मुख्य समूह तत्व: VSEPR, यौगिक, बोरेन व सिलिकेट, अपररूप, औद्योगिक रसायन व अम्ल–क्षार अवधारणाएँ
1. VSEPR से अणुओं की आकृतियाँ
संयोजी-कोश इलेक्ट्रॉन-युग्म प्रतिकर्षण केंद्रीय परमाणु के आबंधी व एकाकी युग्मों को यथासंभव दूर रखता है। त्रिविम संख्या (आबंधित परमाणु + एकाकी युग्म) इलेक्ट्रॉन ज्यामिति तय करती है: 2 रैखिक, 3 त्रिकोणीय समतलीय, 4 चतुष्फलकीय, 5 त्रिकोणीय द्विपिरामिडी, 6 अष्टफलकीय, 7 पंचकोणीय द्विपिरामिडी। प्रतिकर्षण क्रम एकाकी युग्म–एकाकी युग्म > एकाकी युग्म–आबंध युग्म > आबंध युग्म–आबंध युग्म है, अतः एकाकी युग्म आबंध कोण दबाते हैं (CH₄ 109.5°, NH₃ 107°, H₂O 104.5°)। त्रिकोणीय द्विपिरामिड में एकाकी युग्म विषुवतीय जाते हैं (कम 90° संपर्क) और अधिक विद्युत-ऋणात्मक लिगंड अक्षीय; अष्टफलक में दो एकाकी युग्म ट्रांस जाते हैं। बहु-आबंध एक क्षेत्र गिने जाते हैं परंतु अधिक प्रबलता से प्रतिकर्षित करते हैं।
| त्रिविम संख्या | एकाकी युग्म | आकृति | उदाहरण |
|---|---|---|---|
| 4 | 1 | त्रिकोणीय पिरामिडी | NH₃, XeO₃ |
| 4 | 2 | मुड़ी हुई | H₂O, SCl₂ |
| 5 | 1 | सी-सॉ | SF₄, TeCl₄ |
| 5 | 2 | T-आकार | ClF₃, BrF₃ |
| 5 | 3 | रैखिक | XeF₂, I₃⁻ |
| 6 | 1 | वर्ग पिरामिडी | BrF₅, IF₅, XeOF₄ |
| 6 | 2 | वर्ग समतलीय | XeF₄, ICl₄⁻ |
| 7 | 0 | पंचकोणीय द्विपिरामिडी | IF₇ |
| 7 | 1 | विकृत अष्टफलकीय | XeF₆ |
2. हाइड्राइड, हैलाइड, ऑक्साइड, ऑक्सो-अम्ल, नाइट्राइड व सल्फ़ाइड
हाइड्राइड लवणीय (आयनिक, H⁻ सहित: LiH, CaH₂), सहसंयोजी (आण्विक: CH₄, NH₃, H₂O, B₂H₆) या धात्विक/अंतराकाशी (PdHₓ) होते हैं। इलेक्ट्रॉन-न्यून डाइबोरेन B₂H₆ में चार अंतस्थ B–H आबंध व दो त्रि-केंद्र द्वि-इलेक्ट्रॉन B–H–B सेतु हैं। p-खंड के हैलाइड तब जल-अपघटित होते हैं जब केंद्रीय परमाणु के पास जल स्वीकारने हेतु रिक्त निम्न कक्षक हो: SiCl₄ व PCl₅ सहजता से जल-अपघटित होते हैं, जबकि CCl₄ व SF₆ बलगतिक रूप से निष्क्रिय हैं क्योंकि कार्बन के पास d कक्षक नहीं और सल्फ़र त्रिविम रूप से परिरक्षित है। ऑक्साइड आवर्त में आगे व ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ने पर अधिक अम्लीय (Na₂O क्षारीय, Al₂O₃ उभयधर्मी, SiO₂ दुर्बल अम्लीय, P₄O₁₀ व SO₃ प्रबल अम्लीय) तथा समूह में नीचे अधिक क्षारीय होते हैं।
