Noble gases Questions in Gujarati

(B) હિલિયમ સૌપ્રથમ શોધાયેલ નિષ્ક્રિય વાયુ હતો,અને તેને $1895$ માં વિલિયમ રામસે દ્વારા સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ઓળખવામાં આવ્યો હતો.

(A) હિલિયમ એકમાત્ર ઉમદા વાયુ છે જે $ccp$ બંધારણમાં સ્ફટિકીકરણ પામતું નથી,કારણ કે તેનું પરમાણ્વીય કદ સૌથી નાનું છે અને આંતર-પરમાણ્વીય બળો ખૂબ જ નિર્બળ હોય છે.

(A) ઉમદા વાયુઓમાં સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં,ઈલેક્ટ્રોનિક કોશની સંખ્યા વધે છે,જેનાથી પરમાણુનું કદ વધે છે.
પરમાણુનું કદ વધવાને કારણે અને શીલ્ડિંગ અસરને લીધે,કેન્દ્ર અને સંયોજકતા ઈલેક્ટ્રોન વચ્ચેનું આકર્ષણ ઘટે છે.
પરિણામે,ઈલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઉર્જા,જેને $IE$ (આયનીકરણ ઉર્જા) કહેવાય છે,તેમાં ઘટાડો થાય છે.

(D) $XeF_4$ નો આકાર સમતલીય ચોરસ છે.
$XeF_4$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
તે $F$ પરમાણુઓ સાથે $4$ બંધ બનાવે છે અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે.
$VSEPR$ સિદ્ધાંત મુજબ,સ્ટેરિક નંબર $4 + 2 = 6$ છે,જે $sp^3d^2$ સંકરણ અને અષ્ટફલકીય ઇલેક્ટ્રોન ભૂમિતિ સાથે સમતલીય ચોરસ આણ્વિય ભૂમિતિ દર્શાવે છે.

(B) $XeOF_4$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ ઝેનોન $(Xe)$ છે.
$Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
તે $4$ ફ્લોરિન $(F)$ પરમાણુઓ સાથે $4$ એકલ બંધ અને $1$ ઓક્સિજન $(O)$ પરમાણુ સાથે $1$ દ્વિબંધ બનાવે છે.
બંધનમાં વપરાયેલા કુલ ઇલેક્ટ્રોન = $4 + 2 = 6$.
બાકી રહેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા = $8 - 6 = 2$.
આ $2$ ઇલેક્ટ્રોન $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બનાવે છે.
આમ,$Xe$ પરમાણુ પર $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે.

(A) $XeO_4$ માં મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $4$ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે $4$ દ્વિબંધ બનાવે છે.
સ્ટેરિક નંબર $4 + 0 = 4$ છે,જે $sp^3$ સંકરણ સૂચવે છે.
આમ,$XeO_4$ નો આકાર સમચતુષ્ફલકીય છે,સમતલીય ચોરસ નથી.
દરેક $Xe=O$ બંધમાં એક $\sigma$ બંધ ($sp^3-p$ ઓવરલેપ દ્વારા) અને એક $\pi$ બંધ ($p\pi-d\pi$ ઓવરલેપ દ્વારા) હોય છે.
તેથી,ત્યાં ચાર $\sigma$ બંધો અને ચાર $p\pi-d\pi$ $\pi$ બંધો છે.
વિધાન $A$ ખોટું છે.

(D) $XeO_3 + 6HF \rightarrow XeF_6 + 3H_2O$ પ્રક્રિયા શક્ય નથી.
$XeF_6$ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ છે અને પાણીની હાજરીમાં જળવિભાજન પામીને $XeO_3$ અને $HF$ બનાવે છે. તેથી,આ ઉલટી પ્રક્રિયા પ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓમાં સ્વયંભૂ નથી.
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$

(B) જેમ આપણે નિષ્ક્રિય વાયુઓના સમૂહમાં નીચે જઈએ છીએ,તેમ પરમાણુનું કદ વધે છે.
આના કારણે પરમાણુઓ વચ્ચેના વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોનું મૂલ્ય વધે છે.
પરિણામે,સમૂહમાં નીચે જતાં ઉત્કલનબિંદુ વધે છે.
આપેલા વિકલ્પો ($He$,$Ne$,$Kr$,$Xe$) માંથી,$Xe$ સમૂહમાં સૌથી નીચે છે,તેથી તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.

