Isomerism and Magnetic properties Questions in Gujarati

(A) ${K_3}[Fe(CN)_6]$ માં,$Fe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
$Fe$ $(Z=26)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^6 4s^2$ છે.
$Fe^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^5$ છે.
$CN^-$ એ પ્રબળ ક્ષેત્ર લિગાન્ડ હોવાથી,તે $3d$ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરે છે.
$3d^5$ રચના $t_{2g}^5 e_g^0$ બને છે,જેનો અર્થ છે કે $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
ચુંબકીય મોમેન્ટ $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ B.M.$ દ્વારા ગણવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
$n=1$ માટે,$\mu = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} \approx 1.732 \ B.M.$
આમ,પ્રતિ અણુ $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હાજર છે.

(B) $Fe$ $(Z=26)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^6 4s^2$ છે.
$Fe^{2+}$ માટે,રચના $[Ar] 3d^6$ છે.
$3d$ સબશેલમાં $4$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
આયનમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી,તે પેરામેગ્નેટિઝમ દર્શાવે છે.

(C) પરમાણુ અથવા આયનની ચુંબકીય ચાકમાત્રા $Bohr \, Magneton$ $(BM)$ એકમમાં દર્શાવવામાં આવે છે.

(B) જે સંયોજનોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે તે પેરામેગ્નેટિક ગુણધર્મ દર્શાવે છે.

(B) જો પદાર્થ અનુચુંબકીય (paramagnetic) હોય (અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતો હોય),તો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં તેનું વજન વધે છે.
$A$) $TiO_2$: $Ti^{+4}$ એ $3d^0$ છે (પ્રતિચુંબકીય).
$B$) $Fe_2(SO_4)_3$: $Fe^{+3}$ એ $3d^5$ છે ($5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય).
$C$) $KMnO_4$: $Mn^{+7}$ એ $3d^0$ છે (પ્રતિચુંબકીય).
$D$) $ScCl_3$: $Sc^{+3}$ એ $3d^0$ છે (પ્રતિચુંબકીય).
$Fe_2(SO_4)_3$ અનુચુંબકીય હોવાથી,તે ચુંબકીય ક્ષેત્ર તરફ આકર્ષાય છે,જેના કારણે વજનમાં વધારો જોવા મળે છે.

(D) રંગવિહીન સ્પીસીઝ નક્કી કરવા માટે,આપણે ધાતુ આયનોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી તપાસીએ છીએ:
$1$. $TiF_6^{2-}$ માં,$Ti$ એ $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં છે. $Ti^{4+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^0$ છે. $d$-કક્ષકમાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન ન હોવાથી તે રંગવિહીન છે.
$2$. $CoF_6^{3-}$ માં,$Co$ એ $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં છે. $Co^{3+}$ ની રચના $[Ar] 3d^6$ છે. તેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી તે રંગીન છે.
$3$. $Cu_2Cl_2$ માં,$Cu$ એ $+1$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં છે. $Cu^+$ ની રચના $[Ar] 3d^{10}$ છે. $d$-કક્ષક સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોવાથી,તેમાં કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી,તેથી તે રંગવિહીન છે.
$4$. $NiCl_4^{2-}$ માં,$Ni$ એ $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં છે. $Ni^{2+}$ ની રચના $[Ar] 3d^8$ છે. તેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી તે રંગીન છે.
તેથી,$TiF_6^{2-}$ અને $Cu_2Cl_2$ રંગવિહીન સ્પીસીઝ છે.

(B) સંક્રાંતિ ધાતુ સંકીર્ણોનો રંગ સામાન્ય રીતે $d-d$ સંક્રમણને કારણે હોય છે,જેના માટે અયુગ્મિત $d$-ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી જરૂરી છે.
$Na_2CdCl_4$ માં,કેડમિયમ આયન $Cd^{2+}$ છે.
$Cd$ $(Z=48)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Kr] 4d^{10} 5s^2$ છે.
આમ,$Cd^{2+}$ ની રચના $[Kr] 4d^{10}$ છે.
$d$-પેટાકોષ સંપૂર્ણ ભરાયેલ હોવાથી,$d-d$ સંક્રમણ માટે કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ઉપલબ્ધ નથી,તેથી આ સંયોજન રંગહીન છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.

(C) ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ગણતરી $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ B.M.$ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
$1$. $[MnCl_4]^{2-}$ માટે: $Mn^{2+}$ એ $3d^5$ છે. $Cl^-$ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગેન્ડ હોવાથી,ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થતા નથી. $n = 5$.
$2$. $[CoCl_4]^{2-}$ માટે: $Co^{2+}$ એ $3d^7$ છે. $Cl^-$ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગેન્ડ હોવાથી,ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થતા નથી. $n = 3$.
$3$. $[Fe(CN)_6]^{4-}$ માટે: $Fe^{2+}$ એ $3d^6$ છે. $CN^-$ પ્રબળ ક્ષેત્ર લિગેન્ડ હોવાથી,ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થાય છે. $n = 0$.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાની સરખામણી કરતા: $5 > 3 > 0$.
તેથી,ચુંબકીય ચાકમાત્રાનો ક્રમ $[MnCl_4]^{2-} > [CoCl_4]^{2-} > [Fe(CN)_6]^{4-}$ છે.

