Noble gases Questions in Hindi

(B) हीलियम सबसे पहले खोजी गई उत्कृष्ट गैस थी,और इसे $1895$ में विलियम रामसे द्वारा स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधि का उपयोग करके पहचाना गया था।

(A) हीलियम एकमात्र उत्कृष्ट गैस है जो $ccp$ संरचना में क्रिस्टलीकृत नहीं होती है क्योंकि इसका परमाणु आकार सबसे छोटा होता है और अंतर-परमाणु बल बहुत कमजोर होते हैं।

(A) उत्कृष्ट गैसों में समूह में नीचे जाने पर,इलेक्ट्रॉनिक कोशों की संख्या बढ़ती है,जिससे परमाणु का आकार बढ़ता है।
परमाणु आकार में वृद्धि और परिरक्षण प्रभाव (shielding effect) के कारण,नाभिक और संयोजी इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण कम हो जाता है।
परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा,जिसे $IE$ (आयनन ऊर्जा) कहा जाता है,उसमें कमी आती है।

(D) $XeF_4$ की ज्यामिति वर्ग समतलीय है।
$XeF_4$ में,केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ बंध बनाता है और इसमें $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,स्टेरिक संख्या $4 + 2 = 6$ है,जो $sp^3d^2$ संकरण के साथ अष्टफलकीय इलेक्ट्रॉन ज्यामिति और वर्ग समतलीय आणविक ज्यामिति को दर्शाता है।

(B) $XeOF_4$ में,केंद्रीय परमाणु ज़ेनॉन $(Xe)$ है।
$Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $4$ फ्लोरीन $(F)$ परमाणुओं के साथ $4$ एकल बंध और $1$ ऑक्सीजन $(O)$ परमाणु के साथ $1$ द्वि-बंध बनाता है।
आबंधन में शामिल कुल इलेक्ट्रॉन = $4 + 2 = 6$ हैं।
शेष इलेक्ट्रॉनों की संख्या = $8 - 6 = 2$ है।
ये $2$ इलेक्ट्रॉन $1$ एकाकी युग्म (lone pair) बनाते हैं।
अतः,$Xe$ परमाणु पर $1$ एकाकी युग्म उपस्थित है।

(A) $XeO_4$ में केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $4$ ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $4$ द्वि-बंध बनाता है।
स्टेरिक संख्या $4 + 0 = 4$ है,जो $sp^3$ संकरण को दर्शाता है।
अतः,$XeO_4$ की ज्यामिति चतुष्फलकीय है,न कि वर्गाकार समतलीय।
प्रत्येक $Xe=O$ बंध में एक $\sigma$ बंध ($sp^3-p$ अतिव्यापन द्वारा) और एक $\pi$ बंध ($p\pi-d\pi$ अतिव्यापन द्वारा) होता है।
इसलिए,इसमें चार $\sigma$ बंध और चार $p\pi-d\pi$ $\pi$ बंध होते हैं।
कथन $A$ गलत है।

(D) अभिक्रिया $XeO_3 + 6HF \rightarrow XeF_6 + 3H_2O$ संभव नहीं है।
$XeF_6$ अत्यधिक अभिक्रियाशील होता है और जल की उपस्थिति में जल-अपघटन (hydrolysis) द्वारा $XeO_3$ और $HF$ बनाता है। इसलिए,यह विपरीत अभिक्रिया मानक स्थितियों में स्वतःस्फूर्त नहीं है।
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$

(B) जैसे-जैसे हम उत्कृष्ट गैसों के समूह में नीचे जाते हैं,परमाणु का आकार बढ़ता है।
इसके परिणामस्वरूप परमाणुओं के बीच वैन डर वाल्स आकर्षण बलों का परिमाण बढ़ जाता है।
अतः,समूह में नीचे जाने पर क्वथनांक बढ़ता है।
दिए गए विकल्पों ($He$,$Ne$,$Kr$,$Xe$) में से,$Xe$ समूह में सबसे नीचे है,इसलिए इसका क्वथनांक सबसे अधिक है।