(A) $XeF_4 + O_2F_2 \rightarrow XeF_6 + O_2$ પ્રક્રિયામાં,$Xe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+4$ થી વધીને $+6$ થાય છે (ઓક્સિડેશન) અને $O$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+1$ થી ઘટીને $0$ થાય છે (રિડક્શન).
આમ,આ એક રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે.
$\stackrel{+4}{Xe}F_4 + \stackrel{+1}{O_2}F_2 \rightarrow \stackrel{+6}{Xe}F_6 + \stackrel{0}{O_2}$

(C) $XeF_6$ નું સંપૂર્ણ જળવિભાજન નીચે મુજબના રાસાયણિક સમીકરણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે:
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$
આમ,મળતી નીપજ $XeO_3$ છે.

(B) $Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
$XeF_6$ માં,$6$ ઇલેક્ટ્રોન $6$ ફ્લોરિન પરમાણુઓ સાથે બંધ બનાવવામાં વપરાય છે,અને $2$ ઇલેક્ટ્રોન અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) તરીકે રહે છે.
સ્ટેરિક નંબર = (બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા) + (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા) = $6 + 1 = 7$.
$7$ નો સ્ટેરિક નંબર $sp^3d^3$ સંકરણ સૂચવે છે.
એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે,તેની ભૂમિતિ વિકૃત અષ્ટફલકીય હોય છે.

(B) $XeF_6$ ની પાણી સાથેની પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$1$. $XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$. અહીં,$X$ એ $XeO_3$ છે.
$2$. $XeF_6 + 2H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 4HF$. અહીં,$Y$ એ $XeO_2F_2$ છે.
$XeO_3$ એક અત્યંત વિસ્ફોટક ઘન પદાર્થ છે. $XeO_2F_2$ એ ઓક્સિફ્લોરાઈડ છે,ઓક્સિએસિડ નથી. બંને પ્રક્રિયાઓ જળવિભાજન છે,જે બિન-રેડોક્સ પ્રક્રિયા છે. તેથી,'$Y$ એક ઓક્સિએસિડ છે' તે વિધાન ખોટું છે.

(B) $Ne$ જેવી નિષ્ક્રિય વાયુઓ તેમની સ્થાયી ઇલેક્ટ્રોનિક રચના અને નાના પરમાણુ કદને કારણે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે.
$Xe$ નું પરમાણુ કદ મોટું અને આયનીકરણ ઉર્જા ઓછી હોય છે,જે તેને $F$ અને $O$ જેવા અત્યંત વિદ્યુતઋણ તત્વો સાથે સંયોજનો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
$Ne$ એ $NeF_2$ જેવા સ્થાયી સંયોજનો બનાવતું નથી કારણ કે તેની આયનીકરણ ઉર્જા ખૂબ ઊંચી છે અને તેમાં બંધ બનાવવા માટે ખાલી $d$-કક્ષકોનો અભાવ છે.
તેથી,$NeF_2$ અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી.

(C) $1$. પ્રક્રિયા $XeF_4 + SbF_5 \rightarrow [XeF_3]^+ [SbF_6]^-$ છે.
$2$. ધનાયનીય ભાગ $[XeF_3]^+$ છે. મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $F$ સાથે $3$ બંધ બનાવે છે અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે. કુલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ = $5$,તેથી સંકરણ $sp^3d$ છે.
$3$. ઋણાયનીય ભાગ $[SbF_6]^-$ છે. મધ્યસ્થ $Sb$ પરમાણુ પાસે $5$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે $F$ સાથે $6$ બંધ બનાવે છે અને $0$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે. કુલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ = $6$,તેથી સંકરણ $sp^3d^2$ છે.
$4$. વિકલ્પ $A$: $XeOF_2$ નું સંકરણ $sp^3d$ છે. $[SbF_6]^-$ નું $sp^3d^2$ છે. ખોટું.
$5$. વિકલ્પ $B$: $I_3^-$ મધ્યસ્થ $I$ પરમાણુ પર $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે. $[XeF_3]^+$ મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ પર $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવે છે. ખોટું.
$6$. વિકલ્પ $C$: $[XeF]^+ [PF_6]^-$ નો ઋણાયનીય ભાગ $[PF_6]^-$ છે. $[PF_6]^-$ અષ્ટફલકીય $(sp^3d^2)$ છે,અને $[SbF_6]^-$ પણ અષ્ટફલકીય $(sp^3d^2)$ છે. તેઓ સમાન બંધારણ ધરાવે છે. સાચું.

