प्रश्न 1. समूह 13 (Boron family) के तत्वों में नीचे जाने पर, **निष्क्रिय युग्म प्रभाव (Inert Pair Effect)** के कारण +1 ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व किस क्रम में बढ़ता है?
Q1. Down the group 13 (Boron family), the stability of the +1 oxidation state increases in the order:
सही उत्तर: B) Al < Ga < In < Tl
Correct Answer: B) Al < Ga < In < Tl
स्पष्टीकरण: समूह 13 के तत्वों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns² np¹ होता है।
– समूह में नीचे जाने पर भारी तत्वों (जैसे In, Tl) में आंतरिक d और f इलेक्ट्रॉनों के दुर्बल परिरक्षण प्रभाव (poor shielding) के कारण प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ जाता है।
– इसके फलस्वरूप बाह्यतम s-कक्षक के इलेक्ट्रॉन (ns²) नाभिक द्वारा बहुत मजबूती से आकर्षित होते हैं और रासायनिक बंध बनाने में भाग नहीं लेते (निष्क्रिय हो जाते हैं, जिसे ‘निष्क्रिय युग्म प्रभाव’ कहते हैं)।
– अतः केवल बाहरी p-इलेक्ट्रॉन ही उपलब्ध हो पाता है, जिससे नीचे जाने पर +1 ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व बढ़ता है और +3 का घटता है। क्रम: **Al < Ga < In < Tl**। थैलीयम (Tl) के लिए +1 अवस्था सबसे स्थायी है।
– समूह में नीचे जाने पर भारी तत्वों (जैसे In, Tl) में आंतरिक d और f इलेक्ट्रॉनों के दुर्बल परिरक्षण प्रभाव (poor shielding) के कारण प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ जाता है।
– इसके फलस्वरूप बाह्यतम s-कक्षक के इलेक्ट्रॉन (ns²) नाभिक द्वारा बहुत मजबूती से आकर्षित होते हैं और रासायनिक बंध बनाने में भाग नहीं लेते (निष्क्रिय हो जाते हैं, जिसे ‘निष्क्रिय युग्म प्रभाव’ कहते हैं)।
– अतः केवल बाहरी p-इलेक्ट्रॉन ही उपलब्ध हो पाता है, जिससे नीचे जाने पर +1 ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व बढ़ता है और +3 का घटता है। क्रम: **Al < Ga < In < Tl**। थैलीयम (Tl) के लिए +1 अवस्था सबसे स्थायी है।
Explanation: In Group 13 elements, the valence configuration is ns² np¹.
– Moving down the group, the heavy elements (In, Tl) experience poor shielding of nuclear charge by the intervening d and f electrons.
– As a result, the outermost ns² electrons are pulled tightly by the nucleus and remain chemically inert (do not participate in bonding), known as the **Inert Pair Effect**.
– Thus, only the single np¹ electron participates, making the +1 oxidation state increasingly stable down the group: **Al < Ga < In < Tl** (Tl⁺¹ is highly stable, whereas Tl⁺³ is strongly oxidizing).
– Moving down the group, the heavy elements (In, Tl) experience poor shielding of nuclear charge by the intervening d and f electrons.
– As a result, the outermost ns² electrons are pulled tightly by the nucleus and remain chemically inert (do not participate in bonding), known as the **Inert Pair Effect**.
– Thus, only the single np¹ electron participates, making the +1 oxidation state increasingly stable down the group: **Al < Ga < In < Tl** (Tl⁺¹ is highly stable, whereas Tl⁺³ is strongly oxidizing).
प्रश्न 2. डाइबोरेन (B₂H₆) अणु की संरचना में उपस्थित दो ‘सेतु हाइड्रोजन’ (bridging hydrogen atoms) किस विशिष्ट प्रकार के आबंध में भाग लेते हैं?
Q2. In the structure of diborane (B₂H₆), the two bridging hydrogen atoms are involved in:
सही उत्तर: B) त्रि-केंद्र-द्वि-इलेक्ट्रॉन आबंध (3-center-2-electron, 3c-2e आबंध या केला आबंध)
Correct Answer: B) Three-center-two-electron (3c-2e) bonds (banana bonds)
स्पष्टीकरण: डाइबोरेन (B₂H₆) एक इलेक्ट्रॉन-न्यून (electron-deficient) अणु है:
– इसमें चार टर्मिनल (सिरे वाले) हाइड्रोजन परमाणु सामान्य **2c-2e सहसंयोजक आबंध** बनाते हैं (नाभिकीय अक्ष पर)।
– मध्य में उपस्थित दो सेतु हाइड्रोजन (bridging hydrogens) दो बोरॉन परमाणुओं के साथ विशेष **3c-2e आबंध** (तीन-केंद्र-दो-इलेक्ट्रॉन) बनाते हैं। इन्हें मुड़ी हुई आकृति के कारण **बनाना आबंध (Banana bonds)** भी कहा जाता है। इसमें केवल दो इलेक्ट्रॉन तीन नाभिकों (B-H-B) के बीच सांझा होते हैं।
– इसमें चार टर्मिनल (सिरे वाले) हाइड्रोजन परमाणु सामान्य **2c-2e सहसंयोजक आबंध** बनाते हैं (नाभिकीय अक्ष पर)।
– मध्य में उपस्थित दो सेतु हाइड्रोजन (bridging hydrogens) दो बोरॉन परमाणुओं के साथ विशेष **3c-2e आबंध** (तीन-केंद्र-दो-इलेक्ट्रॉन) बनाते हैं। इन्हें मुड़ी हुई आकृति के कारण **बनाना आबंध (Banana bonds)** भी कहा जाता है। इसमें केवल दो इलेक्ट्रॉन तीन नाभिकों (B-H-B) के बीच सांझा होते हैं।
Explanation: Diborane (B₂H₆) is an electron-deficient molecule:
– The four terminal hydrogen atoms form normal covalent **two-center-two-electron (2c-2e) bonds** with boron.