(A) अभिक्रिया $XeF_4 + O_2F_2 \rightarrow XeF_6 + O_2$ में,$Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ से $+6$ में परिवर्तित होती है (ऑक्सीकरण) और $O$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+1$ से $0$ में परिवर्तित होती है (अपचयन)।
चूंकि ऑक्सीकरण और अपचयन दोनों होते हैं,इसलिए यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया है।
$\stackrel{+4}{Xe}F_4 + \stackrel{+1}{O_2}F_2 \rightarrow \stackrel{+6}{Xe}F_6 + \stackrel{0}{O_2}$

(C) $XeF_6$ का पूर्ण जल-अपघटन निम्नलिखित रासायनिक समीकरण द्वारा दर्शाया जाता है:
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$
अतः,प्राप्त उत्पाद $XeO_3$ है।

(B) $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$XeF_6$ में,$6$ इलेक्ट्रॉन $6$ फ्लोरीन परमाणुओं के साथ बंध बनाने में उपयोग होते हैं,और $2$ इलेक्ट्रॉन एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) के रूप में बच जाते हैं।
स्टेरिक संख्या = (बंध युग्मों की संख्या) + (एकाकी युग्मों की संख्या) = $6 + 1 = 7$.
$7$ की स्टेरिक संख्या $sp^3d^3$ संकरण को दर्शाती है।
एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति विकृत अष्टफलकीय होती है।

(B) $XeF_6$ की जल के साथ अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$1$. $XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$. यहाँ,$X$ का मान $XeO_3$ है।
$2$. $XeF_6 + 2H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 4HF$. यहाँ,$Y$ का मान $XeO_2F_2$ है।
$XeO_3$ एक अत्यधिक विस्फोटक ठोस है। $XeO_2F_2$ एक ऑक्सीफ्लोराइड है,ऑक्सीएसिड नहीं। दोनों अभिक्रियाएं जल-अपघटन (hydrolysis) हैं,जो एक गैर-रेडॉक्स प्रक्रिया है। अतः,'$Y$ एक ऑक्सीएसिड है' कथन गलत है।

(B) $Ne$ जैसी उत्कृष्ट गैसें अपने स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और छोटे परमाणु आकार के कारण रासायनिक रूप से अक्रिय होती हैं।
$Xe$ का परमाणु आकार बड़ा और आयनन ऊर्जा कम होती है,जिससे यह $F$ और $O$ जैसे अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों के साथ यौगिक बना सकता है।
$Ne$ $NeF_2$ जैसे स्थिर यौगिक नहीं बनाता है क्योंकि इसकी आयनन ऊर्जा बहुत अधिक है और इसमें बंधन के लिए रिक्त $d$-कक्षक का अभाव होता है।
इसलिए,$NeF_2$ का अस्तित्व नहीं है।

(C) $1$. अभिक्रिया $XeF_4 + SbF_5 \rightarrow [XeF_3]^+ [SbF_6]^-$ है।
$2$. धनायनिक भाग $[XeF_3]^+$ है। केंद्रीय $Xe$ परमाणु में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ के साथ $3$ बंध बनाता है और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है। कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = $5$,अतः संकरण $sp^3d$ है।
$3$. ऋणायनिक भाग $[SbF_6]^-$ है। केंद्रीय $Sb$ परमाणु में $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह $F$ के साथ $6$ बंध बनाता है और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है। कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = $6$,अतः संकरण $sp^3d^2$ है।
$4$. विकल्प $A$: $XeOF_2$ का संकरण $sp^3d$ है। $[SbF_6]^-$ का $sp^3d^2$ है। गलत।
$5$. विकल्प $B$: $I_3^-$ केंद्रीय $I$ परमाणु पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है। $[XeF_3]^+$ केंद्रीय $Xe$ परमाणु पर $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म रखता है। गलत।
$6$. विकल्प $C$: $[XeF]^+ [PF_6]^-$ का ऋणायनिक भाग $[PF_6]^-$ है। $[PF_6]^-$ अष्टफलकीय $(sp^3d^2)$ है,और $[SbF_6]^-$ भी अष्टफलकीय $(sp^3d^2)$ है। वे समसंरचनात्मक हैं। सही।