(D) $1$. $2XeF_{2} + 2H_{2}O \longrightarrow 2Xe + 4HF + O_{2}$ એ રેડોક્સ પ્રક્રિયા છે કારણ કે $Xe$ અને $O$ ના ઓક્સિડેશન આંક બદલાય છે.
$2$. $4H_{3}PO_{3} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} PH_{3} + 3H_{3}PO_{4}$ એ વિષમીકરણ (disproportionation) પ્રક્રિયા છે,જે રેડોક્સ પ્રક્રિયાનો એક પ્રકાર છે.
$3$. $6XeF_{4} + 12H_{2}O \longrightarrow 2Xe + 4XeO_{3} + 24HF + 3O_{2}$ એ રેડોક્સ પ્રક્રિયા છે.
$4$. $XeF_{6} + 3H_{2}O \longrightarrow XeO_{3} + 6HF$ એ નોન-રેડોક્સ પ્રક્રિયા છે કારણ કે પ્રક્રિયકોની સરખામણીમાં નીપજોમાં તમામ તત્વો ($Xe$,$F$,$H$,$O$) ના ઓક્સિડેશન આંક બદલાતા નથી.

(B) $XeF_2$ રેખીય ભૂમિતિ ધરાવે છે અને $XeF_4$ સમચોરસ સમતલીય ભૂમિતિ ધરાવે છે. બંને સમતલીય અણુઓ છે.
જળવિભાજનની પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$2 XeF_2 + 2 H_2O \rightarrow 2 Xe + 4 HF + O_2$
$6 XeF_4 + 12 H_2O \rightarrow 2 XeO_3 + 4 Xe + 3 O_2 + 24 HF$
બંને પ્રતિક્રિયાઓમાં,$Xe$ નો ઓક્સિડેશન આંક બદલાય છે ($XeF_2$ માં $+2$ થી $0$ અને $XeF_4$ માં $+4$ થી $0$ અને $+6$),જેનો અર્થ છે કે તેઓ રેડોક્સ જળવિભાજન અનુભવે છે. તેથી,વિકલ્પ $C$ ખોટો છે.
$XeF_2$ અને $XeF_4$ માં બંધ લંબાઈ અલગ-અલગ સંકરણ અને ઇલેક્ટ્રોનિક વાતાવરણને કારણે અલગ હોય છે. તેથી,વિકલ્પ $A$ ખોટો છે.
$XeF_2$ અને $XeF_4$ બંને સમતલીય હોવાથી,વિકલ્પ $B$ સાચું વિધાન છે.

(D) $XeOF_4$ માં,મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
તે $F$ પરમાણુઓ સાથે $4$ એકલ બંધ અને $O$ પરમાણુ સાથે $1$ દ્વિબંધ બનાવે છે.
આ $6$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો દર્શાવે છે.
$1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (લોન પેર) ઉમેરતા,કુલ ઇલેક્ટ્રોન ડોમેન્સની સંખ્યા $7$ (સ્ટેરિક નંબર $7$) થાય છે,જે $sp^3d^3$ સંકરણ સૂચવે છે.
જોકે,એક લોન પેર અને દ્વિબંધની હાજરીને કારણે,ભૂમિતિ વિકૃત થાય છે.
અણુ સમચોરસ પિરામિડલ આકાર ધારણ કરે છે,જેમાં $Xe$ પરમાણુ $4$ $F$ પરમાણુઓ દ્વારા રચાયેલા ચોરસ પાયાના કેન્દ્રમાં હોય છે અને $O$ પરમાણુ અક્ષીય સ્થાન પર હોય છે.
$\therefore$ $(d)$ સાચો જવાબ છે.

(A) નીલ બાર્ટલેટે $1962$ માં $O_2$ ની પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા પ્લેટિનમ હેક્ઝાફ્લોરાઇડ $(PtF_6)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $O_2PtF_6$ સંયોજન તૈયાર કર્યું.
તેમણે $X$-ray પરીક્ષણ દ્વારા જોયું કે આ સંયોજનમાં $O_2^+$ અને $PtF_6^-$ આયનો છે.
ઝેનોનની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ ઓક્સિજનની આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ ની ખૂબ નજીક હોવાથી,તેમણે ઓક્સિજનને બદલે ઝેનોનનો ઉપયોગ કર્યો.
આના પરિણામે $XePtF_6$ નું સંશ્લેષણ થયું,જે કોઈપણ ઉમદા વાયુનું પ્રથમ વાસ્તવિક સંયોજન હતું.