– The two central bridging hydrogen atoms participate in unique **three-center-two-electron (3c-2e) bonds** (where a single pair of electrons is shared across three nuclei: B-H-B). These are also called **banana bonds** due to their curved electron cloud geometry.
– The four terminal hydrogen atoms form normal covalent **two-center-two-electron (2c-2e) bonds** with boron.
– The two central bridging hydrogen atoms participate in unique **three-center-two-electron (3c-2e) bonds** (where a single pair of electrons is shared across three nuclei: B-H-B). These are also called **banana bonds** due to their curved electron cloud geometry.
प्रश्न 3. अकार्बनिक बेंजीन (Inorganic Benzene) के नाम से प्रसिद्ध अत्यधिक स्थायी चक्रीय यौगिक कौन सा है, जो बेंजीन के साथ सम-इलेक्ट्रॉनिक और सम-संरचनात्मक होता है?
Q3. Which of the following compounds is chemically known as “Inorganic Benzene” because it is isoelectronic and isostructural with benzene?
सही उत्तर: A) बोराज़ीन (Borazine / Borazole, B₃N₃H₆)
Correct Answer: A) Borazine (B₃N₃H₆)
स्पष्टीकरण: **बोराज़ीन (B₃N₃H₆)** को “अकार्बनिक बेंजीन” (Inorganic Benzene) कहा जाता है।
– यह एक चक्रीय षट्कोणीय संरचना वाला यौगिक है जिसमें बोरॉन और नाइट्रोजन परमाणु एकांतर क्रम (alternate order) में उपस्थित होते हैं।
– इसमें बेंजीन (C₆H₆) के समान ही 12 परमाणु और 30 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, अतः यह बेंजीन के साथ सम-इलेक्ट्रॉनिक (isoelectronic) और सम-संरचनात्मक (isostructural) होता है।
– यह डाइबोरेन की अमोनिया के साथ उच्च ताप पर क्रिया कराने से बनता है: 3 B₂H₆ + 6 NH₃ → 2 B₃N₃H₆ + 12 H₂.
– यह एक चक्रीय षट्कोणीय संरचना वाला यौगिक है जिसमें बोरॉन और नाइट्रोजन परमाणु एकांतर क्रम (alternate order) में उपस्थित होते हैं।
– इसमें बेंजीन (C₆H₆) के समान ही 12 परमाणु और 30 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, अतः यह बेंजीन के साथ सम-इलेक्ट्रॉनिक (isoelectronic) और सम-संरचनात्मक (isostructural) होता है।
– यह डाइबोरेन की अमोनिया के साथ उच्च ताप पर क्रिया कराने से बनता है: 3 B₂H₆ + 6 NH₃ → 2 B₃N₃H₆ + 12 H₂.
Explanation: **Borazine** (B₃N₃H₆, also called Borazole) is formally termed “Inorganic Benzene”.
– It contains alternating boron and nitrogen atoms arranged in a flat hexagonal ring structure.
– Like benzene (C₆H₆), it contains 12 atoms and 30 valence electrons, making them isoelectronic and isostructural. It is prepared by heating diborane with ammonia: 3 B₂H₆ + 6 NH₃ → 2 B₃N₃H₆ + 12 H₂.
– It contains alternating boron and nitrogen atoms arranged in a flat hexagonal ring structure.
– Like benzene (C₆H₆), it contains 12 atoms and 30 valence electrons, making them isoelectronic and isostructural. It is prepared by heating diborane with ammonia: 3 B₂H₆ + 6 NH₃ → 2 B₃N₃H₆ + 12 H₂.
प्रश्न 4. कार्बन के बहुरूपों में से **ग्रेफाइट (Graphite)** विद्युत का बहुत अच्छा चालक क्यों होता है, जबकि हीरा (Diamond) विद्युत का कुचालक होता है?
Q4. Among the allotropes of carbon, graphite is a very good conductor of electricity, whereas diamond is an insulator. This is because:
सही उत्तर: B) ग्रेफाइट में प्रत्येक कार्बन sp² संकरित होता है और उसमें मुक्त/विस्थानीकृत पाई (π) इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं (presence of free pi-electrons)
Correct Answer: B) Graphite has sp² hybridized carbons with free, delocalized π-electrons within its hexagonal layers
स्पष्टीकरण: हीरे और ग्रेफाइट की संरचनात्मक भिन्नता इस प्रकार है:
– **हीरा (Diamond):** प्रत्येक कार्बन sp³ संकरित होता है और चार अन्य कार्बनों से मजबूत एकल आबंधों द्वारा त्रि-विमीय जाल बनाता है। इसमें कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होता, अतः यह विद्युत का कुचालक है।
– **ग्रेफाइट (Graphite):** प्रत्येक कार्बन केवल sp² संकरित होता है और परतों में तीन कार्बनों से आबंधित होता है। प्रत्येक कार्बन का चौथा संयोजी इलेक्ट्रॉन पार्श्वीय अतिव्यापन द्वारा पाई (π) आबंध बनाता है। ये पाई इलेक्ट्रॉन परतों के बीच विस्थानीकृत (delocalized / free) होने के लिए स्वतंत्र होते हैं, जो विद्युत धारा का चालन करते हैं।
– **हीरा (Diamond):** प्रत्येक कार्बन sp³ संकरित होता है और चार अन्य कार्बनों से मजबूत एकल आबंधों द्वारा त्रि-विमीय जाल बनाता है। इसमें कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होता, अतः यह विद्युत का कुचालक है।
– **ग्रेफाइट (Graphite):** प्रत्येक कार्बन केवल sp² संकरित होता है और परतों में तीन कार्बनों से आबंधित होता है। प्रत्येक कार्बन का चौथा संयोजी इलेक्ट्रॉन पार्श्वीय अतिव्यापन द्वारा पाई (π) आबंध बनाता है। ये पाई इलेक्ट्रॉन परतों के बीच विस्थानीकृत (delocalized / free) होने के लिए स्वतंत्र होते हैं, जो विद्युत धारा का चालन करते हैं।
Explanation: Structural difference between the two carbon allotropes:
– **Diamond:** Every carbon is sp³ hybridized, forming four single bonds in a rigid 3D tetrahedral network. All valence electrons are tightly locked, making it an insulator.