(D) $1$. $2XeF_{2} + 2H_{2}O \longrightarrow 2Xe + 4HF + O_{2}$ एक रेडॉक्स अभिक्रिया है क्योंकि $Xe$ और $O$ की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ बदलती हैं।
$2$. $4H_{3}PO_{3} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} PH_{3} + 3H_{3}PO_{4}$ एक असमानुपातन (disproportionation) अभिक्रिया है,जो रेडॉक्स अभिक्रिया का एक प्रकार है।
$3$. $6XeF_{4} + 12H_{2}O \longrightarrow 2Xe + 4XeO_{3} + 24HF + 3O_{2}$ एक रेडॉक्स अभिक्रिया है।
$4$. $XeF_{6} + 3H_{2}O \longrightarrow XeO_{3} + 6HF$ एक नॉन-रेडॉक्स अभिक्रिया है क्योंकि उत्पादों में सभी तत्वों ($Xe$,$F$,$H$,$O$) की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ अभिकारकों की तुलना में अपरिवर्तित रहती हैं।

(B) $XeF_2$ की ज्यामिति रैखिक होती है और $XeF_4$ की ज्यामिति वर्ग समतलीय होती है। दोनों समतलीय अणु हैं।
जल-अपघटन अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$2 XeF_2 + 2 H_2O \rightarrow 2 Xe + 4 HF + O_2$
$6 XeF_4 + 12 H_2O \rightarrow 2 XeO_3 + 4 Xe + 3 O_2 + 24 HF$
दोनों अभिक्रियाओं में,$Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था बदलती है ($XeF_2$ में $+2$ से $0$ और $XeF_4$ में $+4$ से $0$ और $+6$),जिसका अर्थ है कि वे रेडॉक्स जल-अपघटन से गुजरते हैं। इसलिए,विकल्प $C$ गलत है।
$XeF_2$ और $XeF_4$ में बंध लंबाई अलग-अलग संकरण और इलेक्ट्रॉनिक वातावरण के कारण भिन्न होती है। इसलिए,विकल्प $A$ गलत है।
चूंकि $XeF_2$ और $XeF_4$ दोनों समतलीय हैं,इसलिए विकल्प $B$ सही कथन है।

(D) $XeOF_4$ में,केंद्रीय परमाणु $Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
यह $F$ परमाणुओं के साथ $4$ एकल बंध और $O$ परमाणु के साथ $1$ द्वि-बंध बनाता है।
यह $6$ आबंधी इलेक्ट्रॉन युग्मों को दर्शाता है।
$1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (लोन पेयर) को जोड़ने पर,कुल इलेक्ट्रॉन डोमेन की संख्या $7$ (स्टेरिक संख्या $7$) होती है,जो $sp^3d^3$ संकरण के अनुरूप है।
हालाँकि,एक लोन पेयर और द्वि-बंध की उपस्थिति के कारण,ज्यामिति विकृत हो जाती है।
अणु वर्ग पिरामिडीय आकृति अपनाता है,जिसमें $Xe$ परमाणु $4$ $F$ परमाणुओं द्वारा निर्मित वर्गाकार आधार के केंद्र में होता है और $O$ परमाणु अक्षीय स्थिति पर होता है।
$\therefore$ $(d)$ सही उत्तर है।

(A) नील बार्टलेट ने $1962$ में $O_2$ की अभिक्रिया एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट,प्लैटिनम हेक्साफ्लोराइड $(PtF_6)$ के साथ कराकर $O_2PtF_6$ यौगिक तैयार किया।
उन्होंने $X$-ray परीक्षण द्वारा पाया कि इस यौगिक में $O_2^+$ और $PtF_6^-$ आयन होते हैं।
चूंकि ज़ेनॉन की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ ऑक्सीजन की आयनन एन्थैल्पी $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ के काफी करीब है,इसलिए उन्होंने ऑक्सीजन को ज़ेनॉन से प्रतिस्थापित किया।
इससे $XePtF_6$ का संश्लेषण हुआ,जो किसी भी उत्कृष्ट गैस का पहला वास्तविक यौगिक था।