(A) $XeF_2$ અને $SbF_5$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ લુઈસ એસિડ-બેઝ પ્રક્રિયા છે,જેમાં $XeF_2$ ફ્લોરાઈડ દાતા તરીકે અને $SbF_5$ ફ્લોરાઈડ સ્વીકારનાર તરીકે વર્તે છે.
આ પ્રક્રિયા માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ: $XeF_2 + SbF_5 \rightarrow [XeF]^+ [SbF_6]^-$.
આમ,બનતી નીપજ $[XeF]^+ [SbF_6]^-$ છે,જે એક આયનીય સંયોજન છે.

(C) બાર્ટલેટે અવલોકન કર્યું કે $Xe$ ની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ એ $O_2$ અણુ $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ ની ખૂબ નજીક છે.
તેણે આ સમાનતાનો ઉપયોગ કરીને અનુમાન લગાવ્યું કે $PtF_6$ એ $Xe$ નું પણ $Xe^+$ માં ઓક્સિડેશન કરશે,જે રીતે તે $O_2$ નું $O_2^+$ માં ઓક્સિડેશન કરે છે.
તેથી,વિકલ્પ $C$ સાચો છે.

(A) ઝેનોન અને ફ્લોરિન વચ્ચે $1:20$ ના મોલર ગુણોત્તરમાં $573 \ K$ તાપમાન અને $60-70 \ bar$ દબાણે પ્રક્રિયા થવાથી ઝેનોન હેક્ઝાફ્લોરાઇડ $(XeF_6)$ બને છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $Xe(g) + 3F_2(g) \xrightarrow{573 \ K, 60-70 \ bar} XeF_6(s)$.

(D) $XeF_2$ ની પાણી સાથેની પ્રક્રિયા એક રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે જેમાં ઝેનોનનું રિડક્શન થાય છે અને ઓક્સિજનનું ઓક્સિડેશન થાય છે.
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$XeF_2 + H_2O \to Xe + \frac{1}{2}O_2 + 2HF$
આમ,મળતી નીપજો ઝેનોન $(Xe)$,ઓક્સિજન $(O_2)$ અને હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ $(HF)$ છે.

(C) $He$ (હિલિયમ) એક નિષ્ક્રિય વાયુ છે અને તે રાસાયણિક રીતે અક્રિયાશીલ છે,એટલે કે તે અજ્વલનશીલ છે. તેથી,$He$ જ્વલનશીલ વાયુ છે તેવું વિધાન ખોટું છે.

(C) $XeF_6$ ના જળવિભાજનમાં,પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $XeF_6 + 3H_2O \to XeO_3 + 6HF$.
આ પ્રક્રિયામાં,$Xe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $XeF_6$ અને $XeO_3$ બંનેમાં $+6$ જ રહે છે.
કોઈપણ તત્વના ઓક્સિડેશન આંકમાં ફેરફાર થતો ન હોવાથી,આ રેડોક્ષ પ્રક્રિયા નથી.
તેનાથી વિપરીત,$Cl_2$,$XeF_4$ અને $XeF_2$ ના જળવિભાજનમાં ઓક્સિડેશન આંકમાં ફેરફાર થાય છે,તેથી તે રેડોક્ષ પ્રક્રિયાઓ છે.

(A) આપેલા ઝેનોન સંયોજનોના બંધારણો નીચે મુજબ છે:
$(a) XeF_6$: મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુની આસપાસ $7$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ($6$ બંધકારક અને $1$ અબંધકારક) હોય છે,જે વિકૃત અષ્ટફલકીય ભૂમિતિ આપે છે.
$(b) XeO_3$: મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુની આસપાસ $4$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ($3$ બંધકારક અને $1$ અબંધકારક) હોય છે,જે પિરામિડલ આકાર આપે છે.
$(c) XeOF_4$: મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુની આસપાસ $6$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ($5$ બંધકારક અને $1$ અબંધકારક) હોય છે,જે ચોરસ પિરામિડલ આકાર આપે છે.
$(d) XeF_4$: મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુની આસપાસ $6$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ($4$ બંધકારક અને $2$ અબંધકારક) હોય છે,જે સમતલીય ચોરસ આકાર આપે છે.
આમ,સાચી જોડ $a-i, b-iii, c-iv, d-ii$ છે.