– **Graphite:** Every carbon is sp² hybridized, bonding to three neighbors in flat hexagonal sheets. The fourth valence electron is in a unhybridized p-orbital, forming a delocalized π-bond system. These **free, mobile π-electrons** can move easily throughout the layers under an electric field, conducting electricity.
– **Diamond:** Every carbon is sp³ hybridized, forming four single bonds in a rigid 3D tetrahedral network. All valence electrons are tightly locked, making it an insulator.
– **Graphite:** Every carbon is sp² hybridized, bonding to three neighbors in flat hexagonal sheets. The fourth valence electron is in a unhybridized p-orbital, forming a delocalized π-bond system. These **free, mobile π-electrons** can move easily throughout the layers under an electric field, conducting electricity.
प्रश्न 5. कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) गैस मनुष्यों के लिए अत्यधिक विषैली (highly toxic) होती है। इसका मुख्य जैविक कारण क्या है?
Q5. Carbon monoxide (CO) gas is highly toxic to humans and can be fatal. This is primarily because:
सही उत्तर: B) यह हीमोग्लोबिन के साथ क्रिया करके अत्यधिक स्थायी ‘कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन’ बनाती है, जिससे ऑक्सीजन परिवहन बाधित हो जाता है (forms highly stable carboxyhemoglobin)
Correct Answer: B) It binds with hemoglobin to form highly stable ‘carboxyhemoglobin’, which is about 300 times more stable than oxyhemoglobin, blocking oxygen transport
स्पष्टीकरण: कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) में उपस्थित कार्बन परमाणु का एकाकी युग्म हीमोग्लोबिन के आयरन (Fe²⁺) के साथ अत्यधिक मजबूत उपसहसंयोजक आबंध बनाता है।
– यह संकुल **कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन (Carboxyhemoglobin)** कहलाता है।
– यह संकुल ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन संकुल (ऑक्सीहीमोग्लोबिन) की तुलना में लगभग **300 गुना अधिक स्थायी** होता है।
– इसके कारण रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता पूरी तरह समाप्त हो जाती है और शरीर में ऑक्सीजन की कमी (दम घुटने) से मृत्यु हो जाती है।
– यह संकुल **कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन (Carboxyhemoglobin)** कहलाता है।
– यह संकुल ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन संकुल (ऑक्सीहीमोग्लोबिन) की तुलना में लगभग **300 गुना अधिक स्थायी** होता है।
– इसके कारण रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता पूरी तरह समाप्त हो जाती है और शरीर में ऑक्सीजन की कमी (दम घुटने) से मृत्यु हो जाती है।
Explanation: Carbon monoxide (CO) has a strong donor carbon atom that binds to the iron (Fe²⁺) in blood hemoglobin.
– This forms a stable coordination complex called **carboxyhemoglobin**.
– Carboxyhemoglobin is roughly **300 times more stable** than oxyhemoglobin.
– Once formed, it prevents hemoglobin from binding to and transporting oxygen through the bloodstream, leading to cellular oxygen starvation (hypoxia) and potentially death.
– This forms a stable coordination complex called **carboxyhemoglobin**.
– Carboxyhemoglobin is roughly **300 times more stable** than oxyhemoglobin.
– Once formed, it prevents hemoglobin from binding to and transporting oxygen through the bloodstream, leading to cellular oxygen starvation (hypoxia) and potentially death.
प्रश्न 6. सिलिकॉन (Silicones) संश्लेषित ओर्गानो-सिलिकॉन बहुलक (polymers) होते हैं। इनमें कौन सी विशिष्ट दोहरावदार इकाइयाँ (repeating units) पाई जाती हैं, जो इन्हें जल-प्रतिकर्षी (hydrophobic) और अत्यधिक स्थायी बनाती हैं?
Q6. Silicones are synthetic organosilicon polymers. They are characterized by containing which of the following repeating units?
सही उत्तर: A) [-Si(R)₂-O-]n (डाईऐल्किलसिलोक्सेन इकाइयाँ)
Correct Answer: A) [-Si(R)₂-O-]n
स्पष्टीकरण: सिलिकॉन (Silicones) कृत्रिम बहुलक हैं जिनमें सिलिकॉन और ऑक्सीजन की एकांतर श्रृंखला होती है, जिस पर कार्बनिक ऐल्किल समूह (-R) जुड़े होते हैं।
– इनकी पुनरावृत्ति इकाई **[-Si(R)₂-O-]n** (डाईऐल्किलसिलोक्सेन) होती है।
– ऐल्किल समूहों की उपस्थिति इन्हें जल-प्रतिकर्षी (water-repellent / hydrophobic) प्रकृति प्रदान करती है। ये ऊष्मा, रसायनों और विद्युत के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं, अतः इनका उपयोग स्नेहक (lubricants) और सीलेंट बनाने में होता है।
– इनकी पुनरावृत्ति इकाई **[-Si(R)₂-O-]n** (डाईऐल्किलसिलोक्सेन) होती है।
– ऐल्किल समूहों की उपस्थिति इन्हें जल-प्रतिकर्षी (water-repellent / hydrophobic) प्रकृति प्रदान करती है। ये ऊष्मा, रसायनों और विद्युत के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं, अतः इनका उपयोग स्नेहक (lubricants) और सीलेंट बनाने में होता है।
Explanation: Silicones are synthetic organosilicon polymers with a repeating **[-Si(R)₂-O-]n** (dialkylsiloxane) backbone.