(A) $XeF_2$ और $SbF_5$ के बीच की अभिक्रिया एक लुईस अम्ल-क्षार अभिक्रिया है,जहाँ $XeF_2$ एक फ्लोराइड दाता के रूप में और $SbF_5$ एक फ्लोराइड ग्राही के रूप में कार्य करता है।
इस अभिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है: $XeF_2 + SbF_5 \rightarrow [XeF]^+ [SbF_6]^-$.
अतः,प्राप्त उत्पाद $[XeF]^+ [SbF_6]^-$ है,जो एक आयनिक यौगिक है।

(C) बार्टलेट ने देखा कि $Xe$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ $O_2$ अणु $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ के बहुत करीब है।
उन्होंने इस समानता का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए किया कि $PtF_6$,$Xe$ को भी $Xe^+$ में ऑक्सीकृत करेगा,ठीक वैसे ही जैसे यह $O_2$ को $O_2^+$ में ऑक्सीकृत करता है।
अतः,विकल्प $C$ सही है।

(A) ज़ेनॉन और फ्लोरीन के बीच $1:20$ के मोलर अनुपात में $573 \ K$ तापमान और $60-70 \ bar$ दबाव पर अभिक्रिया होने से ज़ेनॉन हेक्साफ्लोराइड $(XeF_6)$ बनता है।
रासायनिक समीकरण: $Xe(g) + 3F_2(g) \xrightarrow{573 \ K, 60-70 \ bar} XeF_6(s)$.

(D) $XeF_2$ की जल के साथ अभिक्रिया एक रेडॉक्स अभिक्रिया है जिसमें ज़ेनॉन का अपचयन और ऑक्सीजन का ऑक्सीकरण होता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$XeF_2 + H_2O \to Xe + \frac{1}{2}O_2 + 2HF$
अतः,प्राप्त उत्पाद ज़ेनॉन $(Xe)$,ऑक्सीजन $(O_2)$ और हाइड्रोजन फ्लोराइड $(HF)$ हैं।

(C) $He$ (हीलियम) एक उत्कृष्ट गैस है और रासायनिक रूप से अक्रिय है,जिसका अर्थ है कि यह अज्वलनशील है। इसलिए,यह कथन कि $He$ एक ज्वलनशील गैस है,गलत है।

(C) $XeF_6$ के जल-अपघटन में,अभिक्रिया इस प्रकार है: $XeF_6 + 3H_2O \to XeO_3 + 6HF$।
इस अभिक्रिया में,$Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $XeF_6$ और $XeO_3$ दोनों में $+6$ ही रहती है।
चूंकि किसी भी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था में कोई परिवर्तन नहीं होता है,इसलिए यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया नहीं है।
इसके विपरीत,$Cl_2$,$XeF_4$ और $XeF_2$ के जल-अपघटन में ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन होता है,जिससे वे रेडॉक्स अभिक्रियाएं बन जाती हैं।

(A) दिए गए ज़ेनॉन यौगिकों की संरचनाएँ इस प्रकार हैं:
$(a) XeF_6$: केंद्रीय $Xe$ परमाणु के चारों ओर $7$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($6$ बंधित और $1$ एकाकी युग्म) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप विकृत अष्टफलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$(b) XeO_3$: केंद्रीय $Xe$ परमाणु के चारों ओर $4$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($3$ बंधित और $1$ एकाकी युग्म) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडी आकार प्राप्त होता है।
$(c) XeOF_4$: केंद्रीय $Xe$ परमाणु के चारों ओर $6$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($5$ बंधित और $1$ एकाकी युग्म) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप वर्ग पिरामिडी आकार प्राप्त होता है।
$(d) XeF_4$: केंद्रीय $Xe$ परमाणु के चारों ओर $6$ इलेक्ट्रॉन युग्म ($4$ बंधित और $2$ एकाकी युग्म) होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप वर्ग समतलीय आकार प्राप्त होता है।
अतः,सही मिलान $a-i, b-iii, c-iv, d-ii$ है।

