delta_{i}H_{3}$ है।
विद्युतऋणात्मकता: समूह में नीचे जाने पर,विद्युतऋणात्मकता पहले $B$ से $Al$ तक घटती है और फिर मामूली रूप से बढ़ती है। यह तत्वों के परमाणु आकार में विसंगतियों के कारण होता है।

(N/A) सामान्यतः,एक समूह में परमाणु क्रमांक बढ़ने के साथ आयनन एन्थैल्पी घटती है।
यह प्रवृत्ति $B$ से $Al$ तक देखी जाती है। हालाँकि,$Ga$ की आयनन एन्थैल्पी $Al$ से अप्रत्याशित रूप से अधिक है।
इसका कारण यह है कि $Ga$ के मामले में,इसके आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में दस $d$-इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$d$-इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण प्रभाव (shielding effect) कम होता है और इसलिए,वे $s$ और $p$-इलेक्ट्रॉनों की तुलना में नाभिकीय आवेश को कम प्रभावी ढंग से परिरक्षित करते हैं।
परिणामस्वरूप,बाहरी इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा अधिक मजबूती से बंधा रहता है,जिससे $Al$ से $Ga$ तक परमाणु आकार में वृद्धि के बावजूद आयनन एन्थैल्पी में थोड़ी वृद्धि होती है।
इसी तरह की वृद्धि $In$ से $Tl$ तक देखी जाती है,जो $Tl$ के आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में $14$ $f$-इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण है,जिनका परिरक्षण प्रभाव बहुत ही कम होता है।

(N/A) प्रत्येक समूह का पहला सदस्य अपने छोटे आकार,उच्च आवेश घनत्व और उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण उसी समूह के अन्य तत्वों से भिन्न होता है।
$(i)$ छोटी परमाणु और आयनिक त्रिज्या: पहले सदस्य की परमाणु और आयनिक त्रिज्या उसी समूह के बाद के सदस्यों की तुलना में काफी छोटी होती है।
$(ii)$ $d$-कक्षकों की अनुपस्थिति: प्रत्येक समूह के पहले सदस्य के पास बंधन के लिए केवल चार संयोजकता कक्षक $(2s, 2p_x, 2p_y, 2p_z)$ उपलब्ध होते हैं,जो इसकी अधिकतम सहसंयोजकता को $4$ तक सीमित करते हैं (जैसे,बोरॉन $[BF_4]^-$ बनाता है,जबकि एल्युमिनियम $[AlF_6]^{3-}$ बना सकता है)।
$(iii)$ $p_{\pi}-p_{\pi}$ मल्टीपल बॉन्ड बनाने की क्षमता: $p$-ब्लॉक तत्वों का पहला सदस्य स्वयं के साथ (जैसे,$C=C, C \equiv C, N=N, N \equiv N$) और दूसरे आवर्त के अन्य तत्वों के साथ (जैसे,$C=O, C=N, N=O$) $p_{\pi}-p_{\pi}$ मल्टीपल बॉन्ड बनाने की अधिक क्षमता रखता है,जबकि भारी तत्व ऐसे बॉन्ड प्रभावी ढंग से नहीं बना पाते हैं।

(N/A) बोरॉन प्रकृति में अधातु है। यह अत्यंत कठोर और काले रंग का ठोस पदार्थ है।
यह कई अपररूपों में पाया जाता है। बहुत मजबूत क्रिस्टलीय जालक के कारण,बोरॉन का गलनांक असामान्य रूप से उच्च होता है।
बाकी सदस्य नरम धातुएं हैं जिनका गलनांक कम और विद्युत चालकता उच्च होती है।
यह ध्यान देने योग्य है कि गैलियम,जिसका गलनांक असामान्य रूप से कम $(303 \ K)$ है,गर्मियों के दौरान तरल अवस्था में रह सकता है।
इसका उच्च क्वथनांक $(2676 \ K)$ इसे उच्च तापमान मापने के लिए एक उपयोगी सामग्री बनाता है।
समूह में बोरॉन से थैलियम की ओर जाने पर तत्वों का घनत्व बढ़ता है।

(N/A) $(i)$ $B$ से $Tl$: समूह $13$ के तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^1$ है। इसलिए,उनके द्वारा प्रदर्शित सबसे सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ होनी चाहिए। हालाँकि,केवल बोरॉन और एल्युमिनियम ही व्यावहारिक रूप से $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था दिखाते हैं।
शेष तत्व,यानी $Ga, In, Tl$,$+1$ और $+3$ दोनों ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दिखाते हैं। समूह में नीचे जाने पर,$+1$ अवस्था अधिक स्थिर हो जाती है। उदाहरण के लिए,$Tl(+1)$,$Tl(+3)$ की तुलना में अधिक स्थिर है। यह 'अक्रिय युग्म प्रभाव' (inert pair effect) के कारण है।
$s$-कोश में मौजूद दो इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा मजबूती से आकर्षित होते हैं और बंधन में भाग नहीं लेते हैं। यह अक्रिय युग्म प्रभाव समूह में नीचे जाने पर अधिक प्रमुख होता जाता है। इसलिए,$Ga(+1)$ अस्थिर है,$In(+1)$ काफी स्थिर है और $Tl(+1)$ बहुत स्थिर है।

तत्व	$B, Al, Ga, In, Tl$
ऑक्सीकरण संख्या	$B(+3), Al(+3), Ga(+1, +3), In(+1, +3), Tl(+1, +3)$

