Noble gases Questions in Hindi

(C) $XeF_6$ कांच या क्वार्ट्ज के बर्तनों में मौजूद सिलिका $(SiO_2)$ के साथ प्रतिक्रिया करके विस्फोटक क्सीनन ऑक्सीफ्लोराइड्स और अंततः $XeO_3$ बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2XeF_6 + SiO_2 \rightarrow 2XeOF_4 + SiF_4$
$2XeOF_4 + SiO_2 \rightarrow 2XeO_2F_2 + SiF_4$
$2XeO_2F_2 + SiO_2 \rightarrow 2XeO_3 + SiF_4$
$XeO_3$ एक अत्यधिक विस्फोटक ठोस है। इसलिए,$XeF_6$ को कांच या क्वार्ट्ज में संग्रहीत नहीं किया जा सकता है।

(C) $XeF_6$ की सिलिका $(SiO_2)$ के साथ अभिक्रिया एक आंशिक जल-अपघटन अभिक्रिया है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$2XeF_6 + SiO_2 \to 2XeOF_4 + SiF_4$
अतः,बनने वाले उत्पाद $XeOF_4$ और $SiF_4$ हैं।

(C) हीलियम $(He)$ हाइड्रोजन $(H_2)$ से दोगुना भारी होता है। हालांकि यह अज्वलनशील है,लेकिन यह हाइड्रोजन से हल्का नहीं है। इसलिए,यह कथन कि यह हाइड्रोजन से हल्का है,गलत है।
हीलियम का गलनांक और क्वथनांक किसी भी तत्व की तुलना में सबसे कम होता है,जो तरल हीलियम को सुपरकंडक्टिंग चुंबक और क्रायोजेनिक अनुसंधान जैसे अत्यधिक कम तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श शीतलक बनाता है।
$He$ का उपयोग गैस-कूल्ड परमाणु रिएक्टरों में ऊष्मा स्थानांतरण एजेंट (heat transfer agent) के रूप में भी किया जाता है।

(A) अक्रिय गैसों (Noble gases) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पूर्ण अष्टक ($ns^2 np^6$,$He$ को छोड़कर जो $1s^2$ है) के साथ स्थिर होता है।
इस स्थिर विन्यास के कारण,उन्हें स्थिरता प्राप्त करने के लिए अन्य परमाणुओं के साथ बंध बनाने की आवश्यकता नहीं होती है।
इसलिए,वे एकपरमाणुक गैसों के रूप में मौजूद होती हैं।
अतः,कारण कथन की सही व्याख्या करता है।

(B) $XeF_{4}$ में $sp^{3}d^{2}$ संकरण है और इसकी संरचना वर्ग समतलीय है।
$XeF_{6}$ में $sp^{3}d^{3}$ संकरण है और इसकी संरचना विकृत अष्टफलकीय है।
$XeOF_{4}$ में $sp^{3}d^{2}$ संकरण है और इसकी संरचना वर्ग पिरामिडल है।
$XeO_{3}$ में $sp^{3}$ संकरण है और इसकी संरचना पिरामिडल है।
अतः,सही मिलान है: $(a)-(ii), (b)-(iii), (c)-(iv), (d)-(i)$.

(B) समूह $18$ के तत्वों में पूरी तरह से भरे हुए संयोजी कोश कक्षक $(ns^2 np^6)$ के साथ एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होता है।
इस स्थिर विन्यास के कारण,उनकी रासायनिक अभिक्रियाशीलता बहुत कम होती है और वे केवल विशिष्ट परिस्थितियों में ही कुछ तत्वों के साथ अभिक्रिया करते हैं।
इसलिए,उन्हें उत्कृष्ट गैसों के रूप में जाना जाता है।

(D) उत्कृष्ट गैसें एकपरमाणुक होती हैं और उनके परमाणुओं के बीच केवल कमजोर लंदन परिक्षेपण बल होते हैं।
चूंकि ये बल बहुत कमजोर होते हैं,इसलिए इन्हें दूर करने के लिए बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है,जिसके परिणामस्वरूप उनके क्वथनांक बहुत कम होते हैं।

(B) नहीं,$XeF_{6}$ का जल-अपघटन रेडॉक्स अभिक्रिया नहीं है।
जल-अपघटन के उत्पाद $XeOF_{4}$,$XeO_{2}F_{2}$ और $XeO_{3}$ हैं।
इन अभिक्रियाओं में,$Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$,$F$ की $-1$,$O$ की $-2$ और $H$ की $+1$ बनी रहती है।
चूंकि किसी भी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था में कोई परिवर्तन नहीं होता है,इसलिए यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया नहीं है।