(D) क्लैथ्रेट्स पिंजरे जैसी संरचनाएं हैं जहाँ अतिथि अणु मेजबान अणुओं के क्रिस्टल जालक के भीतर फंस जाते हैं।
$Xe$ क्लैथ्रेट्स के मामले में,$Xe$ परमाणु जल के अणुओं या क्विनोल जैसे अन्य मेजबान अणुओं द्वारा निर्मित गुहाओं में फंस जाते हैं।
चूंकि $Xe$ एक उत्कृष्ट गैस है,यह अध्रुवीय है।
जब यह एक ध्रुवीय अणु (जैसे $H_2O$) के करीब आता है,तो यह $Xe$ परमाणु में एक द्विध्रुव प्रेरित करता है।
इसके परिणामस्वरूप एक कमजोर आकर्षण बल उत्पन्न होता है जिसे द्विध्रुव-प्रेरित द्विध्रुव अन्योन्यक्रिया कहा जाता है।

(B) $XeF_6$ का जल के साथ आंशिक जल-अपघटन होने पर ज़ेनॉन ऑक्सीटेट्राफ्लोराइड $(XeOF_4)$ और हाइड्रोजन फ्लोराइड $(HF)$ प्राप्त होता है।
रासायनिक समीकरण: $XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF$.

(D) ज़ेनॉन $(Xe)$ की फ्लोरीन $(F_2)$ के साथ अभिक्रिया मोलर अनुपात और अभिक्रिया की स्थितियों पर निर्भर करती है।
जब $Xe$,$F_2$ के साथ $1:2$ के मोलर अनुपात में $573 \ K$ तापमान और $60-70 \ bar$ दबाव पर अभिक्रिया करता है,तो यह ज़ेनॉन टेट्राफ्लोराइड $(XeF_4)$ बनाता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण है: $Xe(g) + 2F_2(g) \xrightarrow{573 \ K, \ 60-70 \ bar} XeF_4(s)$.
अतः,$A$ का मान $XeF_4$ है।

(C) ज़ेनॉन एक उत्कृष्ट गैस है जो मुख्य रूप से फ्लोरीन और ऑक्सीजन जैसे अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों के साथ यौगिक बनाती है।
$XeBr_4$ का अस्तित्व नहीं है क्योंकि ब्रोमीन ज़ेनॉन परमाणु को टेट्रा-ब्रोमाइड विन्यास में स्थिर करने के लिए पर्याप्त विद्युत ऋणात्मक नहीं है।

(B) जल में उत्कृष्ट गैसों की घुलनशीलता जल के अणुओं के स्थायी द्विध्रुव और उत्कृष्ट गैस परमाणुओं में प्रेरित द्विध्रुव के बीच परस्पर क्रिया के कारण होती है। इस प्रकार की परस्पर क्रिया को $Debye$ बल (या द्विध्रुव-प्रेरित द्विध्रुव परस्पर क्रिया) के रूप में जाना जाता है।

(C) नील बार्टलेट ने देखा कि $Xe$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ $O_2$ अणु की आयनन एन्थैल्पी $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ के बहुत करीब है।
इस अवलोकन के आधार पर,उन्होंने $Xe$ की $PtF_6$ के साथ अभिक्रिया कराके पहला उत्कृष्ट गैस यौगिक सफलतापूर्वक तैयार किया,जिसका उपयोग पहले $O_2$ को $O_2^+PtF_6^-$ में ऑक्सीकृत करने के लिए किया जाता था।
अतः,आयनन एन्थैल्पी में समानता ही मुख्य कारक थी।

(B) $XeF_6$ का जल-अपघटन इस प्रकार होता है:
$1$. $XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF$ $(A = XeOF_4)$
$2$. $XeOF_4 + H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 2HF$ $(B = XeO_2F_2)$
$3$. $XeO_2F_2 + H_2O \rightarrow XeO_3 + 2HF$ $(C = XeO_3)$
विकल्पों का मूल्यांकन:
- $A, XeOF_4$ है,जिसमें $sp^3d^2$ संकरण होता है (वर्ग पिरामिडल ज्यामिति)। यह सही है।
- $B, XeO_2F_2$ है। विकल्प $B$ कहता है कि $B, XeOF_2$ है,जो गलत है।
- $C, XeO_3$ है,जो पिरामिडल है। यह सही है।
- इन सभी यौगिकों $(XeOF_4, XeO_2F_2, XeO_3)$ में $Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ है। यह सही है।
अतः,गलत कथन $B$ है।