(A) $[FeF_6]^{3-}$ માં,$Fe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
$Fe^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] \ 3d^5$ છે.
$F^-$ એ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગેન્ડ હોવાથી,તે ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરતું નથી.
આમ,તેમાં $5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન $(n = 5)$ છે.
ચુંબકીય ચાકમાત્રા $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે.
$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.92 \ BM$.

(C) $Hg[Co(SCN)_4]$ સંકિર્ણ સંયોજનમાં $Co$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે.
$Co^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^7$ છે.
ચતુષ્ફલકીય ક્ષેત્રમાં,$Co^{2+}$ પાસે $3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન $(n = 3)$ હોય છે.
સ્પિન-ઓન્લી ચુંબકીય મોમેન્ટનું સૂત્ર $\mu = \sqrt{n(n + 2)} \ B.M.$ છે.
$\mu = \sqrt{3(3 + 2)} = \sqrt{15} \approx 3.87 \ B.M.$

(D) ચુંબકીય ગુણધર્મ નક્કી કરવા માટે,આપણે લિગાન્ડની હાજરીમાં મધ્યસ્થ ધાતુ આયનની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના જોઈએ છીએ:
$A$. $[NiCl_4]^{2-}$: $Ni^{2+}$ $(3d^8)$. $Cl^-$ એ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગાન્ડ છે,તેથી તે ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરતું નથી. તેમાં $2$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી તે પેરામેગ્નેટિક છે.
$B$. $[CoF_6]^{3-}$: $Co^{3+}$ $(3d^6)$. $F^-$ એ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગાન્ડ છે. તેમાં $4$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી તે પેરામેગ્નેટિક છે.
$C$. $[Fe(H_2O)_6]^{2+}$: $Fe^{2+}$ $(3d^6)$. $H_2O$ એ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગાન્ડ છે. તેમાં $4$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી તે પેરામેગ્નેટિક છે.
$D$. $[Ni(CN)_4]^{2-}$: $Ni^{2+}$ $(3d^8)$. $CN^-$ એ પ્રબળ ક્ષેત્ર લિગાન્ડ છે,જે $3d$ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $3d^{10}$ (બધા યુગ્મિત) બને છે. તેથી,તે ડાયમેગ્નેટિક છે.

(A) તટસ્થ સ્કેન્ડિયમની ઇલેક્ટ્રોન રચના $_{21}Sc = [Ar] \; 3d^1 4s^2$ છે.
$Sc^{3+}$ આયન માટે,ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન દૂર થાય છે,જેના પરિણામે $Sc^{3+} = [Ar] \; 3d^0 4s^0$ રચના મળે છે.
$d$-ઉપકોષમાં કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ન હોવાથી,આ આયન $d-d$ સંક્રમણ દર્શાવતું નથી અને તેથી તે રંગહીન છે.
વધુમાં,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની ગેરહાજરી તેને પ્રતિચુંબકીય બનાવે છે.

(A) $1$. $[Cr(NH_3)_6]^{3+}$: $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે. $Cr^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^3$ છે. તેમાં $3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી તે અનુચુંબકીય છે.
$2$. $[Fe(CO)_5]$: $Fe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે. $CO$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થાય છે. તે પ્રતિચુંબકીય છે.
$3$. $[Fe(CN)_6]^{4-}$: $Fe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે. $CN^-$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થાય છે. તે પ્રતિચુંબકીય છે.
$4$. $[Cr(CO)_6]$: $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે. $CO$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થાય છે. તે પ્રતિચુંબકીય છે.
આમ,$[Cr(NH_3)_6]^{3+}$ અનુચુંબકીય છે.

(C) નાઈટ્રોપ્રસાઈડ આયન $[Fe(CN)_5NO]^{2-}$ માં $Fe^{2+}$ અને $NO^+$ નું અસ્તિત્વ ઘન સંયોજનની ચુંબકીય ચાકમાત્રા માપીને સ્થાપિત કરી શકાય છે.
જો આયર્ન $Fe^{III}$ $(3d^5)$ હોત,તો ચુંબકીય ગુણધર્મો સંકુલમાં હાજર $Fe^{II}$ $(3d^6)$ અવસ્થા કરતા નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોત.
ચુંબકીય ચાકમાત્રા માપવાથી ધાતુ કેન્દ્રની ઓક્સિડેશન અવસ્થા નક્કી કરી શકાય છે.