(N/A) वायु में नाइट्रोजन की बड़ी मात्रा होती है और दबाव बढ़ने के साथ तरल पदार्थों में गैसों की घुलनशीलता बढ़ जाती है। जब गोताखोर समुद्र में गहराई तक जाते हैं,तो उनके रक्त में नाइट्रोजन की बड़ी मात्रा घुल जाती है। जब वे सतह पर वापस आते हैं,तो नाइट्रोजन की घुलनशीलता कम हो जाती है और यह रक्त से अलग होकर हवा के छोटे बुलबुले बनाती है। इससे 'बेंड्स' नामक एक खतरनाक चिकित्सीय स्थिति पैदा होती है। इसलिए,गोताखोरी के लिए उपयोग किए जाने वाले ऑक्सीजन सिलेंडरों में हवा को हीलियम गैस के साथ पतला किया जाता है। ऐसा इसलिए किया जाता है क्योंकि $He$ रक्त में बहुत कम घुलनशील है।

(B) रासायनिक समीकरण $XeF_{6} + H_{2}O \rightarrow XeO_{2}F_{2} + HF$ को संतुलित करने के लिए:
$1$. ऑक्सीजन परमाणुओं को संतुलित करें: $XeO_{2}F_{2}$ में $2$ ऑक्सीजन परमाणु हैं,इसलिए अभिकारक पक्ष पर $2 H_{2}O$ की आवश्यकता होगी।
$2$. हाइड्रोजन परमाणुओं को संतुलित करें: $2 H_{2}O$ के साथ,$4$ हाइड्रोजन परमाणु हैं,इसलिए उत्पाद पक्ष पर $4 HF$ की आवश्यकता होगी।
$3$. फ्लोरीन परमाणुओं की जाँच करें: $XeF_{6}$ में $6$ फ्लोरीन परमाणु हैं और $XeO_{2}F_{2} + 4 HF$ में $(2 + 4 = 6)$ फ्लोरीन परमाणु हैं।
$4$. संतुलित समीकरण $XeF_{6} + 2 H_{2}O \rightarrow XeO_{2}F_{2} + 4 HF$ है।

(N/A) रेडॉन $(Rn)$ के रसायन विज्ञान का अध्ययन करना कठिन है क्योंकि यह एक रेडियोधर्मी पदार्थ है जिसका अर्ध-आयु काल केवल $3.82 \ days$ है।
इसके अतिरिक्त,रेडॉन के यौगिकों जैसे $RnF_2$ को शुद्ध रूप में पृथक नहीं किया गया है; उन्हें केवल ट्रेसर अध्ययनों के माध्यम से पहचाना गया है।

(N/A) $Neil \ Bartlett$ ने शुरू में ऑक्सीजन $(O_2)$ और $PtF_6$ के बीच एक अभिक्रिया की। इसके परिणामस्वरूप एक लाल रंग का यौगिक,$O_2^+ [PtF_6]^-$ बना।
बाद में,उन्होंने महसूस किया कि ऑक्सीजन $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ और $Xe$ $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ की प्रथम आयनन ऊर्जा लगभग समान है।
इस प्रकार,उन्होंने परिकल्पना की कि यदि $O_2$,$PtF_6$ के साथ अभिक्रिया कर सकता है,तो $Xe$ को भी $PtF_6$ के साथ अभिक्रिया करनी चाहिए। वे सफल रहे और एक लाल रंग का यौगिक,$Xe^+ [PtF_6]^-$,बना।

$XeF_2$,$XeF_4$,और $XeF_6$ तापमान,दबाव और मोलर अनुपात की विशिष्ट परिस्थितियों में ज़ेनॉन और फ्लोरीन गैस की सीधी प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किए जाते हैं।
$1. XeF_2$ को $Xe$ (अधिक मात्रा में) और $F_2$ की $673 \ K$ और $1 \ bar$ दबाव पर प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:
$\mathop {Xe_{(g)}}\limits_{(\text{excess})} + F_{2_{(g)}} \xrightarrow{673 \ K, 1 \ bar} XeF_{2_{(s)}}$
$2. XeF_4$ को $Xe$ और $F_2$ की $1:5$ मोलर अनुपात में $873 \ K$ और $7 \ bar$ दबाव पर प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:
$\mathop {Xe_{(g)}}\limits_{(1:5 \ \text{ratio})} + 2F_{2_{(g)}} \xrightarrow{873 \ K, 7 \ bar} XeF_{4_{(s)}}$
$3. XeF_6$ को $Xe$ और $F_2$ की $1:20$ मोलर अनुपात में $573 \ K$ और $60-70 \ bar$ दबाव पर प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:
$\mathop {Xe_{(g)} + 3F_{2_{(g)}}}\limits_{(1:20 \ \text{ratio})} \xrightarrow{573 \ K, 60-70 \ bar} XeF_{6_{(s)}}$

(N/A) $(i)$ $XeO_3$ को $XeF_4$ या $XeF_6$ के जल-अपघटन (hydrolysis) द्वारा तैयार किया जा सकता है:
$6XeF_4 + 12H_2O \longrightarrow 4Xe + 2XeO_3 + 24HF + 3O_2$
$XeF_6 + 3H_2O \longrightarrow XeO_3 + 6HF$
$(ii)$ $XeOF_4$ को $XeF_6$ के आंशिक जल-अपघटन द्वारा तैयार किया जा सकता है:
$XeF_6 + H_2O \longrightarrow XeOF_4 + 2HF$