(D) ક્લેથરેટ્સ એ પાંજરા જેવી રચનાઓ છે જ્યાં અતિથિ અણુઓ યજમાન અણુઓના સ્ફટિક લેટીસમાં ફસાયેલા હોય છે.
$Xe$ ક્લેથરેટ્સના કિસ્સામાં,$Xe$ પરમાણુઓ પાણીના અણુઓ અથવા ક્વિનોલ જેવા અન્ય યજમાન અણુઓ દ્વારા રચાયેલી પોલાણમાં ફસાયેલા હોય છે.
$Xe$ નિષ્ક્રિય વાયુ હોવાથી તે અધ્રુવીય છે.
જ્યારે તે ધ્રુવીય અણુ (જેમ કે $H_2O$) ની નજીક આવે છે,ત્યારે તે $Xe$ પરમાણુમાં દ્વિધ્રુવ પ્રેરિત કરે છે.
આના પરિણામે એક નબળું આકર્ષણ બળ ઉદભવે છે જેને દ્વિધ્રુવ-પ્રેરિત દ્વિધ્રુવ આંતરક્રિયા કહેવામાં આવે છે.

(B) $XeF_6$ નું પાણી સાથે આંશિક જળવિભાજન થવાથી ઝેનોન ઓક્સિટેટ્રાફ્લોરાઈડ $(XeOF_4)$ અને હાઈડ્રોજન ફ્લોરાઈડ $(HF)$ મળે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF$.

(D) ઝેનોન $(Xe)$ ની ફ્લોરિન $(F_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા મોલર ગુણોત્તર અને પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ પર આધાર રાખે છે.
જ્યારે $Xe$ એ $F_2$ સાથે $1:2$ ના મોલર ગુણોત્તરમાં $573 \ K$ તાપમાને અને $60-70 \ bar$ દબાણે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે ઝેનોન ટેટ્રાફ્લોરાઇડ $(XeF_4)$ બનાવે છે.
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ છે: $Xe(g) + 2F_2(g) \xrightarrow{573 \ K, \ 60-70 \ bar} XeF_4(s)$.
તેથી,$A$ એ $XeF_4$ છે.

(C) ઝેનોન એક નિષ્ક્રિય વાયુ છે જે મુખ્યત્વે ફ્લોરિન અને ઓક્સિજન જેવા અત્યંત વિદ્યુતઋણ તત્વો સાથે સંયોજનો બનાવે છે.
$XeBr_4$ અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી કારણ કે બ્રોમિન ઝેનોન પરમાણુને ટેટ્રા-બ્રોમાઇડ ગોઠવણીમાં સ્થિર કરવા માટે પૂરતું વિદ્યુતઋણ નથી.

(B) પાણીમાં નિષ્ક્રિય વાયુઓની દ્રાવ્યતા પાણીના અણુઓના કાયમી દ્વિધ્રુવ અને નિષ્ક્રિય વાયુના પરમાણુઓમાં પ્રેરિત દ્વિધ્રુવ વચ્ચેના આંતરક્રિયાને કારણે હોય છે. આ પ્રકારની આંતરક્રિયાને $Debye$ બળો (અથવા દ્વિધ્રુવ-પ્રેરિત દ્વિધ્રુવ આંતરક્રિયા) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) નીલ બાર્ટલેટે અવલોકન કર્યું કે $Xe$ ની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ એ $O_2$ અણુની આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ ની ખૂબ નજીક છે.
આ અવલોકનના આધારે,તેમણે $Xe$ ની $PtF_6$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને પ્રથમ નિષ્ક્રિય વાયુ સંયોજન સફળતાપૂર્વક તૈયાર કર્યું,જેનો ઉપયોગ અગાઉ $O_2$ નું $O_2^+PtF_6^-$ માં ઓક્સિડેશન કરવા માટે થતો હતો.
આમ,આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં સમાનતા એ મુખ્ય પરિબળ હતું.

(B) $XeF_6$ નું જળવિભાજન નીચે મુજબ થાય છે:
$1$. $XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF$ $(A = XeOF_4)$
$2$. $XeOF_4 + H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 2HF$ $(B = XeO_2F_2)$
$3$. $XeO_2F_2 + H_2O \rightarrow XeO_3 + 2HF$ $(C = XeO_3)$
વિકલ્પોનું મૂલ્યાંકન:
- $A$ એ $XeOF_4$ છે,જે $sp^3d^2$ સંકરણ ધરાવે છે (ચોરસ પિરામિડલ ભૂમિતિ). આ સાચું છે.
- $B$ એ $XeO_2F_2$ છે. વિકલ્પ $B$ કહે છે કે $B$ એ $XeOF_2$ છે,જે ખોટું છે.
- $C$ એ $XeO_3$ છે,જે પિરામિડલ છે. આ સાચું છે.
- આ તમામ સંયોજનોમાં $(XeOF_4, XeO_2F_2, XeO_3)$,$Xe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ છે. આ સાચું છે.
તેથી,ખોટું વિધાન $B$ છે.