(A) અષ્ટફલકીય સંકીર્ણોમાં ભૌમિતિક સમઘટકતા ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે મધ્યસ્થ ધાતુ પરમાણુની આસપાસ લિગેન્ડની ગોઠવણી અલગ-અલગ હોય.
$[MA_5B]$ પ્રકારના સંકીર્ણોમાં,તમામ સ્થાનો વિશિષ્ટ લિગેન્ડ $B$ ની સાપેક્ષમાં સમાન હોય છે,જેનો અર્થ છે કે કોઈ ભૌમિતિક સમઘટકો બની શકતા નથી.
$[MA_4B_2]$ પ્રકારના સંકીર્ણો $cis$ અને $trans$ સમઘટકતા દર્શાવે છે.
$[MA_3B_3]$ પ્રકારના સંકીર્ણો $fac$ (ફેશિયલ) અને $mer$ (મેરિડિયોનલ) સમઘટકતા દર્શાવે છે.
$[MA_2B_4]$ પ્રકારના સંકીર્ણો $cis$ અને $trans$ સમઘટકતા દર્શાવે છે.
તેથી,$[MA_5B]$ સાચો જવાબ છે.

(A) સવર્ગ સમઘટકતા એવા સંયોજનોમાં જોવા મળે છે જેમાં ધન અને ઋણ બંને સંકીર્ણ આયનો હોય.
તેમાં ધન અને ઋણ સંકીર્ણ આયનો વચ્ચે લિગેન્ડની અદલાબદલી થાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં,$[Cr(NH_3)_6] [Co(CN)_6]$ માં ધન સંકીર્ણ $[Cr(NH_3)_6]^{3+}$ અને ઋણ સંકીર્ણ $[Co(CN)_6]^{3-}$ બંને હાજર છે.
આ સંયોજન લિગેન્ડની અદલાબદલી કરીને $[Co(NH_3)_6] [Cr(CN)_6]$ બનાવી શકે છે,તેથી તે સવર્ગ સમઘટકતા દર્શાવે છે.

(C) સંકીર્ણ $[Co(NH_3)_5NO_2]Cl_2$ અને $[Co(NH_3)_5(ONO)]Cl_2$ માં એમ્બિડેન્ટેટ લિગેન્ડ $NO_2^-$ રહેલો છે.
એમ્બિડેન્ટેટ લિગેન્ડ એ એવો લિગેન્ડ છે જે બે અલગ-અલગ દાતા પરમાણુઓ દ્વારા મધ્યસ્થ ધાતુ પરમાણુ સાથે જોડાઈ શકે છે.
પ્રથમ સંકીર્ણમાં,$NO_2$ સમૂહ $Co$ પરમાણુ સાથે નાઈટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા જોડાયેલ છે $(Co-NO_2)$.
બીજા સંકીર્ણમાં,$ONO$ સમૂહ $Co$ પરમાણુ સાથે ઓક્સિજન પરમાણુ દ્વારા જોડાયેલ છે $(Co-ONO)$.
લિગેન્ડના મધ્યસ્થ ધાતુ પરમાણુ સાથે જોડાવાની રીત અલગ હોવાથી,આ સંકીર્ણો બંધન સમઘટકતા દર્શાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) આપેલા બંને સંયોજનો સમાન આણ્વીય સૂત્ર ધરાવે છે પરંતુ જલીય દ્રાવણમાં અલગ-અલગ આયનો આપે છે.
$[Co(NH_3)_5Br]SO_4 \rightarrow [Co(NH_3)_5Br]^{2+} + SO_4^{2-}$
$[Co(NH_3)_5SO_4]Br \rightarrow [Co(NH_3)_5SO_4]^+ + Br^-$
આથી,તે આયનીકરણ સમઘટકતાનું ઉદાહરણ છે.

(D) આયનીકરણ સમઘટકતા ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે સવર્ગ સંયોજનમાં રહેલો કાઉન્ટર આયન પોતે લિગેન્ડ તરીકે વર્તી શકે અને સવર્ગ ક્ષેત્રમાં રહેલા લિગેન્ડનું વિસ્થાપન કરી શકે.
આપેલ જોડીમાં:
$[Co(NH_3)_4Cl_2]NO_2$ દ્રાવણમાં $NO_2^-$ આયનો આપે છે.
$[Co(NH_3)_4Cl.NO_2]Cl$ દ્રાવણમાં $Cl^-$ આયનો આપે છે.
તેથી,તેઓ આયનીકરણ સમઘટકો છે.