– The presence of hydrophobic organic alkyl groups (-R) surrounding the polar inorganic Si-O-Si chain makes them highly **water-repellent**.
– They possess high thermal stability, chemical resistance, and electrical insulation properties.
– The presence of hydrophobic organic alkyl groups (-R) surrounding the polar inorganic Si-O-Si chain makes them highly **water-repellent**.
– They possess high thermal stability, chemical resistance, and electrical insulation properties.
प्रश्न 7. नाइट्रोजन प्रकृति में द्विपरमाणुक गैस (N₂, जिसमें त्रि-आबंध उपस्थित होता है) के रूप में पाई जाती है, जबकि उसी समूह का फास्फोरस ठोस रूप (P₄, जिसमें एकल आबंध होते हैं) में पाया जाता है। इसका मुख्य कारण क्या है?
Q7. Nitrogen exists as a diatomic gas (N₂) containing a triple bond, whereas phosphorus exists as a tetraatomic solid (P₄) containing only single bonds. This is because:
सही उत्तर: B) नाइट्रोजन का छोटा आकार उसे मजबूत pπ – pπ बहु-आबंध (multiple bonds) बनाने की अनुमति देता है, जबकि फास्फोरस बड़ा होने के कारण ऐसा नहीं कर पाता
Correct Answer: B) Nitrogen’s small size allows effective pπ – pπ multiple bonding, whereas phosphorus cannot form stable pi bonds due to its larger size
स्पष्टीकरण: नाइट्रोजन का आकार बहुत छोटा होता है।
– छोटा आकार होने के कारण इसके 2p कक्षक पार्श्वीय रूप से अत्यधिक प्रभावी अतिव्यापन (lateral overlap) कर सकते हैं, जिससे मजबूत **pπ – pπ बहु-आबंध** (त्रि-आबंध: N≡N) बनता है।
– फास्फोरस का आकार बड़ा होता है, जिससे इसके बड़े 3p कक्षक प्रभावी रूप से पाई आबंध नहीं बना पाते। अतः फास्फोरस एकल आबंध (P-P) बनाकर P₄ चतुष्फलकीय अणु के रूप में पाया जाता है।
– छोटा आकार होने के कारण इसके 2p कक्षक पार्श्वीय रूप से अत्यधिक प्रभावी अतिव्यापन (lateral overlap) कर सकते हैं, जिससे मजबूत **pπ – pπ बहु-आबंध** (त्रि-आबंध: N≡N) बनता है।
– फास्फोरस का आकार बड़ा होता है, जिससे इसके बड़े 3p कक्षक प्रभावी रूप से पाई आबंध नहीं बना पाते। अतः फास्फोरस एकल आबंध (P-P) बनाकर P₄ चतुष्फलकीय अणु के रूप में पाया जाता है।
Explanation: Nitrogen is a second-period element with a small atomic size.
– Its small size enables effective lateral overlap of its compact 2p orbitals, forming a highly stable **pπ – pπ triple bond** (N≡N).
– Phosphorus is a third-period element with a larger atomic size. Its larger 3p orbitals cannot undergo effective lateral overlap to form stable pi bonds. Thus, phosphorus satisfies its valence by forming single covalent bonds (P-P) in a tetrahedral P₄ structure.
– Its small size enables effective lateral overlap of its compact 2p orbitals, forming a highly stable **pπ – pπ triple bond** (N≡N).
– Phosphorus is a third-period element with a larger atomic size. Its larger 3p orbitals cannot undergo effective lateral overlap to form stable pi bonds. Thus, phosphorus satisfies its valence by forming single covalent bonds (P-P) in a tetrahedral P₄ structure.
प्रश्न 8. समूह 15 के हाइड्राइडों (NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃, BiH₃) के **क्षारीय सामर्थ्य (Basic Strength)** का सही घटता हुआ क्रम क्या होगा?
Q8. The correct decreasing order of basic strength of hydrides of Group 15 elements is:
सही उत्तर: B) NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃
Correct Answer: B) NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃
स्पष्टीकरण: समूह 15 के सभी हाइड्राइडों के केंद्रीय परमाणु पर एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) होता है, जो इन्हें लुईस क्षार (Lewis bases) बनाता है।
– समूह में नीचे जाने पर केंद्रीय परमाणु का आकार लगातार बढ़ता है।
– आकार बढ़ने के कारण, एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म का घनत्व बड़े आयतन पर विसरित (diffuse) हो जाता है।
– इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाने से प्रोटॉन (H⁺) को इलेक्ट्रॉन दान करने की क्षमता घट जाती है।
– चूंकि नाइट्रोजन का आकार सबसे छोटा है, इस पर इलेक्ट्रॉन घनत्व सर्वाधिक होता है और यह सबसे प्रबल क्षार है। क्रम: **NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃**।
– समूह में नीचे जाने पर केंद्रीय परमाणु का आकार लगातार बढ़ता है।
– आकार बढ़ने के कारण, एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म का घनत्व बड़े आयतन पर विसरित (diffuse) हो जाता है।
– इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाने से प्रोटॉन (H⁺) को इलेक्ट्रॉन दान करने की क्षमता घट जाती है।
– चूंकि नाइट्रोजन का आकार सबसे छोटा है, इस पर इलेक्ट्रॉन घनत्व सर्वाधिक होता है और यह सबसे प्रबल क्षार है। क्रम: **NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃**।
Explanation: All Group 15 hydrides possess a lone pair of electrons on the central atom, behaving as Lewis bases.
– Down the group, the atomic size of the central atom increases.