(B) $NeF_{2}$ का अस्तित्व नहीं है क्योंकि नियॉन एक उत्कृष्ट गैस है जिसकी आयनन एन्थैल्पी बहुत अधिक है और परमाणु आकार छोटा है,जो इसे सामान्य परिस्थितियों में रासायनिक रूप से अक्रिय बनाता है।

(N/A) $(i)$ $XeF_{4}$,$ICl_{4}^{-}$ के साथ समसंरचनात्मक है और इसकी ज्यामिति वर्ग समतलीय (square planar) है।
$(ii)$ $XeF_{2}$,$IBr_{2}^{-}$ के साथ समसंरचनात्मक है और इसकी संरचना रेखीय (linear) है।
$(iii)$ $XeO_{3}$,$BrO_{3}^{-}$ के साथ समसंरचनात्मक है और इसकी आणविक संरचना पिरामिडीय (pyramidal) है।

(N/A) उत्कृष्ट गैसें अणुओं का निर्माण नहीं करती हैं। उत्कृष्ट गैसों के मामले में,परमाणु त्रिज्या वैन डेर वाल्स त्रिज्या (van der Waal's radii) के अनुरूप होती है। दूसरी ओर,अन्य तत्वों की परमाणु त्रिज्या उनकी सहसंयोजक त्रिज्या (covalent radii) के अनुरूप होती है। परिभाषा के अनुसार,वैन डेर वाल्स त्रिज्या सहसंयोजक त्रिज्या से बड़ी होती है। यही कारण है कि एक ही आवर्त (period) के अन्य परमाणुओं की तुलना में उत्कृष्ट गैसों का आकार बहुत बड़ा होता है।

(N/A) नियोन गैस के उपयोग:
$i$. विद्युत उपकरणों को उच्च वोल्टेज से बचाने के लिए इसे हीलियम के साथ मिलाया जाता है।
$ii$. इसे विशिष्ट रंग उत्पन्न करने के लिए डिस्चार्ज ट्यूबों में भरा जाता है।
$iii$. इसका उपयोग बीकन लाइटों में किया जाता है।
आर्गन गैस के उपयोग:
$i$. फिलामेंट के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए आर्गन का उपयोग गैस से भरे इलेक्ट्रिक लैंप में किया जाता है।
$ii$. इसका उपयोग उच्च-तापमान वाली धातुकर्म प्रक्रियाओं में एक अक्रिय वातावरण प्रदान करने के लिए किया जाता है।
$iii$. इसका उपयोग प्रयोगशालाओं में हवा के प्रति संवेदनशील पदार्थों को संभालने के लिए किया जाता है।

(N/A) उत्कृष्ट गैसों की इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी का मान धनात्मक होता है।

समूह $18$ के तत्व	$He$,$Ne$,$Ar$,$Kr$,$Xe$,$Rn$
$\Delta_{eg} H$ $(kJ \ mol^{-1})$	$+48$,$+116$,$+96$,$+96$,$+77$,$+68$

$Ne$ की इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी सबसे अधिक धनात्मक होती है।
उत्कृष्ट गैसों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पूर्ण अष्टक $(ns^2 np^6)$ के साथ अत्यंत स्थायी होता है। इस स्थायी विन्यास के कारण,उनमें अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन को ग्रहण करने की कोई प्रवृत्ति नहीं होती है। इसलिए,इलेक्ट्रॉन को अगली उच्च ऊर्जा कक्षा में प्रवेश कराने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है,जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी का मान धनात्मक होता है।

(N/A) अभिक्रिया में प्रजातियों की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ इस प्रकार हैं:
$XeO_{6(aq)}^{4-} (Xe: +8) + 2F_{(aq)}^{-} (F: -1) + 6H_{(aq)}^{+} \to XeO_{3(g)} (Xe: +6) + F_{2(g)} (F: 0) + 3H_2O_{(l)}$
इस अभिक्रिया में,$Xe$ की ऑक्सीकरण संख्या $+8$ से घटकर $+6$ हो जाती है (अपचयन),और $F$ की ऑक्सीकरण संख्या $-1$ से बढ़कर $0$ हो जाती है (ऑक्सीकरण)।
चूंकि $XeO_6^{4-}$,$F^{-}$ को $F_2$ में ऑक्सीकृत करता है,इसलिए यह एक प्रबल ऑक्सीकारक है। अतः,$Na_4XeO_6$ एक बहुत ही शक्तिशाली ऑक्सीकारक है।