(B) આયનીકરણ સમઘટકતા ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે સવર્ગ સંયોજનમાં રહેલો પ્રતિ-આયન (counter ion) લિગેન્ડ તરીકે વર્તી શકે અને સવર્ગ ક્ષેત્રમાંથી લિગેન્ડને વિસ્થાપિત કરી શકે.
સંકિર્ણ $[Co(NH_3)_5Br]SO_4$ માં,$SO_4^{2-}$ આયન સવર્ગ ક્ષેત્રની બહાર છે અને $Br^-$ આયન અંદર છે. આ બંને પોતાની જગ્યા બદલીને $[Co(NH_3)_5SO_4]Br$ સમઘટક બનાવી શકે છે.
આ સમઘટકો દ્રાવણમાં અલગ-અલગ આયનો આપે છે:
$[Co(NH_3)_5Br]SO_4 \rightleftharpoons [Co(NH_3)_5Br]^{2+} + SO_4^{2-}$
$[Co(NH_3)_5SO_4]Br \rightleftharpoons [Co(NH_3)_5SO_4]^{+} + Br^{-}$

(A) $Ti$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $22$ છે અને તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^2 4s^2$ છે.
$[Ti(H_2O)_6]^{3+}$ માં $Ti$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
તેથી,$Ti^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^1$ થાય છે.
$d$-કક્ષકમાં $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી,આ સંકીર્ણ પેરામેગ્નેટિક છે.

(A) સવર્ગ સમઘટકતા એવા સંયોજનોમાં જોવા મળે છે જેમાં સંકિર્ણ ધન આયન અને સંકિર્ણ ઋણ આયન બંને હાજર હોય છે.
તે $A$ સંકિર્ણ ધન આયન અને સંકિર્ણ ઋણ આયન વચ્ચે લિગાન્ડ્સની અદલાબદલીને કારણે થાય છે.

(C) ભૌમિતિક સમઘટકતા $[MA_4B_2]$,$[M(AA)_2B_2]$,અને $[MA_2B_2]$ પ્રકારના સંકીર્ણો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
$1$. $[Cr(NH_3)_4Cl_2]Cl$ એ $[MA_4B_2]$ પ્રકારનું છે,જે ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવે છે.
$2$. $[Co(en)_2Cl_2]Cl$ એ $[M(AA)_2B_2]$ પ્રકારનું છે,જે ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવે છે.
$3$. $[Pt(NH_3)_2Cl_2]$ એ $[MA_2B_2]$ પ્રકારનું છે,જે ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવે છે.
$4$. $[Co(NH_3)_5NO_2]Cl_2$ એ $[MA_5B]$ પ્રકારનું છે,જે ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવતું નથી કારણ કે તેમાં તમામ સ્થાનો સમાન છે.

(D) પેરામેગ્નેટિક પદાર્થો તે છે જે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા આકર્ષાય છે. આ ગુણધર્મ સવર્ગ સંયોજનમાં એક અથવા વધુ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે ઉદ્ભવે છે. તેથી,પેરામેગ્નેટિક સવર્ગ સંયોજનોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

(D) આયનીકરણ સમઘટકતા ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે સવર્ગ સંયોજનમાં રહેલ પ્રતિ-આયન (counter ion) સવર્ગ ક્ષેત્રની અંદર રહેલા લિગેન્ડ સાથે અદલાબદલી કરી શકે.
વિકલ્પ $D$ માં,સલ્ફેટ આયન $(SO_4^{2-})$ અને બ્રોમાઈડ આયન $(Br^-)$ સવર્ગ ક્ષેત્ર અને પ્રતિ-આયન સ્થાન વચ્ચે અદલાબદલી પામે છે.
તેથી,$[Co(NH_3)_5Br]SO_4$ અને $[Co(NH_3)_5SO_4]Br$ એ આયનીકરણ સમઘટકો છે.

(B) પેરામેગ્નેટિઝમ નક્કી કરવા માટે,આપણે દરેક સંકીર્ણમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાની ગણતરી કરીએ છીએ:
$1$. $[Cr(H_2O)_6]^{3+}$ માં,$Cr^{3+}$ એ $3d^3$ છે,જેમાં $3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
$2$. $[Fe(H_2O)_6]^{2+}$ માં,$Fe^{2+}$ એ $3d^6$ છે. $H_2O$ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગેન્ડ હોવાથી,ઇલેક્ટ્રોન રચના $t_{2g}^4 e_g^2$ થાય છે,પરિણામે $4$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન મળે છે.
$3$. $[Cu(H_2O)_6]^{2+}$ માં,$Cu^{2+}$ એ $3d^9$ છે,જેમાં $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
$4$. $[Zn(H_2O)_6]^{2+}$ માં,$Zn^{2+}$ એ $3d^{10}$ છે,જેમાં $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
આમ,$[Fe(H_2O)_6]^{2+}$ માં સૌથી વધુ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન $(4)$ હોવાથી,તે સૌથી વધુ પેરામેગ્નેટિઝમ દર્શાવે છે.