– With larger sizes, the same lone pair of electrons gets diffused over a larger volume, significantly decreasing the electron density.
– Due to decreased electron density, the electron-donating capacity (basicity) decreases.
– Nitrogen has the smallest size, highest electron density, and is the strongest base. Order: **NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃**.
– Down the group, the atomic size of the central atom increases.
– With larger sizes, the same lone pair of electrons gets diffused over a larger volume, significantly decreasing the electron density.
– Due to decreased electron density, the electron-donating capacity (basicity) decreases.
– Nitrogen has the smallest size, highest electron density, and is the strongest base. Order: **NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ > BiH₃**.
प्रश्न 9. फास्फोरस के ऑक्सीअम्लों में से कौन सा अम्ल एक **उत्कृष्ट अपचायक (Strong Reducing Agent)** है, क्योंकि इसमें P-H आबंधों की संख्या सर्वाधिक होती है?
Q9. Out of the oxoacids of phosphorus, which of the following is a powerful reducing agent due to the presence of the maximum number of P-H bonds?
सही उत्तर: B) हाइपोफॉस्फोरस अम्ल (H₃PO₂) (दो P-H आबंध होने के कारण)
Correct Answer: B) Hypophosphorous acid (H₃PO₂)
स्पष्टीकरण: फास्फोरस के ऑक्सीअम्लों में अपचायक गुण (reducing property) सीधे **P-H आबंधों** की संख्या पर निर्भर करता है।
– **H₃PO₂ (हाइपोफॉस्फोरस अम्ल):** में दो P-H आबंध और एक P-OH आबंध होता है (यह सर्वाधिक प्रबल अपचायक है)।
– **H₃PO₃ (ऑर्थोफॉस्फोरस अम्ल):** में एक P-H आबंध और दो P-OH आबंध होते हैं (यह कम अपचायक है)।
– **H₃PO₄ (ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल):** में शून्य P-H आबंध होते हैं, अतः यह बिल्कुल अपचायक नहीं है।
– **H₃PO₂ (हाइपोफॉस्फोरस अम्ल):** में दो P-H आबंध और एक P-OH आबंध होता है (यह सर्वाधिक प्रबल अपचायक है)।
– **H₃PO₃ (ऑर्थोफॉस्फोरस अम्ल):** में एक P-H आबंध और दो P-OH आबंध होते हैं (यह कम अपचायक है)।
– **H₃PO₄ (ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल):** में शून्य P-H आबंध होते हैं, अतः यह बिल्कुल अपचायक नहीं है।
Explanation: The reducing character of phosphorus oxoacids depends on the presence of **P-H bonds**, which can easily release hydrogen:
– **H₃PO₂ (hypophosphorous acid):** Contains **two P-H bonds** and one P-OH bond (most powerful reducing agent).
– **H₃PO₃ (orthophosphorous acid):** Contains **one P-H bond** and two P-OH bonds.
– **H₃PO₄ (orthophosphoric acid):** Contains **zero P-H bonds** and is completely non-reducing.
– **H₃PO₂ (hypophosphorous acid):** Contains **two P-H bonds** and one P-OH bond (most powerful reducing agent).
– **H₃PO₃ (orthophosphorous acid):** Contains **one P-H bond** and two P-OH bonds.
– **H₃PO₄ (orthophosphoric acid):** Contains **zero P-H bonds** and is completely non-reducing.
प्रश्न 10. ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल (H₃PO₄) की क्षारकता (Basicity) कितनी होती है, अर्थात् इसके एक अणु से कितने आयननीय प्रोटॉन (H⁺) प्राप्त होते हैं?
Q10. The basicity (number of ionizable protons) of orthophosphoric acid (H₃PO₄) is:
सही उत्तर: C) त्रि-क्षारकीय (Tribasic – तीन OH समूह होने के कारण)
Correct Answer: C) Tribasic
स्पष्टीकरण: फास्फोरस के ऑक्सीअम्लों की क्षारकता (Basicity) केवल उन हाइड्रोजन परमाणुओं पर निर्भर करती है जो ऑक्सीजन के साथ सीधे जुड़े होते हैं (**P-OH आबंध**), क्योंकि केवल ये ही आयनित होकर H⁺ दे सकते हैं।
– **H₃PO₄ (ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल):** में तीन P-OH समूह होते हैं, अतः यह **त्रि-क्षारकीय (Tribasic)** है।
– **H₃PO₃:** में दो P-OH समूह होते हैं, अतः यह **द्वि-क्षारकीय (Dibasic)** है।
– **H₃PO₂:** में केवल एक P-OH समूह होता है, अतः यह **एक-क्षारकीय (Monobasic)** है।
– **H₃PO₄ (ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल):** में तीन P-OH समूह होते हैं, अतः यह **त्रि-क्षारकीय (Tribasic)** है।
– **H₃PO₃:** में दो P-OH समूह होते हैं, अतः यह **द्वि-क्षारकीय (Dibasic)** है।
– **H₃PO₂:** में केवल एक P-OH समूह होता है, अतः यह **एक-क्षारकीय (Monobasic)** है।
Explanation: The basicity of phosphorus oxoacids depends strictly on the number of ionizable hydrogens bonded to oxygen (**P-OH groups**), as only these can dissociate to release protons.
– **H₃PO₄:** Contains **three P-OH groups** → **Tribasic** (3 ionizable protons).
– **H₃PO₃:** Contains **two P-OH groups** → **Dibasic** (2 ionizable protons).
– **H₃PO₂:** Contains **one P-OH group** → **Monobasic** (1 ionizable proton).
– **H₃PO₄:** Contains **three P-OH groups** → **Tribasic** (3 ionizable protons).
– **H₃PO₃:** Contains **two P-OH groups** → **Dibasic** (2 ionizable protons).
– **H₃PO₂:** Contains **one P-OH group** → **Monobasic** (1 ionizable proton).