(C) $XeF_6$ નું આંશિક જળવિભાજન તબક્કાવાર થાય છે:
$1. XeF_6 + H_2O \to XeOF_4 + 2HF$
અહીં,$X$ એ $XeOF_4$ છે. $Xe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x + (-2) + 4(-1) = 0$,તેથી $x = +6$ છે.
$2. XeOF_4 + H_2O \to XeO_2F_2 + 2HF$
અહીં,$Y$ એ $XeO_2F_2$ છે. $Xe$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x + 2(-2) + 2(-1) = 0$,તેથી $x = +6$ છે.
આમ,સંયોજનો $XeOF_4 (+6)$ અને $XeO_2F_2 (+6)$ છે.

(C) $XeF_6$ નું આંશિક જળવિભાજન નીચે મુજબની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે: $XeF_6 + H_2O \to XeOF_4 + 2HF$.
તે જ રીતે,$XeF_6$ સિલિકા $(SiO_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $XeOF_4$ અને $SiF_4$ બનાવે છે: $2XeF_6 + SiO_2 \to 2XeOF_4 + SiF_4$.
આમ,સંયોજન '$X$' એ $XeOF_4$ (ઝેનોન ઓક્સિટેટ્રાફ્લોરાઈડ) છે.

(D) ઝેનોન ફ્લોરાઈડ ($XeF_4$ અને $XeF_6$) ના જળવિભાજનથી વિવિધ ઝેનોન-ઓક્સો સંયોજનો મળે છે.
$XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF$
$XeF_6 + 2H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 4HF$
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$
$XeO_4$ (ઝેનોન ટેટ્રોક્સાઈડ) એક અસ્થાયી સંયોજન છે અને તેને ઝેનોન ફ્લોરાઈડના સીધા જળવિભાજન દ્વારા બનાવી શકાતું નથી. તે સામાન્ય રીતે બેરિયમ પરઝેનેટ $(Ba_2XeO_6)$ ની સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2SO_4)$ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.

(A) $XeF_4$ નું બંધારણ સમતલીય ચોરસ છે કારણ કે તેમાં મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ પર $4$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે $sp^3d^2$ સંકરણ દર્શાવે છે.
$NH_4^+$,$BF_4^-$,અને $CCl_4$ માં $4$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $0$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે $sp^3$ સંકરણ અને સમચતુષ્ફલકીય (tetrahedral) બંધારણ ધરાવે છે.

(A) $XeOF_4$ માં $Xe$ ના સંકરણ અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નક્કી કરવા માટે:
$1$. મધ્યસ્થ પરમાણુ $Xe$ છે,જેની પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
$2$. $Xe$,$F$ પરમાણુઓ સાથે $4$ એકલ બંધ અને $O$ પરમાણુ સાથે $1$ દ્વિબંધ બનાવે છે.
$3$. $Xe$ ની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની કુલ સંખ્યા = (સિગ્મા બંધની સંખ્યા) + (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા).
$4$. $Xe$,$5$ સિગ્મા બંધ ($4$ $F$ સાથે અને $1$ $O$ સાથે) અને $O$ સાથે $1$ પાઈ બંધ બનાવે છે.
$5$. $Xe$ પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા = (કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન - બંધમાં વપરાયેલા ઇલેક્ટ્રોન) / $2$ = $(8 - (4 \times 1 + 1 \times 2)) / 2 = (8 - 6) / 2 = 1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ.
$6$. સ્ટેરિક નંબર = (સિગ્મા બંધની સંખ્યા) + (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા) = $5 + 1 = 6$.
$7$. $6$ નો સ્ટેરિક નંબર $sp^3d^2$ સંકરણ સૂચવે છે.
$8$. તેથી,સંકરણ $sp^3d^2$ છે અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા $1$ છે.

