Organometallic compounds Questions in Hindi

(A) धातु कार्बोनिल में,धातु के भरे हुए $d$-कक्षकों और $CO$ लिगेंड के खाली $\pi^*$-प्रतिबंधी (antibonding) कक्षकों के अतिव्यापन से $\pi$-बंध बनता है।
यह बैक-बॉन्डिंग $CO$ के प्रतिबंधी कक्षक में इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाती है,जो मुक्त $CO$ की तुलना में $C-O$ बंध को कमजोर कर देता है।
परिणामस्वरूप,$C-O$ बंध क्रम घट जाता है और बंध लंबाई बढ़ जाती है।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण,कथन की सही व्याख्या है।

(D) फेरोसीन,$Fe(\eta^5-C_5H_5)_2$,ऑर्गेनोमेटैलिक यौगिक का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।
इसकी संरचना सैंडविच प्रकार की होती है जिसमें $Fe$ परमाणु दो समानांतर साइक्लोपेंटाडाइनाइल वलयों के बीच स्थित होता है।
साइक्लोपेंटाडाइनाइल वलयों में $\pi$-इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण के कारण,सभी $Fe-C$ बंधों की लंबाई समान होती है।
इसे सबसे पहले खोजे गए सैंडविच यौगिकों में से एक माना जाता है,जिसने ऑर्गेनोमेटैलिक रसायन विज्ञान को काफी प्रभावित किया है।
अतः,दिए गए सभी कथन सत्य हैं।

(D) विकल्प $D$ में दिया गया कथन गलत है।
मेटल कार्बोनिल में,धातु-कार्बन बंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों गुण होते हैं।
विकल्प $A$ सही है: $\sigma$-बंध कार्बोनिल कार्बन से धातु के खाली ऑर्बिटल में इलेक्ट्रॉनों के लोन पेयर के दान द्वारा बनता है।
विकल्प $B$ सही है: $\pi$-बंध धातु के भरे हुए $d$-ऑर्बिटल से कार्बन मोनोऑक्साइड लिगेंड के खाली एंटीबॉन्डिंग $\pi^*$-ऑर्बिटल में इलेक्ट्रॉनों के बैक-डोनेशन द्वारा बनता है।
विकल्प $C$ सही है: यह बैक-डोनेशन एक सिनर्जिक प्रभाव पैदा करता है जो $M-C$ बंध को मजबूत करता है और $C-O$ बंध को कमजोर करता है।

(B) $Fe_2(CO)_9$ की संरचना में दो $Fe(CO)_3$ इकाइयाँ होती हैं जो तीन ब्रिजिंग $CO$ लिगेंड द्वारा जुड़ी होती हैं।
इसके अतिरिक्त,दो आयरन परमाणुओं के बीच एक सीधा $Fe-Fe$ बंध होता है।
इसलिए,दो आयरन परमाणु ब्रिजिंग लिगेंड के रूप में $3\,CO$ अणुओं के साथ सीधे जुड़े होते हैं।

(B) आयरन कार्बोनिल का रासायनिक सूत्र $Fe(CO)_5$ है।
इस संकुल में केवल एक केंद्रीय धातु परमाणु $(Fe)$ उपस्थित है।
जिस संकुल में केवल एक केंद्रीय धातु परमाणु होता है,उसे मोनोन्यूक्लियर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
अतः,$Fe(CO)_5$ मोनोन्यूक्लियर है।

(N/A) धातु कार्बोनिल में धातु-कार्बन बंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों प्रकार के गुण होते हैं।
जब कार्बोनिल कार्बन धातु के रिक्त कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म (lone pair) का दान करता है,तब $\sigma$ बंध बनता है।
$\pi$ बंध धातु के भरे हुए $d$ कक्षक से $CO$ लिगेंड के रिक्त एंटी-बॉन्डिंग $\pi^{*}$ कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के एक युग्म के दान द्वारा बनता है (इसे बैक बॉन्डिंग भी कहा जाता है)।
$\sigma$ बंध $\pi$ बंध को मजबूत करता है और इसके विपरीत भी होता है। इस प्रकार,इस धातु-लिगेंड बंधन के कारण एक सिनर्जिक प्रभाव (synergic effect) उत्पन्न होता है,जो $CO$ और धातु के बीच के बंध को मजबूत बनाता है।