(C) $XeF_6$ का आंशिक जल-अपघटन चरणों में होता है:
$1. XeF_6 + H_2O \to XeOF_4 + 2HF$
यहाँ,$X$ का मान $XeOF_4$ है। $Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x + (-2) + 4(-1) = 0$,अतः $x = +6$ है।
$2. XeOF_4 + H_2O \to XeO_2F_2 + 2HF$
यहाँ,$Y$ का मान $XeO_2F_2$ है। $Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x + 2(-2) + 2(-1) = 0$,अतः $x = +6$ है।
अतः,यौगिक $XeOF_4 (+6)$ और $XeO_2F_2 (+6)$ हैं।

(C) $XeF_6$ का आंशिक जल-अपघटन अभिक्रिया द्वारा होता है: $XeF_6 + H_2O \to XeOF_4 + 2HF$।
इसी प्रकार,$XeF_6$ सिलिका $(SiO_2)$ के साथ अभिक्रिया करके $XeOF_4$ और $SiF_4$ बनाता है: $2XeF_6 + SiO_2 \to 2XeOF_4 + SiF_4$।
अतः,यौगिक '$X$' $XeOF_4$ (ज़ेनॉन ऑक्सीटेट्राफ्लोराइड) है।

(D) ज़ेनॉन फ्लोराइड ($XeF_4$ और $XeF_6$) के जल-अपघटन से विभिन्न ज़ेनॉन-ऑक्सो यौगिक प्राप्त होते हैं।
$XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF$
$XeF_6 + 2H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 4HF$
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$
$XeO_4$ (ज़ेनॉन टेट्रॉक्साइड) एक अस्थिर यौगिक है और इसे ज़ेनॉन फ्लोराइड के सीधे जल-अपघटन द्वारा तैयार नहीं किया जा सकता है। इसे आमतौर पर बेरियम परज़ेनेट $(Ba_2XeO_6)$ की सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ के साथ अभिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है।

(A) $XeF_4$ की संरचना वर्ग समतलीय होती है क्योंकि इसमें केंद्रीय $Xe$ परमाणु पर $4$ बंध युग्म और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जो $sp^3d^2$ संकरण को दर्शाता है।
$NH_4^+$,$BF_4^-$,और $CCl_4$ में $4$ बंध युग्म और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $sp^3$ संकरण और चतुष्फलकीय (tetrahedral) संरचना होती है।

(A) $XeOF_4$ में $Xe$ के संकरण और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म को निर्धारित करने के लिए:
$1$. केंद्रीय परमाणु $Xe$ है,जिसके पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$2$. $Xe$,$F$ परमाणुओं के साथ $4$ एकल बंध और $O$ परमाणु के साथ $1$ द्वि-बंध बनाता है।
$3$. $Xe$ के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या = (सिग्मा बंधों की संख्या) + (एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या)।
$4$. $Xe$,$5$ सिग्मा बंध ($4$ $F$ के साथ और $1$ $O$ के साथ) और $O$ के साथ $1$ पाई बंध बनाता है।
$5$. $Xe$ पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या = (कुल संयोजी इलेक्ट्रॉन - बंध बनाने में प्रयुक्त इलेक्ट्रॉन) / $2$ = $(8 - (4 \times 1 + 1 \times 2)) / 2 = (8 - 6) / 2 = 1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म।
$6$. स्टेरिक संख्या = (सिग्मा बंधों की संख्या) + (एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या) = $5 + 1 = 6$।
$7$. $6$ की स्टेरिक संख्या $sp^3d^2$ संकरण के अनुरूप है।
$8$. अतः,संकरण $sp^3d^2$ है और एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या $1$ है।