ऑक्सो-अम्ल। फ़ॉस्फ़ोरस ऑक्सो-अम्ल की क्षारकता उसके P–OH समूहों की संख्या के बराबर है, हाइड्रोजनों की नहीं: H₃PO₄ त्रिक्षारकी, H₃PO₃ (एक P–H) द्विक्षारकी तथा H₃PO₂ (दो P–H) एकक्षारकी व अच्छा अपचायक है। एक ही तत्व के ऑक्सो-अम्लों हेतु अम्लता हाइड्रोजन-रहित ऑक्सीजनों की संख्या के साथ बढ़ती है (पॉलिंग नियम): HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄। सल्फ़र H₂SO₃, H₂SO₄, H₂S₂O₇ (डाइसल्फ़्यूरिक, ओलियम) तथा परॉक्सो-अम्ल H₂SO₅ व H₂S₂O₈ बनाता है, जिनमें सल्फ़र फिर भी +6 है और अतिरिक्त ऑक्सीकारक क्षमता O–O आबंध में है। नाइट्राइड आयनिक Li₃N व Mg₃N₂ (जो जल से NH₃ देते हैं) से सहसंयोजी BN व Si₃N₄ होते हुए अंतराकाशी TiN तक; सल्फ़ाइड आयनिक Na₂S से स्तरित MoS₂ तथा पिंजर अणु P₄S₃ व S₄N₄ तक।
3. बोरेन, कार्बोरेन, वेड के नियम व समपालि सादृश्य; सिलिकोन, सिलिकेट, BN, बोराज़ीन, फ़ॉस्फ़ाज़ीन
वेड के नियम (बहुफलकीय कंकाल इलेक्ट्रॉन युग्म सिद्धांत) बोरेन पिंजर को बाँधने वाले इलेक्ट्रॉन गिनते हैं। प्रत्येक B–H इकाई 2 कंकाल इलेक्ट्रॉन देती है, प्रत्येक अतिरिक्त H 1, C–H इकाई 3, और ऋणात्मक आवेश अपने इलेक्ट्रॉन जोड़ता है। n शीर्षों सहित, n + 1 कंकाल युग्म अर्थात क्लोज़ो पिंजर (बंद त्रिभुजफलक: B₆H₆²⁻ अष्टफलक, B₁₂H₁₂²⁻ व C₂B₁₀H₁₂ विंशफलक); n + 2 अर्थात नाइडो पिंजर (एक शीर्ष अनुपस्थित: B₅H₉, B₁₀H₁₄); n + 3 अर्थात ऐराक्नो पिंजर (दो अनुपस्थित: B₄H₁₀, B₅H₁₁)। styx संख्याएँ इन्हीं अणुओं को 3c–2e B–H–B सेतुओं (s), 3c–2e BBB आबंधों (t), 2c–2e B–B आबंधों (y) व अतिरिक्त BH₂ समूहों (x) में वर्णित करती हैं।
| गुच्छ | कंकाल इलेक्ट्रॉन | युग्म बनाम शीर्ष n | प्रकार |
|---|---|---|---|
| B₆H₆²⁻ | 6 × 2 + 2 = 14 | 7 = n + 1 | क्लोज़ो (अष्टफलक) |
| C₂B₁₀H₁₂ | 2 × 3 + 10 × 2 = 26 | 13 = n + 1 | क्लोज़ो (विंशफलक) |
| B₅H₉ | 5 × 2 + 4 = 14 | 7 = n + 2 | नाइडो (वर्ग पिरामिड) |
| B₄H₁₀ | 4 × 2 + 6 = 14 | 7 = n + 3 | ऐराक्नो (तितली) |
समपालि सादृश्य (हॉफ़मैन) कहता है कि दो खंड समपालि हैं जब उनके सीमांत कक्षकों की संख्या, सममिति, लगभग ऊर्जा व अधिभोग समान हों। CH₃ व Mn(CO)₅ प्रत्येक बाहर की ओर एक एकल-अधिभूत कक्षक देते हैं; CH₂ व Fe(CO)₄ दो इलेक्ट्रॉनों सहित दो सीमांत कक्षक; CH व Co(CO)₃ तीन इलेक्ट्रॉनों सहित तीन कक्षक। इसी अर्थ में B–H शीर्ष C–H⁺ का समपालि है, इसीलिए BH⁻ को CH से बदलने पर बोरेन ऋणायन उदासीन कार्बोरेन बन जाता है। अतः Mn₂(CO)₁₀ एथेन का धातु-अनुरूप है, और Co(CO)₃ इकाइयाँ टेट्राहेड्रेन-सदृश गुच्छों में CH शीर्षों का स्थान ले सकती हैं — बोरेन, हाइड्रोकार्बन व धातु-गुच्छ रसायन के बीच सेतु।