(C) $Fe(CO)_5$ जैसे धातु कार्बोनिल में,$CO$ लिगेंड एक $\sigma$-दाता और $\pi$-स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।
$1$. $CO$ के $C$ परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म $Fe$ के खाली $d$-कक्षक में दान करके $\sigma$-बंध बनाता है।
$2$. साथ ही,$Fe$ का भरा हुआ $d$-कक्षक इलेक्ट्रॉन घनत्व को $CO$ के खाली प्रति-आबंधी $\pi^*$-कक्षक में दान करता है,जिससे $\pi$-बैकबॉन्ड बनता है।
यह सहक्रियात्मक आबंधन धातु-कार्बन बंध को स्थिर करता है।

(N/A) होमोलेप्टिक कार्बोनिल वे यौगिक होते हैं जिनमें केवल कार्बोनिल लिगेंड उपस्थित होते हैं।
ये यौगिक अधिकांश संक्रमण धातुओं द्वारा बनाए जाते हैं। इन कार्बोनिलों की संरचना सरल और सुस्पष्ट होती है। $[Ni(CO)_4]$,$[Fe(CO)_5]$ और $[Cr(CO)_6]$ क्रमशः चतुष्फलकीय,त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय और अष्टफलकीय संरचनाएं रखते हैं।
डेकाकार्बोनिलडाइमैंगनीज $(0)$ दो वर्ग पिरामिडीय $[Mn(CO)_5]$ इकाइयों के बीच $Mn-Mn$ बंध द्वारा बनता है। ऑक्टाकार्बोनिलडाइकोबाल्ट $(0)$ में $Co-Co$ बंध दो $CO$ समूहों द्वारा सेतुबद्ध (bridged) होता है।
धातु कार्बोनिल में,धातु-कार्बन बंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों लक्षण होते हैं। $M-C$ $\sigma$ बंध का निर्माण कार्बोनिल कार्बन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) के धातु के रिक्त कक्षकों में दान से होता है।
$M-C$ $\pi$ बंध का निर्माण धातु के पूर्ण भरे हुए $d$-कक्षकों से $CO$ के रिक्त $\pi^*$ प्रतिआबंधी (antibonding) कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों के दान से होता है। धातु और लिगेंड के बीच का यह आबंधन एक सहक्रियात्मक प्रभाव (synergic effect) उत्पन्न करता है,जो धातु और $CO$ के बीच के बंध को मजबूत बनाता है।

(N/A) होमोलेप्टिक कार्बोनिल वे धातु कार्बोनिल हैं जिनमें केवल कार्बोनिल $(CO)$ लिगेंड धातु परमाणु से जुड़े होते हैं।
ये यौगिक अधिकांश संक्रमण धातुओं द्वारा बनते हैं। इन कार्बोनिलों की संरचना सरल और सुव्यवस्थित होती है। $[Ni(CO)_4]$,$[Fe(CO)_5]$,और $[Cr(CO)_6]$ की ज्यामिति क्रमशः चतुष्फलकीय,त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय और अष्टफलकीय होती है।
डेकाकार्बोनिलडाइमैंगनीज $(0)$,$[Mn_2(CO)_{10}]$,दो वर्ग पिरामिडीय $[Mn(CO)_5]$ इकाइयों के $Mn-Mn$ बंध द्वारा जुड़ने से बनता है। ऑक्टाकार्बोनिलडाइकोबाल्ट $(0)$,$[Co_2(CO)_8]$,में $Co-Co$ बंध दो $CO$ समूहों द्वारा सेतुबंधित होता है।
धातु कार्बोनिल में,धातु-कार्बन बंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों लक्षण होते हैं। $M-C$ $\sigma$ बंध कार्बोनिल कार्बन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के धातु के रिक्त कक्षक में दान से बनता है।
$M-C$ $\pi$ बंध धातु के भरे हुए $d$-कक्षक से $CO$ के रिक्त प्रति-आबंधी $\pi^*$ कक्षक में इलेक्ट्रॉन युग्म के दान से बनता है। धातु से लिगेंड की ओर का आबंधन एक सहक्रियात्मक (synergic) प्रभाव उत्पन्न करता है,जो धातु और $CO$ के बीच के बंध को मजबूत बनाता है।