(B) उत्कृष्ट गैसें $He$,$Ne$,$Ar$,$Kr$,$Xe$,और $Rn$ हैं।
$Rn$ (रेडॉन) को छोड़कर सभी उत्कृष्ट गैसें वायुमंडल में उपस्थित होती हैं।
$Rn$ एक रेडियोधर्मी तत्व है जो रेडियम के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा बनता है $(^{226}_{88}Ra \rightarrow ^{222}_{86}Rn + ^{4}_{2}He)$।
अतः,$Rn$ वायुमंडल में नहीं पाया जाता है।

(A) दिए गए जीनॉन यौगिकों की संरचनाएं इस प्रकार हैं:
$A$. $XeF_4$: इसमें $sp^3d^2$ संकरण होता है और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप वर्ग समतलीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$B$. $XeF_6$: इसमें $sp^3d^3$ संकरण होता है और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप विकृत अष्टफलकीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$C$. $XeO_3$: इसमें $sp^3$ संकरण होता है और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडल ज्यामिति प्राप्त होती है।
$D$. $XeOF_2$: इसमें $sp^3d$ संकरण होता है और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $T$-आकार की ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः,सही मिलान $A \to 4, B \to 3, C \to 1, D \to 2$ है।

(B) नील बार्टलेट ने देखा कि $Xe$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $O_2$ के काफी करीब है। उन्होंने $Xe$ की $PtF_6$ के साथ अभिक्रिया कराकर एक लाल रंग का यौगिक तैयार किया,जिसे उन्होंने $Xe^+[PtF_6]^-$ के रूप में सूत्रित किया। अतः,$XePtF_6$ बार्टलेट द्वारा तैयार किया गया पहला उत्कृष्ट गैस यौगिक था।

(B) $PF_5$ एक फ्लोराइड आयन ग्राही (acceptor) के रूप में कार्य करता है।
यह $XeF_2$ के साथ अभिक्रिया करके एक आयनिक उत्पाद बनाता है।
अभिक्रिया: $XeF_2 + PF_5 \rightarrow [XeF]^+ [PF_6]^-$.

(B) ठोस $XeF_6$ एक आयनिक यौगिक $[XeF_5]^+ [F]^-$ के रूप में मौजूद होता है।
धनायनिक भाग $[XeF_5]^+$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु $5$ फ्लोरीन परमाणुओं से जुड़ा होता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है।
$Xe$ के चारों ओर इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $5 + 1 = 6$ है।
इसलिए,संकरण $sp^3d^2$ है।

(C) $I_3^-$ में केंद्रीय परमाणु $I$ है,जिसके पास $7$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह अन्य $I$ परमाणुओं के साथ $2$ बंध बनाता है और एक ऋण आवेश वहन करता है,जिसके परिणामस्वरूप केंद्रीय $I$ परमाणु पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$XeF_2$ में,$Xe$ परमाणु $F$ परमाणुओं के साथ $2$ सहसंयोजक बंध बनाता है,जिससे $8 - 2 = 6$ इलेक्ट्रॉन शेष बचते हैं,जो $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बनाते हैं।
$XeF_4$ में,$Xe$ $4$ बंध बनाता है,जिससे $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म शेष बचते हैं।
$XeO_3$ में,$Xe$ $6$ बंध बनाता है,जिससे $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म शेष बचता है।
$XeO_4$ में,$Xe$ $8$ बंध बनाता है,जिससे $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म शेष बचते हैं।
अतः,$XeF_2$ में $I_3^-$ के समान ही एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।

(A) $XeF_4$ में $sp^3d^2$ संकरण होता है और इसमें $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pairs) होते हैं।
$2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म और $4$ आबंध युग्मों की उपस्थिति के कारण,इसकी ज्यामिति अष्टफलकीय होती है,लेकिन आकार वर्ग समतलीय होता है।

(D) $He$ से $Xe$ तक उत्कृष्ट गैसों के क्वथनांक में वृद्धि वैन डर वाल्स आकर्षण बलों के परिमाण में वृद्धि के कारण होती है।
ये बल परमाणु के आकार के सीधे आनुपातिक होते हैं।
जैसे-जैसे परमाणु का आकार $He$ से $Xe$ तक बढ़ता है,इलेक्ट्रॉन क्लाउड की ध्रुवणक्षमता (polarisability) बढ़ती है।
इसलिए,ध्रुवणक्षमता में वृद्धि से मजबूत परिक्षेपण बल (dispersion forces) उत्पन्न होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप क्वथनांक उच्च हो जाते हैं।