सिलिकेट कोने साझा करने वाले SiO₄ चतुष्फलकों से बनते हैं। प्रति सिलिकॉन साझा (सेतु) ऑक्सीजनों की संख्या सूत्र तय करती है: ऑर्थोसिलिकेट SiO₄⁴⁻ (ओलिवीन) में 0, पाइरोसिलिकेट Si₂O₇⁶⁻ में 1, वलयों (बेरिल में Si₆O₁₈¹²⁻) व एकल शृंखलाओं (SiO₃)ₙ²ⁿ⁻ (पाइरॉक्सीन) में 2, द्वि-शृंखलाओं Si₄O₁₁⁶⁻ (ऐम्फ़िबोल, ऐस्बेस्टॉस) में 2.5, परतों Si₂O₅²⁻ (अभ्रक, मृत्तिकाएँ, टैल्क) में 3 तथा त्रि-विमीय ढाँचे SiO₂ (क्वार्ट्ज़) में 4, जहाँ Si के स्थान पर Al से ऐलुमिनोसिलिकेट ढाँचे (फ़ेल्डस्पार, ज़िओलाइट) बनते हैं। सिलिकोन (R₂SiO)ₙ, R₂SiCl₂ के जल-अपघटन व संघनन से बनते हैं; R₃SiCl शृंखलाएँ बंद करता तथा RSiCl₃ उन्हें तिर्यक-बंधित करता है, जिससे जल-विकर्षी व ऊष्मीय रूप से स्थायी तेल, रबर व रेज़िन बनते हैं। बोरॉन नाइट्राइड कार्बन का समइलेक्ट्रॉनी है: षट्कोणीय BN ग्रेफ़ाइट की भाँति स्तरित पर विद्युतरोधी है (B–N ध्रुवता π इलेक्ट्रॉनों को स्थानीकृत करती है), और घनीय BN, हीरे की भाँति, अतिकठोर है। बोराज़ीन B₃N₃H₆, "अकार्बनिक बेंज़ीन", समतलीय व बेंज़ीन का समइलेक्ट्रॉनी है परंतु उसके ध्रुवीय B–N आबंध उसे HCl या जल सहज जोड़ने देते हैं। फ़ॉस्फ़ाज़ीन (NPCl₂)ₙ, PCl₅ व NH₄Cl से, एकांतर P–N आबंधों वाले वलय (n = 3, 4) व उच्च बहुलक बनाते हैं; Cl को OR से बदलने पर स्थायी प्रत्यास्थ बहुलक मिलते हैं।
4. अपररूप, औद्योगिक रसायन, उत्कृष्ट गैसें व अंतरहैलोजन
कार्बन: हीरा (sp³, त्रि-विमीय, कठोरतम, विद्युतरोधी), ग्रेफ़ाइट (335 pm दूर sp² परतें, तल में चालक, परिवेशी प्रतिबंधों पर ऊष्मागतिक रूप से स्थायी), फ़ुलरीन (12 पंचभुज व 20 षट्भुज वाला C₆₀), नैनोनलिकाएँ व ग्राफ़ीन। फ़ॉस्फ़ोरस: श्वेत P₄ (चतुष्फलकीय, P–P–P कोण 60°, तनावग्रस्त, अति अभिक्रियाशील, वायु में दीप्त होता है और जल में रखा जाता है), लाल (P₄ इकाइयों की बहुलक शृंखलाएँ, कम अभिक्रियाशील) तथा काला (सिलवटी परतें, सबसे स्थायी, अर्धचालक)। सल्फ़र: विषमलंबाक्ष α-S₈ (मुकुट वलय, 95.5 °C से नीचे स्थायी), एकनताक्ष β-S₈ (95.5 °C से गलनांक तक स्थायी) तथा प्लास्टिक सल्फ़र (गलित को शीघ्र ठंडा करने से लंबी सर्पिल शृंखलाएँ)।