(D) धातु कार्बोनिल में,धातु-कार्बन बंधन में $\sigma$ और $\pi$ दोनों गुण होते हैं।
$1$. $\sigma$ बंधन कार्बोनिल कार्बन से धातु के रिक्त कक्षक में इलेक्ट्रॉन युग्म के दान द्वारा बनता है।
$2$. $\pi$ बंधन धातु के भरे हुए $d$-कक्षक से कार्बन मोनोऑक्साइड के रिक्त एंटी-बॉन्डिंग $\pi^*$ कक्षक में इलेक्ट्रॉन युग्म के दान द्वारा बनता है।
$3$. यह एक सिनर्जिक प्रभाव पैदा करता है जो धातु-कार्बन बंधन को मजबूत करता है।
$4$. दिए गए सभी संकुल,$[Ni(CO)_4]$,$[Fe(CO)_5]$,और $[Cr(CO)_6]$,इस सिनर्जिक बंधन अन्योन्यक्रिया को प्रदर्शित करते हैं।

(N/A) धातु कार्बोनिल में धातु-कार्बन बंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों लक्षण होते हैं।
$M-C$ $\sigma$-बंध कार्बोनिल कार्बन पर उपस्थित इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म (lone pair) का धातु के रिक्त कक्षक में दान करने से बनता है।
$M-C$ $\pi$-बंध धातु के भरे हुए $d$-कक्षक से कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ के रिक्त प्रति-आबंधी (antibonding) $\pi^{*}$ कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के युग्म के दान से बनता है।
धातु से लिगेंड के बीच का यह आबंधन एक सिनर्जिक प्रभाव उत्पन्न करता है जो $CO$ और धातु के बीच के बंध को मजबूत बनाता है।

(N/A) धातु कार्बोनिल में $M-C$ आबंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों लक्षण होते हैं।
$1$. $M-C$ $\sigma$-आबंध कार्बोनिल कार्बन पर स्थित इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म (lone pair) के धातु के रिक्त कक्षक में दान से बनता है।
$2$. $M-C$ $\pi$-आबंध धातु के भरे हुए $d$-कक्षक से कार्बन मोनोऑक्साइड के रिक्त प्रति-आबंधी (antibonding) $\pi^*$ कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के युग्म के दान से बनता है। इसे पश्च-आबंधन (back-bonding) भी कहा जाता है।

(N/A) धातु कार्बोनिल संक्रमण धातुओं के ऐसे समन्वय यौगिक हैं जिनमें कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ लिगेंड के रूप में कार्य करता है।
उदाहरण: $[Ni(CO)_{4}]$,$[Fe(CO)_{5}]$,$[Mn_{2}(CO)_{10}]$,और $[Cr(CO)_{6}]$।
ये होमोलेप्टिक यौगिक होते हैं,जिसका अर्थ है कि इनमें लिगेंड के रूप में केवल कार्बोनिल समूह होते हैं और इनकी संरचनाएं सरल और सुव्यवस्थित होती हैं:
$1$. $[Ni(CO)_{4}]$ चतुष्फलकीय है।
$2$. $[Fe(CO)_{5}]$ त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय है।
$3$. $[Cr(CO)_{6}]$ अष्टफलकीय है।
$4$. डेकाकार्बोनिलडाइमैंगनीज $(0)$ $[Mn_{2}(CO)_{10}]$ दो वर्गाकार पिरामिडीय $[Mn(CO)_{5}]$ इकाइयों से बना है जो $Mn-Mn$ बंध द्वारा जुड़ी होती हैं।
$5$. ऑक्टाकार्बोनिलडाइकोबाल्ट $(0)$ $[Co_{2}(CO)_{8}]$ में $Co-Co$ बंध होता है जो दो $CO$ समूहों द्वारा सेतु (bridged) होता है।

(N/A) कार्ब-धात्विक यौगिक: जिन यौगिकों में कार्बन परमाणु धातु परमाणु से जुड़ा होता है,उन्हें 'कार्ब-धात्विक' यौगिक कहा जाता है। अधिकांश कार्बनिक क्लोराइड,ब्रोमाइड और आयोडाइड सक्रिय धातुओं के साथ अभिक्रिया करके ऐसे यौगिक बनाते हैं।
$(b)$ ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक: कार्बनिक हैलाइड यौगिकों की शुष्क ईथर में मैग्नीशियम धातु के साथ अभिक्रिया कराने पर एल्किल मैग्नीशियम हैलाइड $(RMgX)$ बनता है,जिसे ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक कहते हैं।
$R - X + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} R^{-\delta} - Mg^{+\delta} - X^{-\delta}$
$CH_3CH_2Br + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3CH_2MgBr$
विक्टर ग्रिग्नार्ड ने $1900$ में $RMgX$ की खोज की थी। यह कार्ब-धात्विक यौगिकों का एक प्रकार है।
$(c)$ अभिक्रियाशीलता और अभिक्रियाएं: ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक में कार्बन-मैग्नीशियम बंध ध्रुवीय $(R^{-\delta} - Mg^{+\delta} - X^{-\delta})$ होता है क्योंकि मैग्नीशियम एक धन-विद्युतीय धातु है। कार्बन परमाणु मैग्नीशियम से इलेक्ट्रॉन खींचता है,जिससे कार्बन आंशिक रूप से ऋणात्मक हो जाता है। यह इसे अत्यधिक अभिक्रियाशील बनाता है।
ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक प्रोटॉन के स्रोत के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोकार्बन बनाते हैं:
$RMgX + H^+ \xrightarrow{OH^-} RH + Mg(OH)X$
वे पानी,अल्कोहल $(R'OH)$ और एमाइन $(R'NH_2, R'_2NH)$ के साथ अभिक्रिया करते हैं,जो प्रोटॉन दाता के रूप में कार्य करते हैं।
$RMgX + H_2O \rightarrow RH + Mg(OH)X$
उदाहरण: $CH_3Br + Mg$ $\rightarrow CH_3MgBr$ $\xrightarrow{H_2O} CH_4 + Mg(OH)Br$