प्रश्न 11. नाइट्रेट परीक्षण के लिए प्रयुक्त होने वाले **”ब्राउन रिंग टेस्ट” (Brown Ring Test)** में बनने वाले भूरे रंग के जटिल संकुल (complex) का रासायनिक सूत्र क्या है?
Q11. In the qualitative test for nitrates, the characteristic “Brown Ring” is formed due to the coordination complex:
सही उत्तर: B) [Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺ (पेन्टाएक्वानाइट्रोसोनियमआयरन(I) आयन)
Correct Answer: B) [Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺
स्पष्टीकरण: नाइट्रेट आयन (NO₃⁻) की पहचान के लिए ब्राउन रिंग टेस्ट कराया जाता है:
– जलीय मिश्रण में ताजा बना FeSO₄ और परखनली की दीवार के सहारे धीरे-धीरे सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) मिलाया जाता है।
– आक्साइडों के संधि स्थल (junction) पर भूरे रंग की रिंग बनती है, जो **[Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺** संकुल के बनने के कारण होती है।
– इस संकुल में आयरन की ऑक्सीकरण संख्या **+1** होती है (NO यहाँ NO⁺ के रूप में होता है)।
– जलीय मिश्रण में ताजा बना FeSO₄ और परखनली की दीवार के सहारे धीरे-धीरे सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) मिलाया जाता है।
– आक्साइडों के संधि स्थल (junction) पर भूरे रंग की रिंग बनती है, जो **[Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺** संकुल के बनने के कारण होती है।
– इस संकुल में आयरन की ऑक्सीकरण संख्या **+1** होती है (NO यहाँ NO⁺ के रूप में होता है)।
Explanation: The brown ring test confirms the presence of nitrates (NO₃⁻).
– Addition of freshly prepared FeSO₄ followed by concentrated H₂SO₄ reduces nitrate to nitric oxide (NO).
– Nitric oxide coordinates with hydrated ferrous ions to form the brown ring complex **pentaaquanitrosyliron(I), [Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺** at the junction of the two layers. Iron exists in a rare **+1** oxidation state in this complex.
– Addition of freshly prepared FeSO₄ followed by concentrated H₂SO₄ reduces nitrate to nitric oxide (NO).
– Nitric oxide coordinates with hydrated ferrous ions to form the brown ring complex **pentaaquanitrosyliron(I), [Fe(H₂O)₅(NO)]²⁺** at the junction of the two layers. Iron exists in a rare **+1** oxidation state in this complex.
प्रश्न 12. ओजोन (O₃) गैस कमरे के सामान्य ताप पर एक **अत्यंत प्रबल ऑक्सीकारक (Powerful Oxidizing Agent)** की तरह व्यवहार करती है। इसका मुख्य रासायनिक कारण क्या है?
Q12. Ozone (O₃) behaves as a highly powerful oxidizing agent even at room temperature. This is primarily because:
सही उत्तर: B) यह आसानी से अपघटित होकर ‘नवजात ऑक्सीजन’ (nascent oxygen) मुक्त करती है (releases nascent oxygen)
Correct Answer: B) It undergoes thermodynamic decomposition easily to release highly reactive ‘nascent oxygen’
स्पष्टीकरण: ओजोन ऊष्मागतिकीय रूप से अस्थाई (thermodynamically unstable) होती है क्योंकि ऑक्सीजन से ओजोन बनना ऊष्माशोषी है।
– यह कमरे के ताप पर ही स्वतः अपघटित होकर आणविक ऑक्सीजन और अत्यधिक क्रियाशील **नवजात ऑक्सीजन (nascent oxygen – O)** मुक्त करती है:
O₃ → O₂ + O (नवजात ऑक्सीजन)
– इस नवजात ऑक्सीजन की अत्यंत उच्च क्रियाशीलता के कारण ओजोन एक बहुत ही प्रबल ऑक्सीकारक की तरह कार्य करती है (यह काले लेड सल्फाइड को सफेद लेड सल्फेट में ऑक्सीकृत कर देती है)।
– यह कमरे के ताप पर ही स्वतः अपघटित होकर आणविक ऑक्सीजन और अत्यधिक क्रियाशील **नवजात ऑक्सीजन (nascent oxygen – O)** मुक्त करती है:
O₃ → O₂ + O (नवजात ऑक्सीजन)
– इस नवजात ऑक्सीजन की अत्यंत उच्च क्रियाशीलता के कारण ओजोन एक बहुत ही प्रबल ऑक्सीकारक की तरह कार्य करती है (यह काले लेड सल्फाइड को सफेद लेड सल्फेट में ऑक्सीकृत कर देती है)।
Explanation: Ozone is thermodynamically unstable relative to oxygen and decomposes with a release of heat (ΔH is negative) and increase in entropy (ΔS is positive).
– It decomposes readily to liberate molecular oxygen and highly reactive **nascent oxygen (O)**:
O₃ → O₂ + O.
– Due to the ease with which it liberates nascent oxygen, ozone acts as a powerful oxidizing agent.
– It decomposes readily to liberate molecular oxygen and highly reactive **nascent oxygen (O)**:
O₃ → O₂ + O.
– Due to the ease with which it liberates nascent oxygen, ozone acts as a powerful oxidizing agent.
प्रश्न 13. सल्फर के ऑक्सीअम्लों में से किसे **”मार्शल अम्ल” (Marshall’s Acid)** कहा जाता है, जिसमें सल्फर की ऑक्सीकरण संख्या +6 होती है और एक परॉक्साइड लिंकेज पाया जाता है?
Q13. Which of the following oxoacids of sulfur is known as “Marshall’s Acid” (peroxodisulfuric acid)?