औद्योगिक संश्लेषण साम्य व बलगतिकी का अभ्यास है। अमोनिया (हेबर–बॉश): N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ ऊष्माक्षेपी (ΔH° ≈ −92 kJ/mol) है, Δn = −2, अतः उच्च दाब (लगभग 150–300 atm) लब्धि बढ़ाता है, और निम्न ताप भी बढ़ाता, पर अनुपयोगी दर पर; लगभग 400–450 °C का समझौता प्रवर्धित लौह उत्प्रेरक (K₂O, Al₂O₃) के साथ प्रयुक्त होता है, और NH₃ संघनित कर निकाली जाती तथा अनभिकृत गैस पुनर्चक्रित होती है। सल्फ़्यूरिक अम्ल (संपर्क प्रक्रम): S या सल्फ़ाइड अयस्क जलाकर SO₂; 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ (ऊष्माक्षेपी) लगभग 400–450 °C पर V₂O₅ पर चलाया जाता है; SO₃ सांद्र H₂SO₄ में अवशोषित कर ओलियम, H₂S₂O₇, बनाया जाता है जिसे तनु किया जाता है, क्योंकि SO₃ सीधे जल से सूक्ष्म अम्ल-धुंध बनाता है। नाइट्रिक अम्ल (ओस्टवाल्ड प्रक्रम): लगभग 850 °C पर Pt–Rh जाली पर अति अल्प संपर्क काल के साथ 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O; NO, NO₂ में ऑक्सीकृत होती है, जो जल में अवशोषित होती है, 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO, और NO पुनर्चक्रित होती है।
उत्कृष्ट गैसें। ज़ीनॉन, स्थायी उत्कृष्ट गैसों में न्यूनतम आयनन ऊर्जा वाली, सबसे विद्युत-ऋणात्मक तत्वों से यौगिक बनाती है। Xe को F₂ के साथ गर्म करने पर अनुपात व प्रतिबंधों के अनुसार XeF₂ (रैखिक), XeF₄ (वर्ग समतलीय) या XeF₆ (विकृत अष्टफलकीय) मिलते हैं — आकृतियाँ जिन्हें VSEPR तीन, दो व एक एकाकी युग्म से अनुमानित करता है। XeF₆ जल-अपघटित होकर XeO₃ देता है, एक त्रिकोणीय पिरामिडी अणु जो शुष्क होने पर ख़तरनाक रूप से विस्फोटक है; XeF₂ एक स्वच्छ फ़्लुओरीनकारी अभिकर्मक है। अंतरहैलोजन XY, XY₃, XY₅ व XY₇ (X बड़ा हैलोजन; IF₇ एकमात्र XY₇) की आकृतियाँ VSEPR से (ClF₃ T-आकार, BrF₅ वर्ग पिरामिडी, IF₇ पंचकोणीय द्विपिरामिडी) हैं, और वे मूल हैलोजनों (F₂ को छोड़कर) से अधिक अभिक्रियाशील हैं, क्योंकि X–Y आबंध दुर्बल व ध्रुवीय है; ClF₃ व BrF₃ प्रबल फ़्लुओरीनकारी हैं। I₃⁻ (रैखिक) जैसे बहुहैलाइड आयन तब बनते हैं जब हैलाइड एक हैलोजन अणु से उपसहसंयोजित होता है।
5. अम्ल–क्षार अवधारणाएँ: ब्रॉन्स्टेड, लुइस, HSAB व अम्ल–क्षार उत्प्रेरण
ब्रॉन्स्टेड अम्ल प्रोटॉन देता है और क्षार लेता है; प्रत्येक अम्ल का संयुग्मी क्षार होता है, और अम्ल जितना प्रबल उसका संयुग्मी क्षार उतना दुर्बल। जल में अस्तित्व रख सकने वाला प्रबलतम अम्ल H₃O⁺ है (समतलन प्रभाव), अतः HClO₄, HCl व HNO₃ सभी समान प्रबल दिखते हैं; ऐसीटिक अम्ल जैसा कम क्षारीय विलायक उन्हें विभेदित करता है। लुइस अम्ल इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकारता तथा क्षार देता है, जो धातु आयनों, BF₃ व AlCl₃ को समेटता है। बोरॉन ट्राइहैलाइडों की लुइस अम्लता BF₃ < BCl₃ < BBr₃ है, विद्युत-ऋणात्मकता के विपरीत, क्योंकि क्षार स्वीकारने हेतु BF₃ के पिरामिडी होने पर बोरॉन के रिक्त p कक्षक में प्रबल B–F π पश्च-दान खोना पड़ता है।