(N/A) कार्बन-धात्विक यौगिक: वे यौगिक जिनमें कार्बन परमाणु सीधे धातु परमाणु से जुड़ा होता है,उन्हें 'कार्बन-धात्विक' यौगिक कहा जाता है।
$(b)$ ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक: कार्बनिक हैलाइडों की शुष्क ईथर में मैग्नीशियम धातु के साथ अभिक्रिया से एल्किल मैग्नीशियम हैलाइड $(RMgX)$ बनते हैं। इसकी खोज विक्टर ग्रिग्नार्ड ने $1900$ में की थी।
$R-X + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} R^{-\delta}-Mg^{+\delta}-X^{-\delta}$
$CH_3CH_2Br + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3CH_2MgBr$
$(c)$ ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक की अभिक्रियाशीलता: मैग्नीशियम की विद्युत-धनात्मक प्रकृति के कारण $C-Mg$ बंध अत्यधिक ध्रुवीय होता है। कार्बन परमाणु पर आंशिक ऋण आवेश $(R^{-\delta})$ होने के कारण यह अत्यधिक अभिक्रियाशील होता है।
यह प्रोटॉन के किसी भी स्रोत के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोकार्बन बनाता है:
$RMgX + H_2O \rightarrow RH + Mg(OH)X$
ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक पानी,अल्कोहल $(R'OH)$ और एमाइन के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोकार्बन देते हैं।

(D) $Fe(CO)_5$ में,$Fe-C$ आबंध $CO$ के $C$ परमाणु से $Fe$ के रिक्त $d$-कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म के दान से बनता है,जो $\sigma$-आबंध बनाता है।
इसके अतिरिक्त,$Fe$ के भरे हुए $d$-कक्षकों से $CO$ के रिक्त प्रति-आबंधी $\pi^*$-कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का पश्च-दान (back-donation) होता है,जो $\pi$-आबंध बनाता है।
अतः,$Fe-C$ आबंध में $\sigma$ और $\pi$ दोनों लक्षण होते हैं।

(A) $CO$ लिगेंड $2$-इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है,जबकि $NO$ लिगेंड $3$-इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है।
$Fe(CO)_5$ के लिए: कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = $8 + (5 \times 2) = 18$। $18$ इलेक्ट्रॉन बनाए रखते हुए $CO$ को $NO$ से बदलने के लिए,हम $3$ $CO$ ($6$ $e^-$) को $2$ $NO$ ($6$ $e^-$) से बदलते हैं,जिससे $Fe(CO)_2(NO)_2$ प्राप्त होता है।
$Cr(CO)_6$ के लिए: कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन = $6 + (6 \times 2) = 18$। $18$ इलेक्ट्रॉन बनाए रखते हुए $CO$ को $NO$ से बदलने के लिए,हम $6$ $CO$ ($12$ $e^-$) को $4$ $NO$ ($12$ $e^-$) से बदलते हैं,जिससे $Cr(NO)_4$ प्राप्त होता है।
अतः,प्रतिस्थापित $CO$ लिगेंडों की संख्या क्रमशः $3$ और $6$ है।

(D) $[Mn_{2}(CO)_{10}]$ की संरचना में $Mn-Mn$ धातु-धातु बंध द्वारा जुड़े दो $Mn(CO)_{5}$ इकाइयाँ होती हैं।
प्रत्येक $Mn$ परमाणु पाँच टर्मिनल $CO$ लिगेंड्स से जुड़ा होता है।
दोनों $Mn$ परमाणुओं को जोड़ने वाले कोई भी $CO$ लिगेंड्स नहीं होते हैं।
अतः,सेतु (bridging) $CO$ लिगेंड्स की संख्या $0$ है।