(C) $1$. $Ni(CO)_4$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે. ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^8 4s^2$ છે. $CO$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી,તે $4s$ ના ઇલેક્ટ્રોનને $3d$ કક્ષકમાં યુગ્મિત કરે છે,પરિણામે $sp^3$ સંકરણ થાય છે અને કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન રહેતા નથી. તેથી તે પ્રતિચુંબકીય છે.
$2$. $[Ni(CN)_4]^{2-}$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે. ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^8$ છે. $CN^-$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી,તે $3d$ કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મન કરે છે,પરિણામે $dsp^2$ સંકરણ થાય છે અને કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન રહેતા નથી. તેથી તે પ્રતિચુંબકીય છે.
$3$. $[NiCl_4]^{2-}$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે. ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^8$ છે. $Cl^-$ નિર્બળ લિગેન્ડ હોવાથી,તે ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મન કરી શકતો નથી. પરિણામે $sp^3$ સંકરણ થાય છે અને $3d$ કક્ષકમાં બે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન રહે છે. તેથી તે અનુચુંબકીય છે.
આમ,$Ni(CO)_4$ અને $[Ni(CN)_4]^{2-}$ પ્રતિચુંબકીય છે,જ્યારે $[NiCl_4]^{2-}$ અનુચુંબકીય છે.

(A) $[Co(NH_3)_4Cl_2]^+$ એ $Ma_4b_2$ પ્રકારનું સંકીર્ણ છે.
આ પ્રકારનું સંકીર્ણ ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવે છે,જે બે સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે: $cis$ અને $trans$.
$cis$ સ્વરૂપમાં,બે $Cl^-$ લિગેન્ડ એકબીજાની નજીક હોય છે,જ્યારે $trans$ સ્વરૂપમાં,તેઓ એકબીજાની વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે.

(B) . $[Ag(NH_3)_2]Cl$ માં,મધ્યસ્થ ધાતુ આયન $Ag^+$ છે,જેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $d^{10}$ છે,જેનો અર્થ છે કે બધા ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત છે,તેથી તે પ્રતિચુંબકીય (diamagnetic) છે.
$[Cu(NH_3)_4]Cl_2$ માં,$Cu^{2+}$ ની રચના $d^9$ છે,જેમાં એક અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
$NO$ અને $NO_2$ એ એકી-ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા અણુઓ છે,જે પેરામેગ્નેટિક છે.

(A) સવર્ગ સંયોજન $[Pt(NH_3)_2Cl_2]$ એ $[MA_2B_2]$ પ્રકારનું સમતલીય ચોરસ (square planar) સંયોજન છે.
તે $2$ ભૌમિતિક સમઘટકો દર્શાવે છે:
$1$. $\text{સીસ-સમઘટક}$ (cis-isomer): જ્યાં સમાન લિગેન્ડ્સ ($NH_3$ અથવા $Cl$) એકબીજાની પાસપાસે હોય છે.
$2$. $\text{ટ્રાન્સ-સમઘટક}$ (trans-isomer): જ્યાં સમાન લિગેન્ડ્સ ($NH_3$ અથવા $Cl$) એકબીજાની વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે.

(D) આપેલા સંયોજનોમાં,સવર્ગ સ્તરમાં અને આયનીકરણ સ્તરમાં હાજર પાણીના અણુઓની સંખ્યા અલગ-અલગ છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$[Cr(H_2O)_6]Cl_3$ માં,તમામ $6$ પાણીના અણુઓ ધાતુ આયન સાથે જોડાયેલા છે.
$[Cr(H_2O)_5Cl]Cl_2 \cdot H_2O$ માં,માત્ર $5$ પાણીના અણુઓ સવર્ગ સ્તરમાં છે,જ્યારે $1$ પાણીનો અણુ સ્ફટિકીકરણના પાણી તરીકે બહાર છે.
સવર્ગ સ્તરની અંદર અને બહાર પાણીના અણુઓની સંખ્યામાં આ તફાવત જલીય સમઘટકતા (Hydrate isomerism) દર્શાવે છે,જે દ્રાવક સમઘટકતા (Solvate isomerism) નો એક પ્રકાર છે.

(A) આપેલ સંકીર્ણ $[Co(NO_2)_2(NH_3)_2]$ છે. જો આપણે તેને સમતલીય ચોરસ ભૂમિતિ (square planar geometry) ધારીએ (કારણ કે તે $4$-સવર્ગ આંક ધરાવતું સંકીર્ણ છે),તો તે $[MA_2B_2]$ પ્રકારનું છે.
$[MA_2B_2]$ પ્રકારના સમતલીય ચોરસ સંકીર્ણ માટે,$2$ શક્ય ભૌમિતિક સમઘટકો છે: $cis$ અને $trans$.
$cis$ સમઘટકમાં,સમાન લિગેન્ડ્સ એકબીજાની પાસપાસે હોય છે.
$trans$ સમઘટકમાં,સમાન લિગેન્ડ્સ એકબીજાની વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે.
તેથી,ભૌમિતિક સમઘટકોની કુલ સંખ્યા $2$ છે.