पियर्सन के कठोर व मृदु अम्ल-क्षार लुइस अम्लों व क्षारों को ध्रुवणीयता से छाँटते हैं। कठोर अम्ल छोटे, उच्च-आवेशी व अल्प ध्रुवणीय हैं (H⁺, Li⁺, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Ti⁴⁺, Fe³⁺, BF₃); मृदु अम्ल बड़े, अल्प-आवेशी व ध्रुवणीय (Cu⁺, Ag⁺, Au⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Pt²⁺, शून्य-संयोजी धातुएँ)। कठोर क्षार: F⁻, OH⁻, H₂O, NH₃, O²⁻, RCOO⁻; मृदु क्षार: I⁻, S²⁻, RS⁻, CN⁻, CO, PR₃, H⁻, S से जुड़ा SCN⁻; सीमावर्ती: Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Br⁻, पिरिडीन, N₃⁻। सिद्धांत — कठोर कठोर को, मृदु मृदु को पसंद करता है — समझाता है कि Al व Ti ऑक्साइड के रूप में तथा Hg, Pb व Cu सल्फ़ाइड के रूप में क्यों मिलते हैं, Ag⁺, F⁻ की तुलना में I⁻ से कहीं प्रबलता से क्यों जुड़ता है, और थायोसायनेट कठोर धातुओं से N द्वारा तथा मृदु से S द्वारा क्यों जुड़ता है। अम्ल–क्षार उत्प्रेरण किसी सब्सट्रेट का प्रोटॉनीकरण (एस्टर जल-अपघटन, कीटो–ईनॉल चलावयवता, निर्जलन) या विप्रोटॉनीकरण (ऐल्डोल अभिक्रियाएँ) करके अभिक्रियाएँ तेज़ करता है; AlCl₃ जैसे लुइस अम्ल इलेक्ट्रॉनस्नेही उत्पन्न कर फ़्रीडेल–क्राफ़्ट्स अभिक्रियाएँ उत्प्रेरित करते हैं।
मुख्य बिंदु
- VSEPR: एकाकी युग्म सर्वाधिक प्रतिकर्षित करते हैं, त्रिकोणीय द्विपिरामिड में विषुवतीय व अष्टफलक में ट्रांस बैठते हैं — ClF₃ T-आकार, SF₄ सी-सॉ, XeF₂ रैखिक, XeF₄ वर्ग समतलीय।
- B₂H₆ में दो 3c–2e सेतु हैं; फ़ॉस्फ़ोरस ऑक्सो-अम्ल की क्षारकता P–OH गिनती है, H नहीं; H₂S₂O₈ में सल्फ़र +6 है; आवर्त में आगे ऑक्साइड अम्लीय होते हैं।
- वेड: n + 1 युग्म क्लोज़ो, n + 2 नाइडो, n + 3 ऐराक्नो (BH 2, CH 3, अतिरिक्त H 1); CH₃ ≡ Mn(CO)₅ समपालि; प्रति Si सेतु O सिलिकेट वर्ग तय करते हैं।
- हेबर: Fe उत्प्रेरक, उच्च P, ~400–450 °C; संपर्क: V₂O₅, SO₃ को H₂SO₄ में अवशोषित करें; ओस्टवाल्ड: ~850 °C पर Pt–Rh। काला P व ग्रेफ़ाइट स्थायी अपररूप हैं।
- लुइस अम्लता में BF₃ < BCl₃ < BBr₃ (π पश्च-दान); HSAB: कठोर–कठोर व मृदु–मृदु युग्म स्थायी होते हैं।
अभ्यास प्रश्न (19)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
ClF₃ अणु की आकृति क्या है?