(B) संकुल $Fe(C_5H_5)_2$ एक ऑर्गेनोमेटालिक यौगिक है जिसे फेरोसीन के रूप में जाना जाता है।
$IUPAC$ नामकरण के अनुसार,लिगेंड $C_5H_5^-$ को 'साइक्लोपेंटाडाइनाइल' कहा जाता है।
चूंकि इसमें दो लिगेंड हैं,इसलिए 'बिस' उपसर्ग का उपयोग किया जाता है।
आयरन $(Fe)$ की ऑक्सीकरण अवस्था: $x + 2(-1) = 0$,जिससे $x = +2$ प्राप्त होता है।
अतः,$IUPAC$ नाम बिस(साइक्लोपेंटाडाइनाइल)आयरन$(II)$ है।

(B) कोबाल्ट-कार्बोनिल संकुल $[Co_{2}(CO)_{8}]$ की संरचना में दो $Co$ परमाणु एक-दूसरे से जुड़े होते हैं।
$1$. $Co-Co$ बंधों की संख्या $(X)$: दो कोबाल्ट परमाणुओं के बीच $1$ सीधा धातु-धातु बंध होता है। अतः,$X = 1$.
$2$. टर्मिनल $CO$ लिगेंड्स की संख्या $(Y)$: $[Co_{2}(CO)_{8}]$ की ठोस अवस्था संरचना में,$6$ टर्मिनल $CO$ लिगेंड्स (प्रत्येक $Co$ परमाणु $3$ टर्मिनल $CO$ समूहों से जुड़ा होता है) और $2$ सेतु (bridging) $CO$ लिगेंड्स होते हैं। अतः,$Y = 6$.
$3$. गणना: $X + Y = 1 + 6 = 7$.

(D) सिनर्जिक बंधन धातु कार्बोनिल संकुलों की एक विशेषता है जहाँ धातु-कार्बन बंधन में $\sigma$-दाता और $\pi$-स्वीकर्ता दोनों गुण होते हैं।
तीनों संकुल,$[Cr(CO)_6]$,$[Mn(CO)_5]$ और $[Mn_2(CO)_{10}]$,धातु-कार्बोनिल बंधन रखते हैं।
इसलिए,तीनों संकुल सिनर्जिक बंधन प्रदर्शित करते हैं।
सही उत्तर $3$ है।

(A) मेटल कार्बोनिल संकुलों में,$M-C$ $\sigma$-आबंध कार्बोनिल कार्बन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) के धातु के रिक्त कक्षक में दान द्वारा बनता है।
$M-C$ $\pi$-आबंध (बैक-बॉन्डिंग) धातु के भरे हुए $d$-कक्षक (जैसे $d_{xy}$,$d_{yz}$,या $d_{zx}$) से कार्बन मोनोऑक्साइड के रिक्त प्रति-आबंधी (antibonding) $\pi^{*}$-कक्षक में इलेक्ट्रॉन युग्म के दान द्वारा बनता है।
अतः,$\pi$-आबंधन में शामिल कक्षकों का सही युग्म धातु का $d$-कक्षक (जैसे $d_{xy}$) और कार्बोनिल का $\pi^{*}$-कक्षक है।

(D) दिया गया अणु $Co_2(CO)_8$ है।
इस संकुल में,लिगेंड $CO$ (कार्बोनिल) एक उदासीन लिगेंड है,जिसका अर्थ है कि इसका आवेश $0$ है।
चूंकि अणु $Co_2(CO)_8$ का कुल आवेश $0$ है,इसलिए हम $Co$ की ऑक्सीकरण अवस्था की गणना इस प्रकार कर सकते हैं:
मान लीजिए $Co$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
$2x + 8(0) = 0$
$2x = 0$
$x = 0$
अतः,अणु में कोबाल्ट की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ है।

(A) $W(CO)_6$ में,संरचना अष्टफलकीय है जिसमें सभी $6$ कार्बोनिल समूह टर्मिनल हैं। अतः,ब्रिजिंग कार्बोनिल की संख्या $0$ है।
$Mn_2(CO)_{10}$ में,संरचना दो $Mn(CO)_5$ इकाइयों से बनी है जो एक $Mn-Mn$ बंध द्वारा जुड़ी हैं। सभी $10$ कार्बोनिल समूह टर्मिनल हैं। अतः,ब्रिजिंग कार्बोनिल की संख्या $0$ है।
$W(CO)_6$ और $Mn_2(CO)_{10}$ में ब्रिजिंग कार्बोनिल का योग $0 + 0 = 0$ है।