(B) એમ્બિડેન્ટેટ લિગાન્ડ ધરાવતા સવર્ગ સંયોજનોમાં બંધન સમઘટકતા જોવા મળે છે.
પેન્ટાએમાઈન નાઈટ્રો ક્રોમિયમ$(III)$ ક્લોરાઈડમાં,$NO_2^-$ લિગાન્ડ એ એમ્બિડેન્ટેટ લિગાન્ડ છે જે નાઈટ્રોજન પરમાણુ (નાઈટ્રો,$-NO_2$) અથવા ઓક્સિજન પરમાણુ (નાઈટ્રાઈટો,$-ONO$) દ્વારા જોડાઈ શકે છે.
તેથી,આ સંકીર્ણ બંધન સમઘટકતા દર્શાવે છે,જે $[Cr(NH_3)_5(NO_2)]Cl_2$ અને $[Cr(NH_3)_5(ONO)]Cl_2$ જેવા સમઘટકો બનાવે છે.

(B) $[Co(en)_2Cl_2]^+$ સંકીર્ણ ભૌમિતિક સમઘટકતા (cis અને trans સ્વરૂપો) દર્શાવે છે.
cis-સ્વરૂપ પ્રકાશીય રીતે સક્રિય છે અને બે પ્રતિબિંબીત સ્વરૂપો ($d$-cis અને $l$-cis) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
trans-સ્વરૂપ પ્રકાશીય રીતે નિષ્ક્રિય (achiral) છે અને એક જ મેસો સ્વરૂપ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
તેથી,સ્ટીરિયો આઈસોમર્સની કુલ સંખ્યા $2$ (cis-પ્રતિબિંબીત) + $1$ (trans-સમઘટક) = $3$ થાય છે.

(A) ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ગણતરી સ્પિન-ઓન્લી સૂત્ર $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ B.M.$ નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
$[Cu(NH_3)_4]^{2+}$ આયન માટે,મધ્યસ્થ ધાતુ આયન $Cu^{2+}$ છે,જેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^9$ છે.
$3d^9$ રચનામાં,$n=1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
સૂત્રમાં $n=1$ મૂકતા: $\mu = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} \approx 1.73 \ B.M.$

(D) $[Ni(CO)_4]$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે અને તે $d^{10}$ ઇલેક્ટ્રોન રચના ધરાવે છે. $CO$ એ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી,બધા ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થાય છે,તેથી તે ડાયામેગ્નેટિક છે.
$[Co(NH_3)_6]^{3+}$ માં,$Co$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ $(d^6)$ છે. $NH_3$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મન થાય છે,તેથી તે ડાયામેગ્નેટિક છે.
$[Ni(CN)_4]^{2-}$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ $(d^8)$ છે. $CN^-$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મન થાય છે,તેથી તે ડાયામેગ્નેટિક છે.
$[NiCl_4]^{2-}$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ $(d^8)$ છે. $Cl^-$ એ નિર્બળ લિગેન્ડ છે અને તે ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મન કરી શકતું નથી. તેથી,તેમાં $2$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી તે પેરામેગ્નેટિક છે.

(D) આપેલ સંકીર્ણ એક સવર્ગ સમઘટકતા દર્શાવે છે. બે સવર્ગ ક્ષેત્રો વચ્ચે લિગેન્ડની આપ-લે દ્વારા શક્ય સમઘટકો નીચે મુજબ છે:
$1. [Cu(NH_3)_4][PtCl_4]$
$2. [Cu(NH_3)_3Cl][PtCl_3(NH_3)]$
$3. [Cu(NH_3)_2Cl_2][PtCl_2(NH_3)_2]$ (cis-સમઘટક)
$4. [Cu(NH_3)_2Cl_2][PtCl_2(NH_3)_2]$ (trans-સમઘટક)
$5. [Cu(NH_3)Cl_3][PtCl(NH_3)_3]$
$6. [Pt(NH_3)_4][CuCl_4]$
આમ,શક્ય સમઘટકોની કુલ સંખ્યા $6$ છે.

(A) $(I) [Fe(CN)_6]^{3-}$
અહીં,$Fe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
$Fe$ (ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ) ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^6 4s^2$ છે.
$Fe^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^5 4s^0$ છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $= 5$ છે.
$(II) [Fe(CN)_6]^{4-}$
અહીં,$Fe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે.
$Fe^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^6 4s^0$ છે.
પ્રબળ ક્ષેત્ર લિગેન્ડ $CN^-$ ને કારણે,ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થાય છે,પરિણામે $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન રહે છે.
$(III) [Cr(H_2O)_6]^{3+}$
અહીં,$Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
$Cr^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^3 4s^0$ છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $= 3$ છે.
$(IV) [Cu(H_2O)_6]^{2+}$
અહીં,$Cu$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે.
$Cu^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^9 4s^0$ છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $= 1$ છે.
પેરામેગ્નેટિક લાક્ષણિકતા એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
તેથી,$[Fe(CN)_6]^{3-}$ મહત્તમ પેરામેગ્નેટિક લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.