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उत्तर: A — T-आकार
Cl के 7 संयोजी इलेक्ट्रॉनों में तीन आबंधों में, दो एकाकी युग्म शेष: त्रिविम संख्या 5। दोनों एकाकी युग्म त्रिकोणीय द्विपिरामिड में विषुवतीय जाते हैं, तीन F परमाणु T में बचते हैं। त्रिकोणीय समतलीय हेतु कोई एकाकी युग्म न होता; सी-सॉ एक युग्म वाला SF₄ है।निम्न में से कौन-सी स्पीशीज़ रैखिक हैं?
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उत्तर: A — XeF₂; B — I₃⁻; D — BeCl₂ (गैस प्रावस्था)
XeF₂ व I₃⁻ की त्रिविम संख्या 5, तीन विषुवतीय एकाकी युग्म, अतः दोनों लिगंड अक्षीय व रैखिक; गैसीय BeCl₂ में दो आबंध युग्म व कोई एकाकी युग्म नहीं। ClF₂⁺ में दो आबंध व दो एकाकी युग्म, त्रिविम संख्या 4, अतः वह मुड़ा हुआ है।XeF₄ में ज़ीनॉन परमाणु पर कितने एकाकी युग्म हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 2
Xe के 8 संयोजी इलेक्ट्रॉनों में चार Xe–F आबंधों में, 4 इलेक्ट्रॉन अर्थात 2 एकाकी युग्म शेष। त्रिविम संख्या 6 सहित वे ट्रांस बैठते हैं, अतः अणु वर्ग समतलीय है। XeF₂ में 3 व XeF₆ में 1 एकाकी युग्म है।डाइबोरेन, B₂H₆, में कितने त्रि-केंद्र द्वि-इलेक्ट्रॉन B–H–B आबंध हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 2
B₂H₆ में 12 संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं: चार अंतस्थ 2c–2e B–H आबंध 8 लेते हैं, और शेष 4, B₂H₄ तल के ऊपर-नीचे दो 3c–2e B–H–B सेतु बनाते हैं। छह सामान्य आबंध गिनने हेतु 14 इलेक्ट्रॉन चाहिए जो उसके पास नहीं।फ़ॉस्फ़ोरस अम्ल, H₃PO₃, की क्षारकता क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 2
H₃PO₃, HPO(OH)₂ है: एक हाइड्रोजन सीधे फ़ॉस्फ़ोरस से जुड़ा है और आयननीय नहीं, अतः केवल दो P–OH हाइड्रोजन अम्लीय हैं। तीनों हाइड्रोजन गिनने पर 3 आता है, जो H₃PO₄ का उत्तर है।परॉक्सोडाइसल्फ़्यूरिक अम्ल, H₂S₂O₈, में सल्फ़र की ऑक्सीकरण अवस्था क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 6
H₂S₂O₈, (HO)(O)₂S–O–O–S(O)₂(OH) है: आठ ऑक्सीजनों में दो परॉक्साइड सेतु में −1 प्रत्येक तथा छह −2 हैं। अतः 2(+1) + 2x + 6(−2) + 2(−1) = 0 से x = +6। प्रत्येक ऑक्सीजन को −2 लेने पर असंभव +7 आता है।वेड के नियमों के अनुसार क्लोज़ो-बोरेन ऋणायन B₆H₆²⁻ में कितने कंकाल इलेक्ट्रॉन युग्म हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 7
छह B–H इकाइयों में प्रत्येक 2 कंकाल इलेक्ट्रॉन (12) देती है और 2− आवेश 2 जोड़ता है, 14 इलेक्ट्रॉन = 7 युग्म = n = 6 हेतु n + 1: क्लोज़ो अष्टफलक। B–H आबंधों सहित सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन गिनने पर 13 युग्म और गलत वर्ग आता है।वेड के नियमों के अनुसार पेंटाबोरेन(9), B₅H₉, है
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उत्तर: A — नाइडो