(A) धातु कार्बोनिल में,धातु-कार्बन बंध एक सिनर्जिक बॉन्डिंग तंत्र द्वारा बनता है।
$1$. लिगैंड $(CO)$ अपने कार्बन परमाणु से इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म को धातु की खाली कक्षक में दान करता है,जिससे $\sigma$ बंध बनता है।
$2$. इसके बाद धातु अपनी भरी हुई $d$-कक्षक से इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को $CO$ लिगैंड की खाली एंटी-बॉन्डिंग $\pi^*$ कक्षक में दान करती है,जिससे $\pi$ बंध बनता है।
$3$. यह बैक-डोनेशन धातु-कार्बन बंध को मजबूत करता है और कार्बन-ऑक्सीजन बंध को कमजोर करता है।
$4$. इस प्रकार,अभिकथन $(A)$ और कारण $(R)$ दोनों सही हैं,और $(R)$,$(A)$ की सही व्याख्या है।

(D) . ज़िग्लर उत्प्रेरक $TiCl_4 + (C_2H_5)_3Al$ है,जिसमें टाइटेनियम $(IV)$ होता है।
$B$. रक्त वर्णक (हीमोग्लोबिन) में आयरन $(III)$ होता है।
$C$. विल्किंसन उत्प्रेरक $[RhCl(PPh_3)_3]$ है,जिसमें रोडियम $(I)$ होता है।
$D$. विटामिन $B_{12}$ (साइनोकोबालामिन) में कोबाल्ट $(II)$ होता है।
अतः,सही मिलान $A-IV, B-III, C-I, D-II$ है।

(A) $[Co_2(CO)_8]$ की संरचना में,दो कोबाल्ट परमाणुओं के बीच दो सेतु (bridging) $CO$ लिगेंड होते हैं,साथ ही एक $Co-Co$ बंध भी होता है।
$[Mn_2(CO)_{10}]$,$[Os_3(CO)_{12}]$ और $[Ru_3(CO)_{12}]$ में,सभी $CO$ लिगेंड टर्मिनल होते हैं और इसमें कोई सेतु $CO$ समूह नहीं होता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(A) $Fe(CO)_5$ जैसे धातु कार्बोनिल में,धातु और $CO$ लिगेंड के बीच एक सिनर्जिक बंध बनता है।
इसमें $CO$ के $5\sigma$ कक्षक से धातु के $d$-कक्षक में इलेक्ट्रॉन घनत्व का दान और धातु के $d$-कक्षक से $CO$ के $\pi^*$ एंटीबॉन्डिंग कक्षक में इलेक्ट्रॉन घनत्व का बैक-डोनेशन शामिल है।
यह बैक-डोनेशन $CO$ के एंटीबॉन्डिंग कक्षक में इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है,जिससे $C-O$ बंध कोटि (bond order) कम हो जाती है।
बंध कोटि में कमी से बंध लंबाई में वृद्धि होती है।
इसलिए,$Fe(CO)_5$ में $CO$ बंध की लंबाई मुक्त कार्बन मोनोऑक्साइड $(1.128 \ \mathring{A})$ की तुलना में अधिक होती है।
दिए गए विकल्पों में से,$1.15 \ \mathring{A}$ ही एकमात्र मान है जो $1.128 \ \mathring{A}$ से अधिक है।

(D) धातु कार्बोनिल में $C-O$ बंध क्रम तब घटता है जब धातु के $d$-कक्षकों से $CO$ के $\pi^*$ एंटीबॉन्डिंग कक्षकों में बैक-बॉन्डिंग की मात्रा बढ़ती है।
बैक-बॉन्डिंग तब बढ़ती है जब धातु केंद्र पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ता है (अर्थात,संकुल पर ऋणात्मक आवेश बढ़ता है या धातु की ऑक्सीकरण अवस्था घटती है)।
प्रत्येक संकुल के लिए धातु केंद्र पर इलेक्ट्रॉन घनत्व का विश्लेषण करते हैं:
$(A)$ $\left[Mn(CO)_6\right]^{+}$: $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+1$ है।
$(B)$ $\left[Fe(CO)_5\right]$: $Fe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ है।
$(C)$ $\left[Cr(CO)_6\right]$: $Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ है।
$(D)$ $\left[V(CO)_6\right]^{-}$: $V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $-1$ है।
सबसे कम ऑक्सीकरण अवस्था (सबसे अधिक ऋणात्मक आवेश) वाला धातु केंद्र बैक-बॉन्डिंग के लिए सबसे अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व प्रदान करता है।
ऑक्सीकरण अवस्थाओं की तुलना करने पर: $Mn(+1) > Cr(0) = Fe(0) > V(-1)$.
चूंकि $\left[V(CO)_6\right]^{-}$ की ऑक्सीकरण अवस्था सबसे कम $(-1)$ है,इसलिए इसमें सबसे अधिक बैक-बॉन्डिंग होती है,जिसके परिणामस्वरूप $C-O$ बंध क्रम सबसे कम होता है।