(B) નિષ્ક્રિય વાયુઓ $He$,$Ne$,$Ar$,$Kr$,$Xe$,અને $Rn$ છે.
$Rn$ (રેડોન) સિવાયના તમામ નિષ્ક્રિય વાયુઓ વાતાવરણમાં હાજર હોય છે.
$Rn$ એ રેડિયમના કિરણોત્સર્ગી ક્ષય દ્વારા બનતું કિરણોત્સર્ગી તત્વ છે $(^{226}_{88}Ra \rightarrow ^{222}_{86}Rn + ^{4}_{2}He)$.
તેથી,$Rn$ વાતાવરણમાં જોવા મળતું નથી.

(A) આપેલા ઝેનોન સંયોજનોની રચના નીચે મુજબ છે:
$A$. $XeF_4$: તે $sp^3d^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને તેમાં $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે સમતલીય ચોરસ ભૂમિતિ આપે છે.
$B$. $XeF_6$: તે $sp^3d^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને તેમાં $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે વિકૃત અષ્ટફલકીય ભૂમિતિ આપે છે.
$C$. $XeO_3$: તે $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને તેમાં $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે પિરામિડલ ભૂમિતિ આપે છે.
$D$. $XeOF_2$: તે $sp^3d$ સંકરણ ધરાવે છે અને તેમાં $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે $T$-આકારની ભૂમિતિ આપે છે.
તેથી,સાચું જોડકું $A \to 4, B \to 3, C \to 1, D \to 2$ છે.

(B) નીલ બાર્ટલેટે અવલોકન કર્યું કે $Xe$ ની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $O_2$ ની આયનીકરણ એન્થાલ્પીની ખૂબ નજીક છે. તેમણે $Xe$ ની $PtF_6$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને લાલ રંગનું સંયોજન તૈયાર કર્યું,જેને તેમણે $Xe^+[PtF_6]^-$ તરીકે દર્શાવ્યું. આમ,$XePtF_6$ એ બાર્ટલેટ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલ પ્રથમ ઉમદા વાયુનું સંયોજન હતું.

(B) $PF_5$ એ ફ્લોરાઇડ આયન સ્વીકારનાર (acceptor) તરીકે વર્તે છે.
તે $XeF_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આયનીય સંયોજન બનાવે છે.
પ્રક્રિયા: $XeF_2 + PF_5 \rightarrow [XeF]^+ [PF_6]^-$.

(B) ઘન $XeF_6$ એ આયનીય સંયોજન $[XeF_5]^+ [F]^-$ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
ધન આયનીય ભાગ $[XeF_5]^+$ માં,મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ $5$ ફ્લોરિન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે અને તેની પાસે $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) છે.
$Xe$ ની આસપાસ કુલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા $5 + 1 = 6$ છે.
તેથી,સંકરણ $sp^3d^2$ છે.

(C) $I_3^-$ માં મધ્યસ્થ પરમાણુ $I$ છે,જેની પાસે $7$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે. તે અન્ય $I$ પરમાણુઓ સાથે $2$ બંધ બનાવે છે અને એક ઋણ વીજભાર ધરાવે છે,જેના પરિણામે મધ્યસ્થ $I$ પરમાણુ પર $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો હોય છે.
$Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.
$XeF_2$ માં,$Xe$ પરમાણુ $F$ પરમાણુઓ સાથે $2$ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે,જેથી $8 - 2 = 6$ ઇલેક્ટ્રોન બાકી રહે છે,જે $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો બનાવે છે.
$XeF_4$ માં,$Xe$ $4$ બંધ બનાવે છે,જેથી $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો બાકી રહે છે.
$XeO_3$ માં,$Xe$ $6$ બંધ બનાવે છે,જેથી $1$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બાકી રહે છે.
$XeO_4$ માં,$Xe$ $8$ બંધ બનાવે છે,જેથી $0$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો બાકી રહે છે.
તેથી,$XeF_2$ માં $I_3^-$ જેટલી જ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો છે.

(A) $XeF_4$ માં $sp^3d^2$ સંકરણ જોવા મળે છે અને તેમાં $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) હોય છે.
$2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $4$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે,તેની ભૂમિતિ અષ્ટફલકીય છે,પરંતુ તેનો આકાર સમચોરસ સમતલીય છે.

(D) $He$ થી $Xe$ સુધી નિષ્ક્રિય વાયુઓના ઉત્કલન બિંદુમાં વધારો વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોના મૂલ્યમાં વધારાને કારણે થાય છે.
આ બળો પરમાણુના કદના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
જેમ $He$ થી $Xe$ સુધી પરમાણુનું કદ વધે છે,તેમ ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડની ધ્રુવીયતા (polarisability) વધે છે.
તેથી,ધ્રુવીયતામાં વધારો મજબૂત વિક્ષેપન બળો તરફ દોરી જાય છે,જેના પરિણામે ઉત્કલન બિંદુ ઊંચા હોય છે.