पाँच B–H इकाइयाँ 10 इलेक्ट्रॉन और चार अतिरिक्त (सेतु) H परमाणु 4 देते हैं, अतः 14 इलेक्ट्रॉन = 7 युग्म = n = 5 हेतु n + 2: नाइडो, एक शीर्ष रहित अष्टफलक से व्युत्पन्न वर्ग पिरामिड। B₄H₁₀, चार शीर्षों पर वही 7 युग्म सहित, ऐराक्नो है।वेड के नियमों के अनुसार कार्बोरेन C₂B₁₀H₁₂ में कितने कंकाल इलेक्ट्रॉन युग्म हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 13
प्रत्येक C–H इकाई 3 तथा प्रत्येक B–H इकाई 2 कंकाल इलेक्ट्रॉन देती है: 2 × 3 + 10 × 2 = 26 इलेक्ट्रॉन = 13 युग्म = n = 12 हेतु n + 1 — क्लोज़ो विंशफलक, B₁₂H₁₂²⁻ का समइलेक्ट्रॉनी। C–H को 2 गिनने पर 12 युग्म आते हैं, जो गलत ढंग से हाइपरक्लोज़ो पिंजर सुझाता।कौन-सा खंड CH₃ के समपालि है?
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उत्तर: A — Mn(CO)₅
CH₃ में एक एकल-अधिभूत सीमांत कक्षक है, 17-इलेक्ट्रॉन Mn(CO)₅ (एक लिगंड रहित d⁷ अष्टफलकीय खंड) में भी; इसीलिए Mn₂(CO)₁₀ एथेन का प्रतिबिंब है। Fe(CO)₄, CH₂ के तथा Co(CO)₃, CH के समपालि हैं।(Si₂O₅)²⁻ पुनरावृत्ति इकाई वाले परत सिलिकेट में प्रत्येक SiO₄ चतुष्फलक के कितने ऑक्सीजन परमाणु पड़ोसी चतुष्फलकों से साझा हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 3
प्रति Si b सेतु ऑक्सीजनों सहित प्रत्येक चतुष्फलक 4 − b/2 ऑक्सीजन रखता है। Si₂O₅ अर्थात प्रति Si 2.5 O, अतः 4 − b/2 = 2.5 व b = 3: परत में तीन कोने साझा, एक ऑक्सीजन बाहर की ओर। एकल शृंखलाएँ (SiO₃) 2 तथा ढाँचे (SiO₂) सभी 4 साझा करते हैं।खनिज बेरिल, Be₃Al₂Si₆O₁₈, में कौन-सी सिलिकेट इकाई है?
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उत्तर: A — एक चक्रीय Si₆O₁₈¹²⁻ वलय
छह चतुष्फलक प्रत्येक दो कोने साझा कर वलय बंद करते हैं: Si₆O₁₈ जिसका आवेश 6 × 4 − 18 × 2 = −12, 3Be²⁺ + 2Al³⁺ = +12 से संतुलित। पृथक चतुष्फलक ओलिवीन का तथा द्वि-शृंखलाएँ ऐम्फ़िबोल का रूपांकन हैं।P₄O₁₀ अणु में कितने ऑक्सीजन परमाणु दो फ़ॉस्फ़ोरस परमाणुओं को जोड़ते हैं?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 6
P₄O₁₀, P₄ चतुष्फलक बनाए रखता है पर उसके छह P–P किनारों में प्रत्येक में एक ऑक्सीजन डालता है (6 सेतु O), और प्रत्येक फ़ॉस्फ़ोरस पर एक अंतस्थ P=O (4 अंतस्थ O): 6 + 4 = 10। P₄O₆ में वही छह सेतु हैं और कोई अंतस्थ ऑक्सीजन नहीं।अपररूपों के विषय में कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — श्वेत फ़ॉस्फ़ोरस 60° P–P–P कोणों वाले P₄ चतुष्फलकों से बना है; B — काला फ़ॉस्फ़ोरस फ़ॉस्फ़ोरस का ऊष्मागतिक रूप से सबसे स्थायी रूप है
60° कोण श्वेत P को तनावग्रस्त व अभिक्रियाशील बनाते हैं, और काला P (सिलवटी परतें) स्थायी अपररूप है। हीरे के सभी इलेक्ट्रॉन स्थानीकृत sp³ आबंधों में हैं, अतः वह विद्युतरोधी है; कक्ष ताप पर विषमलंबाक्ष सल्फ़र है, एकनताक्ष केवल 95.5 °C से ऊपर स्थायी।संपर्क प्रक्रम में SO₂ से SO₃ के ऑक्सीकरण हेतु कौन-सा उत्प्रेरक प्रयुक्त होता है?