रेडॉन और ओगानेसन को छोड़कर समूह-$18$ के सभी तत्व वायुमंडल में पाए जाते हैं। वे मानक परिस्थितियों में गैसें हैं।
शुष्क हवा में उनकी वायुमंडलीय प्रचुरता आयतन के अनुसार $1 \%$ है,जिसमें आर्गन मुख्य घटक है।
हीलियम और कभी-कभी नियॉन रेडियोधर्मी मूल के खनिजों में पाए जाते हैं,जैसे कि पिचब्लेंड,मोनाजाइट और क्लेवाइट।
हीलियम का मुख्य व्यावसायिक स्रोत प्राकृतिक गैस है।
जेनॉन और रेडॉन समूह के सबसे दुर्लभ तत्व हैं। रेडॉन ${}^{226}Ra$ के क्षय उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है:
${}_{88}^{226}Ra \rightarrow {}_{86}^{222}Rn + {}_{2}^{4}He$
ओगानेसन को कृत्रिम रूप से ${}_{98}^{249}Cf$ परमाणुओं और ${}_{20}^{48}Ca$ परमाणुओं की टक्कर से उत्पादित किया गया है:
${}_{98}^{249}Cf + {}_{20}^{48}Ca \rightarrow {}_{118}^{294}Og + 3{}_{0}^{1}n$
ओगानेसन का परमाणु द्रव्यमान $294$,परमाणु क्रमांक $118$ और अर्ध-आयु $0.7 \ ms$ है।

(N/A) $(i)$ परमाणु त्रिज्या: उत्कृष्ट गैसों की उनके संबंधित आवर्तों में परमाणु त्रिज्या असाधारण रूप से उच्च होती है क्योंकि उत्कृष्ट गैसों के मामले में,परमाणु त्रिज्या वान डर वाल्स त्रिज्या के अनुरूप होती है,जो हमेशा सहसंयोजक त्रिज्या से बड़ी होती है।
समूह में नीचे जाने पर,परमाणु क्रमांक में वृद्धि के साथ परमाणु त्रिज्या बढ़ती है।
$(ii)$ आयनन एन्थैल्पी: उत्कृष्ट गैसों की आयनन एन्थैल्पी उनके पूर्ण भरे हुए संयोजी कोशों की उपस्थिति के कारण असाधारण रूप से उच्च होती है। हालाँकि,समूह में नीचे जाने पर आयनन एन्थैल्पी घटती है।
$(iii)$ इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी: इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी के मान बड़े धनात्मक होते हैं क्योंकि उनके संयोजी कोश पूर्ण रूप से भरे होते हैं। अतः,उनमें इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने और ऋणायन बनाने की कोई प्रवृत्ति नहीं होती है।

(N/A) $(i)$ भौतिक गुण: सभी उत्कृष्ट गैसें एकपरमाण्विक होती हैं। वे रंगहीन,गंधहीन और स्वादहीन होती हैं।
उत्कृष्ट गैसें जल में अल्प विलेय होती हैं। इनके गलनांक और क्वथनांक बहुत कम होते हैं क्योंकि इन तत्वों में अंतर-परमाण्विक आकर्षण बल के रूप में केवल दुर्बल परिक्षेपण बल होते हैं। हीलियम का क्वथनांक $(4.2 \ K)$ किसी भी ज्ञात पदार्थ से सबसे कम है। इसमें रबर,कांच या प्लास्टिक जैसी सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली प्रयोगशाला सामग्री के माध्यम से विसरित होने का असामान्य गुण होता है।
$(ii)$ रासायनिक गुण: उत्कृष्ट गैसें सामान्यतः सबसे कम अभिक्रियाशील (अक्रिय) होती हैं। इसके निम्नलिखित कारण हैं:
$(a)$ हीलियम $(1s^{2})$ को छोड़कर,उत्कृष्ट गैसों में पूर्णतः भरी हुई $(ns^{2} np^{6})$ संयोजकता कोश होती है।
$(b)$ इनकी आयनन एन्थैल्पी उच्च और इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी उच्च धनात्मक होती है।
नील बार्टलेट ने सबसे पहले उत्कृष्ट गैस की अभिक्रिया देखी। उन्होंने सबसे पहले एक लाल यौगिक $O_{2}^{+}[PtF_{6}]^{-}$ तैयार किया। उन्होंने महसूस किया कि आणविक ऑक्सीजन की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $(1175 \ kJ \ mol^{-1})$ और ज़ेनॉन $(1170 \ kJ \ mol^{-1})$ की आयनन एन्थैल्पी लगभग समान है। उन्होंने $PtF_{6}$ और $Xe$ को मिलाकर $Xe$ का उसी प्रकार का लाल रंग का यौगिक,यानी $Xe^{+}[PtF_{6}]^{-}$ तैयार करने का प्रयास किया। बाद में,फ्लोरीन और ऑक्सीजन के साथ ज़ेनॉन के कई यौगिकों को संश्लेषित किया गया है।
क्रिप्टन के यौगिक कम हैं। केवल डाइफ्लोराइड $(KrF_{2})$ का विस्तार से अध्ययन किया गया है। रेडॉन के यौगिकों को अलग नहीं किया गया है,बल्कि केवल रेडियोट्रेसर तकनीक द्वारा पहचाना गया है $(RnF_{2})$। $Ar$,$Ne$ या $He$ के कोई वास्तविक यौगिक अभी तक ज्ञात नहीं हैं।