(C) $1$. $Fe(CO)_5$ $(8 + 5 \times 2 = 18)$ और $Ni(CO)_4$ $(10 + 4 \times 2 = 18)$ में धातु केंद्र पर वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $18$ है,$16$ नहीं। अतः,कथन $A$ गलत है।
$2$. मेटल कार्बोनिल मुख्य रूप से लो स्पिन कॉम्प्लेक्स होते हैं क्योंकि $CO$ एक मजबूत फील्ड लिगेंड है। अतः,कथन $B$ सही है।
$3$. मेटल-कार्बन बॉन्ड तब मजबूत होता है जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है क्योंकि कम ऑक्सीकरण अवस्था धातु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाती है,जो $CO$ लिगेंड के साथ बैक-बॉन्डिंग को बढ़ाती है। अतः,कथन $C$ सही है।
$4$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है तो $C-O$ बॉन्ड कमजोर हो जाता है (अधिक बैक-बॉन्डिंग के कारण),न कि बढ़ने पर। अतः,कथन $D$ गलत है।

(A) धातु कार्बोनिल में,धातु-कार्बन बंध में $CO$ से धातु की ओर $\sigma$-दान और धातु से $CO$ के $\pi^*$ एंटीबॉन्डिंग ऑर्बिटल की ओर $\pi$-बैक-बॉन्डिंग दोनों शामिल होते हैं।
जैसे-जैसे संकुल पर ऋणात्मक आवेश बढ़ता है,धातु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ता है।
इससे धातु से $CO$ लिगेंड की ओर अधिक $\pi$-बैक-बॉन्डिंग होती है।
अधिक $\pi$-बैक-बॉन्डिंग $CO$ के एंटीबॉन्डिंग $\pi^*$ ऑर्बिटल को भरती है,जो $C-O$ बंध को कमजोर करती है और इसकी बंध लंबाई को बढ़ाती है।
चूंकि $[V(CO)_6]^-$ पर $[V(CO)_6]$ की तुलना में अधिक ऋणात्मक आवेश है,इसलिए इसमें अधिक $\pi$-बैक-बॉन्डिंग होती है।
अतः,$[V(CO)_6]^-$ में $C-O$ बंध की लंबाई $[V(CO)_6]$ से अधिक है,जिसका अर्थ है कि $[V(CO)_6] < [V(CO)_6]^-$.

(B) विल्किंसन उत्प्रेरक रोडियम का एक समन्वय यौगिक है जिसका आणविक सूत्र $(Ph_3P)_3RhCl$ है।
इसका उपयोग एल्कीन्स के हाइड्रोजनीकरण के लिए समांगी उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।

(A) विल्किंसन उत्प्रेरक एल्कीन के हाइड्रोजनीकरण में उपयोग किया जाने वाला एक प्रसिद्ध ऑर्गेनोमेटेलिक कॉम्प्लेक्स है।
इसका रासायनिक सूत्र $[RhCl(PPh_3)_3]$ है,जहाँ $Rh$ रोडियम है,$Cl$ क्लोरीन है,और $PPh_3$ ट्राइफेनिलफॉस्फीन है।
अतः,सही विकल्प $A$ या $C$ है।

(B) $CH_3CH_2MgBr$ एक कार्बधात्विक यौगिक है क्योंकि इसमें एथिल समूह के कार्बन परमाणु और मैग्नीशियम परमाणु के बीच एक सीधा कार्बन-धातु बंध होता है।
कार्बधात्विक यौगिक वे होते हैं जिनमें कम से कम एक कार्बन-धातु बंध उपस्थित होता है।
$CH_3COONa$,$(CH_3COO)_2Ca$,और $CH_3ONa$ में,धातु परमाणु ऑक्सीजन से जुड़े होते हैं,न कि सीधे कार्बन परमाणु से।