(C) ज़ेनॉन एक उत्कृष्ट गैस है जो मुख्य रूप से फ्लोरीन और ऑक्सीजन जैसे अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों के साथ यौगिक बनाती है।
$XeF_4$,$XeO_3$,और $XeO_2F_2$ ज़ेनॉन के ज्ञात स्थिर यौगिक हैं।
हालाँकि,$XeCl_4$ का निर्माण नहीं किया जा सकता है क्योंकि क्लोरीन ज़ेनॉन-क्लोरीन बंधन को स्थिर करने के लिए पर्याप्त विद्युत ऋणात्मक नहीं है,और क्लोरीन परमाणु का बड़ा आकार ज़ेनॉन के समन्वय क्षेत्र में त्रिविम बाधा (steric hindrance) और अस्थिरता पैदा करता है।
इसलिए,सही विकल्प $C$ है।

(C) उत्कृष्ट गैसों को विभिन्न तापमानों पर नारियल के चारकोल का उपयोग करके मिश्रण से अलग किया जाता है।
यह विधि चयनात्मक अधिशोषण (selective adsorption) के सिद्धांत पर आधारित है,जहाँ नारियल के चारकोल पर अधिशोषण की मात्रा उत्कृष्ट गैसों के परमाणु भार में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
हीलियम $(He)$,जिसका परमाणु भार सबसे कम है,का अधिशोषण सबसे कम होता है,जबकि ज़ेनॉन $(Xe)$,जिसका परमाणु भार सबसे अधिक है,का अधिशोषण सबसे मजबूती से होता है।
तापमान को बदलकर,गैसों को क्रमिक रूप से अपशोषित (desorbed) किया जा सकता है,जिससे उनका पृथक्करण संभव हो जाता है।

(C) $I_3^-$ आयन में,केंद्रीय $I$ परमाणु पर $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$XeF_2$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु $F$ परमाणुओं के साथ $2$ सहसंयोजक बंध बनाता है,जिससे $6$ इलेक्ट्रॉन $3$ एकाकी युग्म के रूप में शेष रहते हैं।
$XeF_4$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु $4$ सहसंयोजक बंध बनाता है,जिससे $4$ इलेक्ट्रॉन $2$ एकाकी युग्म के रूप में शेष रहते हैं।
$XeO_3$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु $3$ ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $6$ बंध बनाता है,जिससे $2$ इलेक्ट्रॉन $1$ एकाकी युग्म के रूप में शेष रहते हैं।
$XeO_4$ में,केंद्रीय $Xe$ परमाणु $4$ ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $8$ बंध बनाता है,जिससे $0$ एकाकी युग्म शेष रहते हैं।
अतः,$XeF_2$ में $I_3^-$ के समान ही एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या है।

(C) जल-अपघटन की अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$XeF_2 + H_2O \rightarrow Xe + 2HF + \frac{1}{2} O_2$
$XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$
अभिक्रियाओं से यह स्पष्ट है कि $XeF_2$ के जल-अपघटन से $O_2$ गैस उत्पन्न होती है,जबकि $XeF_6$ के जल-अपघटन से $XeO_3$ और $HF$ प्राप्त होते हैं,जिसमें $O_2$ का उत्सर्जन नहीं होता है।

(C) क्षार धातु फ्लोराइड $(MF)$ और ज़ेनॉन टेट्राफ्लोराइड $(XeF_4)$ के बीच अभिक्रिया से संकुल लवण $M[XeF_5]$ का निर्माण होता है।
$MF + XeF_4 \to M^{+}[XeF_5]^{-}$.
$[XeF_5]^{-}$ ऋणायन में,केंद्रीय ज़ेनॉन परमाणु के पास $5$ आबंध युग्म और $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जो कुल $7$ इलेक्ट्रॉन युग्म बनाते हैं।
यह $sp^3d^3$ संकरण के अनुरूप है।
$[XeF_5]^{-}$ आयन की आकृति पंचकोणीय समतलीय होती है।