(A) $(i)$ क्सीनन-फ्लोरीन यौगिक: क्सीनन उपयुक्त प्रायोगिक परिस्थितियों में तत्वों की सीधी प्रतिक्रिया द्वारा तीन बाइनरी फ्लोराइड बनाता है: $XeF_{2}$,$XeF_{4}$ और $XeF_{6}$।
$Xe_{(g)} + F_{2_{(g)}} \xrightarrow{673 \ K, \ 1 \ bar} XeF_{2_{(s)}}$ (अधिक)
$Xe_{(g)} + 2F_{2_{(g)}} \xrightarrow{873 \ K, \ 7 \ bar} XeF_{4_{(s)}}$ ($1:5$ अनुपात)
$Xe_{(g)} + 3F_{2_{(g)}} \xrightarrow{573 \ K, \ 60-70 \ bar} XeF_{6_{(s)}}$ ($1:20$ अनुपात)
$XeF_{6}$ को $143 \ K$ पर $XeF_{4}$ और $O_{2}F_{2}$ की परस्पर क्रिया द्वारा भी तैयार किया जा सकता है: $XeF_{4} + O_{2}F_{2} \rightarrow XeF_{6} + O_{2}$।
भौतिक गुण: $XeF_{2}$,$XeF_{4}$ और $XeF_{6}$ रंगहीन क्रिस्टलीय ठोस हैं और $298 \ K$ पर आसानी से उर्ध्वपातित हो जाते हैं। उनकी संरचनाएं क्रमशः रैखिक,वर्गाकार समतलीय और विकृत अष्टफलकीय हैं।
रासायनिक गुण: क्सीनन फ्लोराइड आसानी से जल-अपघटित हो जाते हैं। $2XeF_{2_{(s)}} + 2H_{2}O_{(l)} \rightarrow 2Xe_{(g)} + 4HF_{(aq)} + O_{2_{(g)}}$। वे फ्लोराइड आयन स्वीकर्ता के साथ प्रतिक्रिया करके धनायनिक प्रजातियां बनाते हैं और फ्लोराइड आयन दाता के साथ प्रतिक्रिया करके फ्लोरोएनायन बनाते हैं: $XeF_{2} + PF_{5} \rightarrow [XeF]^{+} [PF_{6}]^{-}$।
$(ii)$ क्सीनन-ऑक्सीजन यौगिक: $XeF_{4}$ और $XeF_{6}$ का पानी के साथ जल-अपघटन करने पर $XeO_{3}$ प्राप्त होता है।
$6XeF_{4} + 12H_{2}O \rightarrow 4Xe + 2XeO_{3} + 24HF + 3O_{2}$
$XeF_{6} + 3H_{2}O \rightarrow XeO_{3} + 6HF$
$XeF_{6}$ का आंशिक जल-अपघटन ऑक्सीफ्लोराइड देता है: $XeF_{6} + H_{2}O \rightarrow XeOF_{4} + 2HF$ और $XeF_{6} + 2H_{2}O \rightarrow XeO_{2}F_{2} + 4HF$।
$XeO_{3}$ एक रंगहीन विस्फोटक ठोस है जिसकी आणविक संरचना पिरामिडल होती है।

(N/A) हीलियम: हीलियम एक अज्वलनशील और हल्की गैस है; इसलिए,इसका उपयोग मौसम संबंधी अवलोकनों के लिए गुब्बारों को भरने में किया जाता है।
इसका उपयोग गैस-कूल्ड परमाणु रिएक्टरों में किया जाता है।
द्रव हीलियम (b.p. $4.2 \ K$) का उपयोग कम तापमान पर विभिन्न प्रयोगों को करने के लिए क्रायोजेनिक एजेंट के रूप में किया जाता है।
इसका उपयोग शक्तिशाली सुपरकंडक्टिंग चुंबक बनाने और बनाए रखने के लिए किया जाता है,जो आधुनिक $NMR$ स्पेक्ट्रोमीटर और नैदानिक निदान के लिए मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग $(MRI)$ सिस्टम का एक अनिवार्य हिस्सा हैं।
इसका उपयोग आधुनिक डाइविंग उपकरणों में ऑक्सीजन के लिए तनुकारी (diluent) के रूप में किया जाता है क्योंकि रक्त में इसकी घुलनशीलता बहुत कम होती है।
नियॉन: इसका उपयोग विज्ञापन प्रदर्शन उद्देश्यों के लिए डिस्चार्ज ट्यूब और फ्लोरोसेंट बल्बों में किया जाता है।
नियॉन बल्बों का उपयोग वनस्पति उद्यानों और ग्रीनहाउस में किया जाता है।
आर्गन: आर्गन का उपयोग मुख्य रूप से उच्च तापमान वाली धातुकर्म प्रक्रियाओं (धातुओं या मिश्र धातुओं की आर्क वेल्डिंग) में एक निष्क्रिय वातावरण प्रदान करने और इलेक्ट्रिक बल्बों को भरने के लिए किया जाता है।
इसका उपयोग प्रयोगशाला में हवा के प्रति संवेदनशील पदार्थों को संभालने के लिए भी किया जाता है।
ज़ेनॉन और क्रिप्टन: इनका उपयोग विशेष उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन किए गए लाइट बल्बों में किया जाता है।