(C) ઝેનોન એક નિષ્ક્રિય વાયુ છે જે મુખ્યત્વે ફ્લોરિન અને ઓક્સિજન જેવા વધુ વિદ્યુતઋણ તત્વો સાથે સંયોજનો બનાવે છે.
$XeF_4$,$XeO_3$,અને $XeO_2F_2$ એ ઝેનોનના જાણીતા સ્થાયી સંયોજનો છે.
જોકે,$XeCl_4$ બનાવી શકાતું નથી કારણ કે ક્લોરિન એટલું વિદ્યુતઋણ નથી કે તે ઝેનોન-ક્લોરિન બંધને સ્થિર કરી શકે,અને ક્લોરિન પરમાણુનું મોટું કદ ઝેનોનની આસપાસ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને અસ્થિરતા પેદા કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) નિષ્ક્રિય વાયુઓને વિવિધ તાપમાને નાળિયેરના ચારકોલનો ઉપયોગ કરીને મિશ્રણમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે.
આ પદ્ધતિ પસંદગીયુક્ત અધિશોષણના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે,જ્યાં નાળિયેરના ચારકોલ પર અધિશોષણનું પ્રમાણ નિષ્ક્રિય વાયુઓના પરમાણ્વીય ભારમાં વધારા સાથે વધે છે.
હિલિયમ $(He)$,જેનો પરમાણ્વીય ભાર સૌથી ઓછો છે,તેનું અધિશોષણ સૌથી ઓછું થાય છે,જ્યારે ઝેનોન $(Xe)$,જેનો પરમાણ્વીય ભાર સૌથી વધુ છે,તેનું અધિશોષણ સૌથી મજબૂત રીતે થાય છે.
તાપમાન બદલીને,વાયુઓને ક્રમશઃ અપશોષિત (desorbed) કરી શકાય છે,જેનાથી તેમનું અલગીકરણ શક્ય બને છે.

(C) $I_3^-$ આયનમાં,મધ્યસ્થ $I$ પરમાણુ પર $3$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મો હોય છે.
$Xe$ પાસે $8$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
$XeF_2$ માં,મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ $F$ પરમાણુઓ સાથે $2$ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે,જેનાથી $6$ ઇલેક્ટ્રોન $3$ અબંધકારક યુગ્મ તરીકે બાકી રહે છે.
$XeF_4$ માં,મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ $4$ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે,જેનાથી $4$ ઇલેક્ટ્રોન $2$ અબંધકારક યુગ્મ તરીકે બાકી રહે છે.
$XeO_3$ માં,મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ $3$ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે $6$ બંધ બનાવે છે,જેનાથી $2$ ઇલેક્ટ્રોન $1$ અબંધકારક યુગ્મ તરીકે બાકી રહે છે.
$XeO_4$ માં,મધ્યસ્થ $Xe$ પરમાણુ $4$ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે $8$ બંધ બનાવે છે,જેનાથી $0$ અબંધકારક યુગ્મ બાકી રહે છે.
તેથી,$XeF_2$ માં $I_3^-$ જેટલી જ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મોની સંખ્યા છે.

(C) જળવિભાજનની પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$XeF_2 + H_2O \rightarrow Xe + 2HF + \frac{1}{2} O_2$
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$
પ્રક્રિયાઓ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે $XeF_2$ ના જળવિભાજનથી $O_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે,જ્યારે $XeF_6$ ના જળવિભાજનથી $XeO_3$ અને $HF$ મળે છે,જેમાં $O_2$ ઉત્પન્ન થતો નથી.

(C) આલ્કલી ધાતુ ફ્લોરાઈડ $(MF)$ અને ઝેનોન ટેટ્રાફ્લોરાઈડ $(XeF_4)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી સંકીર્ણ ક્ષાર $M[XeF_5]$ બને છે.
$MF + XeF_4 \to M^{+}[XeF_5]^{-}$.
$[XeF_5]^{-}$ આયનમાં,મધ્યસ્થ ઝેનોન પરમાણુ પાસે $5$ બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $2$ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે,જે કુલ $7$ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દર્શાવે છે.
આ $sp^3d^3$ સંકરણ સૂચવે છે.
$[XeF_5]^{-}$ આયનનો આકાર પંચકોણીય સમતલીય છે.