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उत्तर: A — V₂O₅
सिलिका आधार पर वैनेडियम पेंटॉक्साइड लगभग 400–450 °C पर 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ उत्प्रेरित करता है। प्रवर्धित लौह हेबर उत्प्रेरक तथा Pt–Rh जाली अमोनिया के ऑक्सीकरण हेतु ओस्टवाल्ड उत्प्रेरक है।हेबर–बॉश संश्लेषण N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (ΔH° ≈ −92 kJ/mol) हेतु कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — उच्च दाब NH₃ की साम्य लब्धि बढ़ाता है; B — निम्न ताप साम्य लब्धि बढ़ाता पर अभिक्रिया धीमी करता
गैस के चार मोल दो बनते हैं, अतः दाब साम्य को NH₃ की ओर धकेलता है; अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है, अतः K ताप के साथ घटता है और 400–450 °C दर से समझौता है। उत्प्रेरक दोनों दिशाएँ समान रूप से तेज़ करता है और K अपरिवर्तित रखता है।बोराज़ीन, B₃N₃H₆, बेंज़ीन का समइलेक्ट्रॉनी है। वह HCl सहज क्यों जोड़ता है जबकि बेंज़ीन नहीं?
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उत्तर: A — उसके B–N आबंध ध्रुवीय हैं, इलेक्ट्रॉनस्नेही B व नाभिकस्नेही N सहित, अतः π विस्थानीकरण दुर्बल है
बोराज़ीन छह π इलेक्ट्रॉनों सहित समतलीय है, परंतु वे अधिकांशतः नाइट्रोजन पर हैं, अतः वलय केवल दुर्बल ऐरोमैटिक है: H⁺, N पर तथा Cl⁻, B पर जुड़ता है, B₃N₃H₉Cl₃ देते हुए। बोरॉन पर रिक्त p कक्षक है, एकाकी युग्म नहीं।NH₃ जैसे प्रबल क्षार के प्रति बोरॉन ट्राइहैलाइडों की लुइस अम्ल सामर्थ्य का सही क्रम क्या है?
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उत्तर: A — BF₃ < BCl₃ < BBr₃
केवल विद्युत-ऋणात्मकता BF₃ को प्रबलतम बनाती, परंतु छोटे F परमाणु बोरॉन के रिक्त 2p कक्षक में प्रबल दान करते हैं, और क्षार से जुड़ने हेतु BF₃ के पिरामिडी होने पर वह π आबंधन खो जाता है। दुर्बल B–Br π अतिव्यापन कम मूल्य चुकाता है, अतः BBr₃ प्रबलतम अम्ल है।HSAB सिद्धांत के अनुसार कौन-सा लिगंड Hg²⁺ के साथ सबसे स्थायी संकुल बनाता है?
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उत्तर: A — I⁻
Hg²⁺ एक बड़ा, ध्रुवणीय मृदु अम्ल है और मृदु क्षार I⁻ से सर्वोत्तम जुड़ता है; स्थायित्व Br⁻ व Cl⁻ से होकर कठोर F⁻ व H₂O तक घटता है। Al³⁺ जैसा कठोर अम्ल विपरीत क्रम दिखाता।