(A) उत्कृष्ट गैसों (समूह $18$) का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^6$ होता है,जहाँ $n$ संयोजी कोश की मुख्य क्वांटम संख्या को दर्शाता है।
हीलियम $(He)$ का विन्यास $1s^2$ होता है,जबकि अन्य सभी उत्कृष्ट गैसें (नियोन,आर्गन,क्रिप्टन,ज़ेनॉन और रेडॉन) सामान्य विन्यास $ns^2 np^6$ का पालन करती हैं।

(A) आवर्त सारणी में समूह में ऊपर से नीचे जाने पर,कोशों (shells) की संख्या बढ़ती है।
नए कोशों के जुड़ने के कारण,नाभिक और सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉनों के बीच की दूरी बढ़ जाती है।
इसलिए,समूह में नीचे जाने पर उत्कृष्ट गैसों की परमाणु त्रिज्या बढ़ती है।

(A) उत्कृष्ट गैसों (समूह $18$ के तत्व) की संयोजकता कक्षा पूरी तरह से भरी होती है ($ns^2 np^6$,$He$ को छोड़कर जो $1s^2$ है)। उनके स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण,उनकी अभिक्रियाशीलता बहुत कम होती है और वे सामान्य परिस्थितियों में अन्य परमाणुओं के साथ बंध नहीं बनाते हैं। इसलिए,वे $monoatomic$ (एकपरमाणुक) अवस्था में मौजूद होते हैं।

(A) समूह में नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ने के कारण वैन डर वाल्स बलों का परिमाण बढ़ता है,जिससे उत्कृष्ट गैसों का क्वथनांक बढ़ता है।
हीलियम $(He)$ का परमाणु आकार सबसे छोटा होता है और सभी उत्कृष्ट गैसों में इसके बीच सबसे कमजोर अंतर-परमाणु वैन डर वाल्स बल होते हैं।
इसलिए,हीलियम $(He)$ का क्वथनांक सबसे कम $(4.2 \ K)$ होता है।

(A) सर विलियम रामसे को $Kr$ और $Xe$ सहित उत्कृष्ट गैसों की खोज का श्रेय दिया जाता है।
ग्लेन टी. सीबॉर्ग को कई ट्रांसयूरेनियम तत्वों की खोज का श्रेय दिया जाता है,जिनमें मेंडेलीवियम ($Md$,परमाणु क्रमांक $101$) सबसे प्रमुख है।

(B) $100$ से अधिक परमाणु क्रमांक वाले तत्वों के लिए $IUPAC$ नामकरण पद्धति में संख्यात्मक मूल का उपयोग किया जाता है: $1 = un$,$8 = oct$।
परमाणु क्रमांक $118$ के लिए व्यवस्थित नाम $Ununoctium$ $(Uuo)$ है।
हालाँकि,$IUPAC$ द्वारा $118$ परमाणु क्रमांक वाले तत्व के लिए आधिकारिक तौर पर स्वीकृत नाम $Oganesson$ है और इसका प्रतीक $Og$ है।

$1$ से $7$ आवर्त के अंतिम तत्वों को उत्कृष्ट गैसें (समूह $18$ के तत्व) कहा जाता है।

आवर्त	तत्व
$1$	$He$
$2$	$Ne$
$3$	$Ar$
$4$	$Kr$
$5$	$Xe$
$6$	$Rn$
$7$	$Og$

(D) समूह $18$ के सभी तत्व $(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)$ सामान्य परिस्थितियों में गैसीय अवस्था में होते हैं।

(A) $[XeF_5]^-$ के लिए,केंद्रीय परमाणु $Xe$ में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। $F$ परमाणुओं से $5$ इलेक्ट्रॉन और ऋण आवेश के लिए $1$ इलेक्ट्रॉन जोड़ने पर कुल $14$ इलेक्ट्रॉन प्राप्त होते हैं,जो $7$ इलेक्ट्रॉन युग्मों के अनुरूप है। इसका संकरण $sp^3d^3$ है। $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की उपस्थिति के कारण,इसकी आकृति पेंटागोनल प्लेनर होती है।
$XeO_3F_2$ के लिए,केंद्रीय परमाणु $Xe$ में $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। $3$ ऑक्सीजन परमाणु द्वि-आबंध बनाते हैं ($6$ इलेक्ट्रॉन का उपयोग) और $2$ फ्लोरीन परमाणु एकल आबंध बनाते हैं ($2$ इलेक्ट्रॉन का उपयोग)। इससे $5$ आबंधी इलेक्ट्रॉन युग्म और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म प्राप्त होते हैं। इसका संकरण $sp^3d$ है और आकृति ट्राइगोनल बाइपिरामिडल है।