(C) સંકીર્ણ સંયોજનો $[Co(NH_3)_6][Cr(C_2O_4)_3]$ અને $[Cr(NH_3)_6][Co(C_2O_4)_3]$ સવર્ગ સમઘટકતા દર્શાવે છે.
સવર્ગ સમઘટકતા ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે ક્ષારના ધન આયન અને ઋણ આયન બંને સંકીર્ણ આયનો હોય અને બે સમઘટકો ધન આયન અને ઋણ આયનમાં લિગેન્ડના વિતરણમાં અલગ પડતા હોય.

(A) $Mn$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $25$ છે,તેથી તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^5 4s^2$ છે.
$[Mn(H_2O)_6]^{2+}$ માં,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે,તેથી તેની રચના $3d^5$ છે.
$H_2O$ એ નિર્બળ ક્ષેત્ર લિગાન્ડ છે,તેથી તે $3d$ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરતું નથી.
તેથી,$3d^5$ રચનામાં $5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
આયનમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી,તે પેરામેગ્નેટિઝમ (અનુચુંબકત્વ) દર્શાવે છે.

(C) આ સંકીર્ણ $[PdClBr_2(SCN)]^{2-}$ છે.
$[Mabcd]$ પ્રકારના સમચોરસ સમતલીય સંકીર્ણ માટે $3$ ભૌમિતિક આઈસોમર્સ શક્ય છે.
જોકે,અહીં લિગેન્ડ $SCN^-$ એ એમ્બિડેન્ટેટ લિગેન્ડ છે,જે $S$ (થાયોસાયનેટ) અથવા $N$ (આઈસોથાયોસાયનેટ) દ્વારા જોડાઈ શકે છે.
દરેક ભૌમિતિક આઈસોમર માટે લિંકેજ આઈસોમેરિઝમ શક્ય છે.
ચોક્કસ રીતે,$[PdClBr_2(SCN)]^{2-}$ સંકીર્ણ માટે,$Br$ લિગેન્ડના સંદર્ભમાં $cis$ અને $trans$ ભૌમિતિક આઈસોમર્સ મળે છે.
લિંકેજ આઈસોમેરિઝમ ($SCN$ વિરુદ્ધ $NCS$) ને ધ્યાનમાં લેતા,કુલ આઈસોમર્સની સંખ્યા $2 \times 2 = 4$ થાય છે.

(D) ચુંબકીય ચાકમાત્રા $(\mu)$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $(n)$ સાથે $\mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ B.M.}$ સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે.
આપેલ છે કે ચુંબકીય ચાકમાત્રા $0 \text{ B.M.}$ છે,તેથી $\sqrt{n(n+2)} = 0$.
આનો અર્થ એ છે કે $n(n+2) = 0$,જે $n = 0$ આપે છે (કારણ કે $n$ ઋણ હોઈ શકે નહીં).
તેથી,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $0$ છે.

(C) આપેલ સંકીર્ણ $[Pt(NH_3)_4Cl_2]Br_2$ અને $[Pt(NH_3)_4Br_2]Cl_2$ સમાન આણ્વીય સૂત્ર ધરાવે છે પરંતુ જલીય દ્રાવણમાં અલગ-અલગ આયનો આપે છે.
$[Pt(NH_3)_4Cl_2]Br_2$ વિયોજન પામીને $Br^-$ આયનો આપે છે,જ્યારે $[Pt(NH_3)_4Br_2]Cl_2$ વિયોજન પામીને $Cl^-$ આયનો આપે છે.
આ ઘટનાને આયનીકરણ સમઘટકતા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) સંકીર્ણ $[Pt(en)_2Cl_2]$ અષ્ટફલકીય ભૂમિતિ ધરાવે છે ($Pt(IV)$ ધારીને).
તે $cis$ અને $trans$ સ્વરૂપોના અસ્તિત્વને કારણે ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવે છે.
$[Pt(en)_2Cl_2]$ નો $cis$-સમઘટક પ્રકાશીય રીતે સક્રિય છે કારણ કે તેમાં સમપ્રમાણતાનું સમતલ અને વ્યસ્તતાનું કેન્દ્ર હોતું નથી,તેથી તે પ્રતિબિંબરૂપ જોડી તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
$trans$-સમઘટક સમપ્રમાણતાના સમતલની હાજરીને કારણે પ્રકાશીય રીતે નિષ્ક્રિય છે.
તેથી,$[Pt(en)_2Cl_2]$ ભૌમિતિક અને પ્રકાશીય બંને સમઘટકતા દર્શાવે છે.