समूह में नीचे जाने पर $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता घटती है।
$(ii)$ $C$ से $Pb$: समूह $14$ के तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^2$ है। इसलिए,उनके द्वारा प्रदर्शित सबसे सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ होनी चाहिए। हालाँकि,समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था अधिक सामान्य होती जाती है। $C$ और $Si$ मुख्य रूप से $+4$ अवस्था दिखाते हैं।
समूह में नीचे जाने पर,उच्च ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थिर हो जाती है। यह अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण है। इस प्रकार,यद्यपि $Ge, Sn$ और $Pb$ दोनों $+2$ और $+4$ अवस्थाएँ दिखाते हैं,समूह में नीचे जाने पर निचली ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ती है और उच्च ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता घटती है।

(N/A) बोरोन के छोटे आकार के कारण,इसकी प्रथम तीन आयनन एन्थैल्पी का योग बहुत अधिक होता है। यह इसे $3+$ आयन बनाने से रोकता है और केवल सहसंयोजक यौगिक बनाने के लिए मजबूर करता है।
जैसे-जैसे हम $B$ से $Al$ की ओर बढ़ते हैं,$Al$ की प्रथम तीन आयनन एन्थैल्पी का योग काफी कम हो जाता है,जिससे यह $Al^{3+}$ आयन बनाने में सक्षम हो जाता है। एल्युमिनियम एक अत्यधिक विद्युत-धनात्मक धातु है।
समूह में नीचे जाने पर,बीच में आने वाले $d$ और $f$ कक्षकों के दुर्बल परिरक्षण प्रभाव के कारण,बढ़ा हुआ प्रभावी नाभिकीय आवेश $ns$ इलेक्ट्रॉनों को मजबूती से जकड़े रखता है (अक्रिय युग्म प्रभाव),जो उनके बंधन में भाग लेने को सीमित करता है।
परिणामस्वरूप,केवल $p$-कक्षक के इलेक्ट्रॉन ही बंधन में शामिल हो सकते हैं। $Ga$,$In$ और $Tl$ में $+1$ और $+3$ दोनों ऑक्सीकरण अवस्थाएँ देखी जाती हैं।
भारी तत्वों के लिए $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था की सापेक्ष स्थिरता बढ़ती है: $Al < Ga < In < Tl$।
थैलियम में $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रमुख है,जबकि $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था अत्यधिक ऑक्सीकरणकारी होती है।
$+1$ ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिक $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिकों की तुलना में अधिक आयनिक होते हैं।
त्रिसंयोजक अवस्था में,इन तत्वों के यौगिकों के अणु में केंद्रीय परमाणु के चारों ओर (जैसे $BCl_3$ में बोरोन) केवल छह इलेक्ट्रॉन होते हैं। ऐसे इलेक्ट्रॉन-न्यून अणु लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं।
समूह में नीचे जाने पर लुईस अम्ल के रूप में कार्य करने की प्रवृत्ति घटती है। उदाहरण के लिए,$BCl_3$ अमोनिया से एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करके $BCl_3 \cdot NH_3$ बनाता है।

(N/A) $BCl_3$ एक इलेक्ट्रॉन-न्यून अणु है। $B$ परमाणु का अष्टक अपूर्ण होता है और यह पानी से इलेक्ट्रॉन के एक एकाकी युग्म को स्वीकार करता है,जिससे जल-अपघटन होकर बोरिक अम्ल बनता है:
$BCl_3 + 3 H_2O \rightarrow H_3BO_3 + 3 HCl$
दूसरी ओर,$CCl_4$ एक इलेक्ट्रॉन-सटीक अणु है। $C$ परमाणु का अष्टक पूर्ण होता है और इसमें अपनी समन्वय संख्या का विस्तार करने के लिए रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं। इसलिए,यह पानी से इलेक्ट्रॉन स्वीकार नहीं कर सकता है,और $CCl_4$ का जल-अपघटन नहीं होता है।

(N/A) यदि कोई पदार्थ अम्ल और क्षार दोनों के गुण प्रदर्शित करता है,तो उसे उभयधर्मी कहा जाता है। एल्युमीनियम अम्ल और क्षार दोनों में घुल जाता है,जो इसकी उभयधर्मी प्रकृति को दर्शाता है।
अम्ल के साथ अभिक्रिया:
$2 Al(s) + 6 HCl(aq) \rightarrow 2 AlCl_{3}(aq) + 3 H_{2}(g)$
क्षार के साथ अभिक्रिया:
$2 Al(s) + 2 NaOH(aq) + 6 H_{2}O(l) \rightarrow 2 Na[Al(OH)_{4}](aq) + 3 H_{2}(g)$

(N/A) दी गई धातु $X$ $Al$ है। अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$1$. $2 Al + 2 NaOH + 6 H_2O \rightarrow 2 Na[Al(OH)_4] + 3 H_2$ (नोट: $Al(OH)_3$ मध्यवर्ती सफेद अवक्षेप $(A)$ है)।
$2$. $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$ (घुलनशील संकुल $(B)$)।
$3$. $Al(OH)_3 + 3 HCl \rightarrow AlCl_3 + 3 H_2O$ (यौगिक $(C)$ $AlCl_3$ है)।
$4$. $2 Al(OH)_3 \xrightarrow{\Delta} Al_2O_3 + 3 H_2O$ (यौगिक $(D)$ $Al_2O_3$ है,जिसका उपयोग $Al$ के निष्कर्षण में किया जाता है)।