(A) दिए गए $Xe$ यौगिकों की आणविक संरचनाएं $VSEPR$ सिद्धांत द्वारा निर्धारित की जाती हैं:
$1$. $XeF_2$: $Xe$ में $2$ बंध युग्म और $3$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप रेखीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$2$. $XeF_4$: $Xe$ में $4$ बंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप वर्ग समतलीय ज्यामिति प्राप्त होती है।
$3$. $XeO_3$: $Xe$ में $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडी ज्यामिति प्राप्त होती है।
$4$. $XeOF_4$: $Xe$ में $5$ बंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप वर्ग पिरामिडी ज्यामिति प्राप्त होती है।
अतः सही मिलान: $(a)-(ii), (b)-(i), (c)-(iv), (d)-(iii)$.

(D) $Helium$ का उपयोग मौसम संबंधी अवलोकनों के लिए गुब्बारों को भरने में किया जाता है क्योंकि यह हल्का और अज्वलनशील होता है।
इसका उपयोग गैस-कूल्ड परमाणु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में भी किया जाता है।
द्रव $Helium$ का उपयोग कम तापमान पर विभिन्न प्रयोगों को करने के लिए क्रायोजेनिक एजेंट के रूप में किया जाता है।

(A) रासायनिक अभिक्रिया में भाग लेने वाली अक्रिय गैस ज़ेनॉन $(Xe)$ है।
इसका कारण यह है कि ज़ेनॉन का परमाणु आकार बहुत बड़ा होता है,जिससे इसकी आयनन ऊर्जा (ionization potential) कम हो जाती है,जो इसे फ्लोरीन और ऑक्सीजन जैसे अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों के साथ यौगिक बनाने में सक्षम बनाती है।

(C) $XeF_{6}$ का आंशिक जल-अपघटन अभिक्रिया द्वारा इस प्रकार होता है:
$XeF_{6} + 2H_{2}O \longrightarrow XeO_{2}F_{2} + 4HF$
अतः,यौगिक $A$,$XeF_{6}$ है।
$XeF_{6}$ की संरचना विकृत अष्टफलकीय होती है जिसमें $Xe$ परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
प्रत्येक फ्लोरीन $(F)$ परमाणु के पास $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं।
$XeF_{6}$ में कुल एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या = $1 \text{ (} Xe \text{ पर)} + (6 \times 3 \text{ (} F \text{ पर)}) = 1 + 18 = 19$.

(B) उत्कृष्ट गैसों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास स्थिर ($ns^2 np^6$,$He$ को छोड़कर जो $1s^2$ है) होता है।
उनके स्थिर विन्यास के कारण,उनके परमाणुओं के बीच बहुत कमजोर परिक्षेपण बल होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप उनके गलनांक और क्वथनांक बहुत कम होते हैं।
इसलिए,यह कथन कि उनके गलनांक और क्वथनांक बहुत उच्च होते हैं,गलत है।

(C) $XeF_{6}$ का पूर्ण जल-अपघटन करने पर ज़ेनॉन ट्राइऑक्साइड,$XeO_{3}$ प्राप्त होता है।
यह $XeO_{3}$ अत्यधिक विस्फोटक होता है और जलीय विलयन में एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
इस अभिक्रिया का रासायनिक समीकरण है:
$XeF_{6} + 3H_{2}O \longrightarrow XeO_{3} + 6HF$

(C) सही विकल्प $C$ है।
$XeF_6$ के पूर्ण जल-अपघटन से $XeO_3$ $(X)$ प्राप्त होता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण: $XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$.
$Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। $XeO_3$ में,यह ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ $3$ द्वि-आबंध ($3$ आबंध युग्म) बनाता है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
$VSEPR$ सिद्धांत के अनुसार,$3$ आबंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण इसकी ज्यामिति पिरामिडीय होती है।

(B) $XeF_6$ जल-अपघटन पर $XeO_3$ और $HF$ देता है।
$XeF_6 + 3 H_2O \longrightarrow XeO_3 + 6 HF$
$XeF_6$ की संरचना:
$Xe$ के पास $8$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। $XeF_6$ में $6$ बंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसका संकरण $sp^3d^3$ है। एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की उपस्थिति के कारण,इसकी संरचना विकृत अष्टफलकीय होती है।
$XeO_3$ की संरचना:
$XeO_3$ में $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है,जिसका संकरण $sp^3$ है। अतः,इसकी संरचना पिरामिडी होती है।