सही उत्तर: B) परऑक्सोडाइसल्फ्यूरिक अम्ल (H₂S₂O₈ – Marshall’s acid)
Correct Answer: B) Peroxodisulfuric acid (H₂S₂O₈)
स्पष्टीकरण: सल्फ्यूरिक अम्ल के विभिन्न ऑक्सीअम्लों के नाम निम्न हैं:
– **H₂S₂O₈ (परऑक्सोडाइसल्फ्यूरिक अम्ल):** इसे **मार्शल अम्ल (Marshall’s acid)** कहा जाता है। इसमें दो सल्फर परमाणुओं के बीच एक परॉक्साइड बंध (-O-O-) होता है।
– **H₂SO₅ (परऑक्सोमोनेसल्फ्यूरिक अम्ल):** इसे **कैरो अम्ल (Caro’s acid)** कहा जाता है। इसमें भी एक परॉक्साइड बंध होता है।
– **H₂S₂O₇ (पायरोसल्फ्यूरिक अम्ल):** इसे **ओलियम (Oleum)** कहा जाता है।
– **H₂S₂O₈ (परऑक्सोडाइसल्फ्यूरिक अम्ल):** इसे **मार्शल अम्ल (Marshall’s acid)** कहा जाता है। इसमें दो सल्फर परमाणुओं के बीच एक परॉक्साइड बंध (-O-O-) होता है।
– **H₂SO₅ (परऑक्सोमोनेसल्फ्यूरिक अम्ल):** इसे **कैरो अम्ल (Caro’s acid)** कहा जाता है। इसमें भी एक परॉक्साइड बंध होता है।
– **H₂S₂O₇ (पायरोसल्फ्यूरिक अम्ल):** इसे **ओलियम (Oleum)** कहा जाता है।
Explanation: Common names of sulfur oxoacids:
– **H₂S₂O₈ (peroxodisulfuric acid):** Known as **Marshall’s Acid**. It contains a peroxide bridge (-O-O-) linking the two sulfur atoms.
– **H₂SO₅ (peroxomonosulfuric acid):** Known as **Caro’s Acid**.
– **H₂S₂O₇ (pyrosulfuric acid):** Known as **Oleum** or fuming sulfuric acid.
– **H₂S₂O₈ (peroxodisulfuric acid):** Known as **Marshall’s Acid**. It contains a peroxide bridge (-O-O-) linking the two sulfur atoms.
– **H₂SO₅ (peroxomonosulfuric acid):** Known as **Caro’s Acid**.
– **H₂S₂O₇ (pyrosulfuric acid):** Known as **Oleum** or fuming sulfuric acid.
प्रश्न 14. ओलियम (Oleum / Fuming Sulfuric Acid) व्यावसायिक सल्फ्यूरिक अम्ल उद्योग का एक बहुत ही महत्वपूर्ण उत्पाद है। इसका सही रासायनिक सूत्र क्या होता है?
Q14. Oleum, also known as fuming sulfuric acid, is prepared by dissolving sulfur trioxide ($SO_3$) in concentrated sulfuric acid. Its chemical formula is:
सही उत्तर: B) H₂S₂O₇ (पायरोसल्फ्यूरिक अम्ल)
Correct Answer: B) H₂S₂O₇ (Pyrosulfuric acid)
स्पष्टीकरण: संपर्क विधि (Contact process) द्वारा सल्फ्यूरिक अम्ल बनाते समय, उत्पादित SO₃ गैस को सीधे जल में नहीं घोला जाता (क्योंकि यह अत्यधिक ऊष्माक्षेपी है और घना कोहरा बनाती है)।
– इसके बजाय, SO₃ को सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल (98% H₂SO₄) में अवशोषित कराया जाता है।
– इसके फलस्वरूप **ओलियम (fuming sulfuric acid)** प्राप्त होता है, जिसका रासायनिक नाम **पायरोसल्फ्यूरिक अम्ल** और सूत्र **H₂S₂O₇** होता है:
H₂SO₄ + SO₃ → H₂S₂O₇.
– इसके बजाय, SO₃ को सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल (98% H₂SO₄) में अवशोषित कराया जाता है।
– इसके फलस्वरूप **ओलियम (fuming sulfuric acid)** प्राप्त होता है, जिसका रासायनिक नाम **पायरोसल्फ्यूरिक अम्ल** और सूत्र **H₂S₂O₇** होता है:
H₂SO₄ + SO₃ → H₂S₂O₇.
Explanation: In the Contact process, sulfur trioxide (SO₃) gas is not dissolved directly in water because it forms a highly corrosive acid mist. Instead, SO₃ is absorbed in concentrated H₂SO₄ to yield **Oleum** (pyrosulfuric acid), having the chemical formula **H₂S₂O₇**:
H₂SO₄ + SO₃ → H₂S₂O₇.
H₂SO₄ + SO₃ → H₂S₂O₇.
प्रश्न 15. हैलोजन हाइड्रॉक्साइड अम्लों (हैलो अम्लों, HF, HCl, HBr, HI) के **अम्लीय सामर्थ्य (Acidic Strength)** का सही बढ़ता हुआ क्रम क्या होगा?