(A) $Ni(CO)_4$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે. $Ni$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^8 4s^2$ છે.
$CO$ એ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી,તે $3d$ અને $4s$ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરે છે,જેના પરિણામે $sp^3$ સંકરણ થાય છે અને કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન રહેતા નથી.
તેથી,$Ni(CO)_4$ પ્રતિચુંબકીય છે.
તેનાથી વિપરીત,$Ni(Cl)_4^{2-}$ અને $Ni(Br)_4^{2-}$ માં નિર્બળ લિગેન્ડ ($Cl^-$ અને $Br^-$) હોવાથી,તેમાં બે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે તેમને અનુચુંબકીય (paramagnetic) બનાવે છે.

(C) પેરામેગ્નેટિઝમ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $(n)$ ના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
$1$. $Ni(CO)_4$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $0$ $(3d^8 4s^2)$ છે. $CO$ એ પ્રબળ લિગેન્ડ છે,જે ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરે છે,તેથી $n = 0$.
$2$. $[Ni(NH_3)_4]Cl_2$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ $(3d^8)$ છે. $NH_3$ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી યુગ્મીકરણ થાય છે,તેથી $n = 0$ (સમચોરસ).
$3$. $[Ni(NH_3)_6]Cl_2$ માં,$Ni$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ $(3d^8)$ છે. અષ્ટફલકીય ભૂમિતિમાં $n = 2$ થાય છે.
$4$. $[Cu(NH_3)_4]Cl_2$ માં,$Cu$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ $(3d^9)$ છે. અહીં $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી $n = 1$.
આમ,$[Ni(NH_3)_6]Cl_2$ માં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સૌથી વધુ $(n = 2)$ હોવાથી તે સૌથી વધુ પેરામેગ્નેટિઝમ દર્શાવે છે.

(B) પ્રકાશીય સમઘટકતા એવા સવર્ગ સંયોજનો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે જેમાં સમમિતિનું તલ (plane of symmetry) અને સમમિતિનું કેન્દ્ર (center of symmetry) હોતું નથી (એટલે કે,તેઓ કાયરલ હોય છે).
$A$. $trans-[Cr(en)_2(CN)_2]Cl$ માં સમમિતિનું તલ હોય છે,તેથી તે પ્રકાશીય રીતે નિષ્ક્રિય છે.
$B$. $[Co(en)_3]Br_3$ ($tris(ethylenediamine)cobalt(III)$ બ્રોમાઈડ) માં ત્રણ દ્વિદંતીય લિગાન્ડ $(en)$ હોય છે. તેમાં સમમિતિનું તલ કે કેન્દ્ર હોતું નથી,જે તેને કાયરલ અને પ્રકાશીય રીતે સક્રિય બનાવે છે. તે $d$ અને $l$ પ્રતિબિંબીઓ (enantiomers) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
$C$. $[Co(NH_3)_5(NO_2)]I_2$ એ ઉચ્ચ સમમિતિ ધરાવતું સાદું અષ્ટફલકીય સંકીર્ણ છે,જે તેને પ્રકાશીય રીતે નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
$D$. $[Pt(NH_3)_2Cl_2]$ એ સમતલીય ચોરસ સંકીર્ણ છે,જે સ્વભાવે અકાયરલ અને પ્રકાશીય રીતે નિષ્ક્રિય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) . $[Co(NH_3)_3Cl_3]$ પ્રકાશીય સમઘટકતા દર્શાવતું નથી કારણ કે તે $MA_3B_3$ પ્રકારનું સૂત્ર ધરાવે છે,જે તેના $fac$ અને $mer$ બંને સમઘટકોમાં સંમિતિનું સમતલ ધરાવે છે.

(C) સવર્ગ સ્ફિયરના બંધારણમાં ફેરફાર કરવાથી આયનીકરણ સમઘટકો મળે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$[Cr(H_2O)_6]Cl_3$ અને $[CrCl(H_2O)_5]Cl_2 \cdot H_2O$ એ આયનીકરણ સમઘટકો છે.

(B) $[Cr(NH_3)_5NO_2]Cl_2$ સંકીર્ણ બે પ્રકારના આઈસોમેરિઝમ દર્શાવે છે:
$1$. લિંકેજ આઈસોમેરિઝમ: $NO_2^-$ એમ્બિડેન્ટેટ લિગાન્ડની હાજરીને કારણે,જે $N$ પરમાણુ (નાઈટ્રો,$-NO_2$) અથવા $O$ પરમાણુ (નાઈટ્રાઈટો,$-ONO$) દ્વારા જોડાઈ શકે છે.
$2$. આયોનાઇઝેશન આઈસોમેરિઝમ: કોઓર્ડિનેશન સ્ફિયરની અંદરના $Cl^-$ આયન અને $NO_2^-$ લિગાન્ડની અદલાબદલીને કારણે,જે $[Cr(NH_3)_5Cl]Cl(NO_2)$ બનાવે છે.