(A) अक्रिय गैसों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $(ns^2 np^6)$ स्थायी होता है,जिससे इलेक्ट्रॉन का जुड़ना बहुत कठिन होता है और इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी का मान धनात्मक होता है।
समूह में ऊपर से नीचे जाने पर परमाणु का आकार बढ़ने के कारण धनात्मक इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी का मान घटता है।
अक्रिय गैसों के लिए इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी का क्रम $He > Ne > Ar > Kr > Xe$ है।
अतः,सही बढ़ता हुआ क्रम $Xe < Kr < Ne < He$ है।

(B) $XeF_4$ और $SbF_5$ के बीच की अभिक्रिया एक फ्लोराइड आयन स्थानांतरण अभिक्रिया है,जहाँ $XeF_4$ एक फ्लोराइड दाता के रूप में और $SbF_5$ एक फ्लोराइड स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण है: $XeF_4 + SbF_5 \rightarrow [XeF_3]^+[SbF_6]^-$.
इसे $[XeF_m]^{n+}[SbF_y]^{z-}$ के साथ तुलना करने पर,हमें प्राप्त होता है:
$m = 3$
$n = 1$
$y = 6$
$z = 1$
अतः,$m + n + y + z = 3 + 1 + 6 + 1 = 11$.

(C) $XeF_4$ का पूर्ण जल-अपघटन अभिक्रिया द्वारा होता है: $6 XeF_4 + 12 H_2O \longrightarrow 2 XeO_3 + 4 Xe + 24 HF + 3 O_2$।
$XeO_3$ में,$Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ है।
$XeF_4$ में,$Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
ऑक्सीकृत उत्पाद $(XeO_3)$ और $XeF_4$ के बीच $Xe$ की ऑक्सीकरण अवस्था में अंतर $|6 - 4| = 2$ है।

(D) कथन $I$ गलत है क्योंकि उत्कृष्ट गैसों के क्वथनांक बहुत कम होते हैं क्योंकि उनके बीच दुर्बल अंतर-परमाणुक बल होते हैं।
कथन $II$ गलत है क्योंकि यद्यपि उत्कृष्ट गैसें एकपरमाणुक होती हैं,वे दुर्बल परिक्षेपण बलों द्वारा जुड़ी होती हैं,न कि प्रबल बलों द्वारा। इसी दुर्बलता के कारण उनके क्वथनांक कम होते हैं और उन्हें द्रवित करना कठिन होता है।

(C) $1.$ आर्गन का उपयोग मुख्य रूप से उच्च तापमान वाली धातुकर्म प्रक्रियाओं (धातुओं/मिश्र धातुओं की आर्क वेल्डिंग) में एक निष्क्रिय वातावरण प्रदान करने के लिए किया जाता है क्योंकि धातुओं के साथ इसकी प्रतिक्रियाशीलता कम होती है।
अतः,$(A)$ सही है।
$2.$ $XeO_3$ में,ज़ेनॉन $sp^3$ संकरण में होता है और इसमें एक लोन पेयर होता है,जिसके परिणामस्वरूप पिरामिडल संरचना बनती है।
अतः,$(C)$ सही है।
$3.$ ज़ेनॉन फ्लोराइड्स $(XeF_4, XeF_6)$ प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं क्योंकि वे पानी या अन्य पदार्थों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करके कम ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिक या मौलिक ज़ेनॉन बनाते हैं।
अतः,$(A)$ सही है।

(A) रासायनिक अभिक्रिया है: $XeF_4 + O_2F_2 \rightarrow XeF_6 + O_2$.
यौगिक $Y$,$XeF_6$ है।
$XeF_6$ में $6$ फ्लोरीन परमाणु हैं। प्रत्येक फ्लोरीन परमाणु में $3$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं,जो कुल $6 \times 3 = 18$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म प्रदान करते हैं।
$XeF_6$ में ज़ेनॉन परमाणु पर $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।
अतः,$XeF_6$ अणु में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की कुल संख्या $18 + 1 = 19$ है।

(B) अभिक्रिया योजना इस प्रकार है:
$1$. $XeF_6$ का पूर्ण जल-अपघटन: $XeF_6 + 3H_2O \rightarrow XeO_3 + 6HF$.
$2$. $XeO_3$,$OH^-/H_2O$ के साथ अभिक्रिया करके $HXeO_4^-$ बनाता है: $XeO_3 + OH^- \rightarrow HXeO_4^-$.
$3$. अंतिम चरण $OH^-/H_2O$ में $HXeO_4^-$ का धीमा असमानुपातन है: $2HXeO_4^- + 2OH^- \rightarrow XeO_6^{4-} + Xe + O_2 + 2H_2O$.
अंतिम चरण में,उत्पाद $XeO_6^{4-}$ (जलीय विलयन में आयन),$Xe$ (गैस),और $O_2$ (गैस) हैं।
अतः,मुक्त होने वाली गैसों की कुल संख्या $2$ ($Xe$ और $O_2$) है। दिए गए विकल्पों को देखते हुए,$1$ सबसे उपयुक्त उत्तर है।