(D) ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक $(CH_3)_3 CMgBr$ में मैग्नीशियम से जुड़ा कार्बन परमाणु अत्यधिक न्यूक्लियोफिलिक होता है,जिस पर आंशिक ऋण आवेश $(- \delta)$ होता है।
जब यह $D_2 O$ (ड्यूटेरियम ऑक्साइड) के साथ अभिक्रिया करता है,तो न्यूक्लियोफिलिक कार्बन $D_2 O$ के इलेक्ट्रोफिलिक ड्यूटेरियम परमाणु $(D^+)$ पर आक्रमण करता है।
इसके परिणामस्वरूप एल्केन व्युत्पन्न $(CH_3)_3 CD$ और उप-उत्पाद $Mg(OD)Br$ का निर्माण होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $(CH_3)_3 CMgBr + D_2 O \rightarrow (CH_3)_3 CD + Mg(OD)Br$.

(C) दिए गए धातु कार्बोनिल की संरचनाएं इस प्रकार हैं:
$I. [Co_2(CO)_8]$: यह ठोस अवस्था में सेतु रूप में मौजूद होता है,जिसमें दो $CO$ सेतु होते हैं।
$II. [Fe_3(CO)_{12}]$: इसकी संरचना में दो $CO$ सेतु होते हैं।
$III. [Mn_2(CO)_{10}]$: इसमें एक सीधा $Mn-Mn$ बंध होता है और कोई $CO$ सेतु नहीं होता है।
$IV. [Fe_2(CO)_9]$: इसमें तीन $CO$ सेतु होते हैं।
अतः,$CO$ सेतु वाले संकुल $I, II$ और $IV$ हैं।

(D) $Fe_2(CO)_9$ में $3$ सेतुबद्ध (bridging) $CO$ लिगेंड और $6$ टर्मिनल $CO$ लिगेंड होते हैं।
$Co_2(CO)_8$ में $2$ सेतुबद्ध (bridging) $CO$ लिगेंड और $6$ टर्मिनल $CO$ लिगेंड होते हैं।
अतः,$Fe_2(CO)_9$ और $Co_2(CO)_8$ में सेतुबद्ध $CO$ लिगेंडों की संख्या क्रमशः $3$ और $2$ है।

(B) विल्किंसन उत्प्रेरक रोडियम का एक प्रसिद्ध ऑर्गेनोमेटेलिक समन्वय संकुल है।
इसका रासायनिक सूत्र $[RhCl(PPh_3)_3]$ है,जहाँ $PPh_3$ ट्राइफेनिलफॉस्फीन को दर्शाता है।
इसका उपयोग एल्कीन के हाइड्रोजनीकरण के लिए उत्प्रेरक के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(C) जिगलर-नाटा उत्प्रेरक आमतौर पर टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड $(TiCl_4)$ और ट्राईएथिल एल्युमिनियम $(Al(C_2H_5)_3)$ का मिश्रण होता है।
$TiCl_4$ में,टाइटेनियम $(Ti)$ की ऑक्सीकरण अवस्था की गणना इस प्रकार की जाती है:
मान लीजिए $Ti$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
क्लोरीन $(Cl)$ की ऑक्सीकरण अवस्था $-1$ होती है।
$x + 4(-1) = 0$
$x - 4 = 0$
$x = +4$.
अतः,जिगलर-नाटा उत्प्रेरक में $Ti$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।

(B) धातु कार्बोनिल में,धातु-कार्बन $(M-C)$ बंध $\sigma$ और $\pi$ दोनों प्रकार के लक्षण प्रदर्शित करता है।
कथन $A$ सही है क्योंकि इस बंध में $\sigma$-दान और $\pi$-बैक-डोनेशन दोनों शामिल होते हैं।
कथन $C$ सही है: $\sigma$ बंध कार्बोनिल कार्बन पर मौजूद इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म को धातु के रिक्त कक्षक में दान करने से बनता है।
कथन $D$ सही है: $\pi$ बंध धातु के भरे हुए $d$-कक्षक से $CO$ लिगेंड के रिक्त प्रति-आबंधी (antibonding) $\pi^*$ कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के बैक-डोनेशन से बनता है।
कथन $B$ गलत है क्योंकि सिनर्जिक बॉन्डिंग इंटरैक्शन वास्तव में $M-C$ बंध को मजबूत बनाता है और $C-O$ बंध को कमजोर करता है।
अतः,कथन $A, C$ और $D$ सही हैं।