Q15. The correct increasing order of acidic strength of halogen hydracids is:
सही उत्तर: B) HF < HCl < HBr < HI
Correct Answer: B) HF < HCl < HBr < HI
स्पष्टीकरण: हैलोजन अम्लों की अम्लीयता H-X आबंध की ध्रुवीयता पर निर्भर नहीं करती, बल्कि मुख्य रूप से **आबंध वियोजन एन्थैल्पी (Bond Dissociation Enthalpy)** पर निर्भर करती है।
– समूह में नीचे जाने पर हैलोजन परमाणु का आकार बढ़ता है (F < Cl < Br < I)।
– आकार बढ़ने से H-X आबंध की लंबाई बढ़ती है, जिससे आबंध की ताकत (वियोजन एन्थैल्पी) बहुत कम हो जाती है।
– चूंकि H-I आबंध सबसे लंबा और सबसे कमजोर होता है, अतः यह जलीय विलयन में सबसे आसानी से प्रोटॉन (H⁺) दान कर देता है और सबसे प्रबल अम्ल है।
– HF में मजबूत आबंध होने के कारण यह सबसे दुर्बल अम्ल है। क्रम: **HF < HCl < HBr < HI**।
– समूह में नीचे जाने पर हैलोजन परमाणु का आकार बढ़ता है (F < Cl < Br < I)।
– आकार बढ़ने से H-X आबंध की लंबाई बढ़ती है, जिससे आबंध की ताकत (वियोजन एन्थैल्पी) बहुत कम हो जाती है।
– चूंकि H-I आबंध सबसे लंबा और सबसे कमजोर होता है, अतः यह जलीय विलयन में सबसे आसानी से प्रोटॉन (H⁺) दान कर देता है और सबसे प्रबल अम्ल है।
– HF में मजबूत आबंध होने के कारण यह सबसे दुर्बल अम्ल है। क्रम: **HF < HCl < HBr < HI**।
Explanation: The acidic strength of halogen hydracids is governed primarily by their **bond dissociation enthalpy** rather than electronegativity/polarity.
– Down the group, the atomic size of halogens increases (F < Cl < Br < I), which increases the H-X bond length.
– As bond length increases, bond strength decreases significantly.
– Since the H-I bond is the longest and weakest, it dissociates most easily in water to release H⁺ ions, making it the strongest acid. HF is the weakest due to its exceptionally strong bond. Order: **HF < HCl < HBr < HI**.
– Down the group, the atomic size of halogens increases (F < Cl < Br < I), which increases the H-X bond length.
– As bond length increases, bond strength decreases significantly.
– Since the H-I bond is the longest and weakest, it dissociates most easily in water to release H⁺ ions, making it the strongest acid. HF is the weakest due to its exceptionally strong bond. Order: **HF < HCl < HBr < HI**.
प्रश्न 16. फ्लोरीन अणु (F₂) की आबंध वियोजन एन्थैल्पी (Bond Dissociation Enthalpy) का मान क्लोरीन (Cl₂) की तुलना में अप्रत्याशित रूप से काफी कम होता है, क्यों?
Q16. The bond dissociation enthalpy of the fluorine molecule (F₂) is unexpectedly lower than that of chlorine (Cl₂). This is because of:
सही उत्तर: B) फ्लोरीन का अत्यंत छोटा आकार, जिसके कारण उसके एकाकी युग्मों के बीच तीव्र अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण होता है
Correct Answer: B) The extremely small size of fluorine, which causes high inter-electronic repulsion between the non-bonding lone pairs of the two fluorine atoms
स्पष्टीकरण: यह भी हैलोजन परिवार का एक बहुत ही महत्वपूर्ण अपवाद है:
– सामान्यतः आबंध की लंबाई बढ़ने से आबंध की ताकत घटनी चाहिए, अतः क्रम F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ होना चाहिए था।
– परन्तु **फ्लोरीन का आकार बहुत छोटा** होता है। छोटे आकार के कारण दोनों फ्लोरीन परमाणुओं के बीच की दूरी बहुत कम होती है।
– इसके फलस्वरूप, दोनों परमाणुओं पर उपस्थित गैर-आबंधी एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (non-bonding lone pairs, प्रत्येक पर 3) एक-दूसरे के अत्यंत समीप आ जाते हैं।
– इनके बीच लगने वाला तीव्र **अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण (inter-electronic repulsion)** आबंध को कमजोर बना देता है।
– अतः आबंध वियोजन ऊर्जा का वास्तविक क्रम: **Cl₂ > Br₂ > F₂ > I₂** होता है (F₂ तीसरे स्थान पर खिसक जाता है)।
– सामान्यतः आबंध की लंबाई बढ़ने से आबंध की ताकत घटनी चाहिए, अतः क्रम F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂ होना चाहिए था।
– परन्तु **फ्लोरीन का आकार बहुत छोटा** होता है। छोटे आकार के कारण दोनों फ्लोरीन परमाणुओं के बीच की दूरी बहुत कम होती है।
– इसके फलस्वरूप, दोनों परमाणुओं पर उपस्थित गैर-आबंधी एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (non-bonding lone pairs, प्रत्येक पर 3) एक-दूसरे के अत्यंत समीप आ जाते हैं।
– इनके बीच लगने वाला तीव्र **अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण (inter-electronic repulsion)** आबंध को कमजोर बना देता है।
– अतः आबंध वियोजन ऊर्जा का वास्तविक क्रम: **Cl₂ > Br₂ > F₂ > I₂** होता है (F₂ तीसरे स्थान पर खिसक जाता है)।
Explanation: Normally, bond strength decreases down a group as atomic size increases, so the expected order was F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂.
– However, **fluorine has an extremely small atomic size**, bringing the two nuclei very close.
– This extreme proximity causes intense **inter-electronic repulsion** between the three non-bonding lone pairs of electrons on each fluorine atom.
– This repulsion weakens the F-F covalent bond, making its dissociation enthalpy unexpectedly low, even lower than that of bromine. The actual order is: **Cl₂ > Br₂ > F₂ > I₂**.
– However, **fluorine has an extremely small atomic size**, bringing the two nuclei very close.
– This extreme proximity causes intense **inter-electronic repulsion** between the three non-bonding lone pairs of electrons on each fluorine atom.
– This repulsion weakens the F-F covalent bond, making its dissociation enthalpy unexpectedly low, even lower than that of bromine. The actual order is: **Cl₂ > Br₂ > F₂ > I₂**.
प्रश्न 17. वीएसईपीआर (VSEPR) सिद्धांत के अनुसार, अंतःहैलोजन यौगिक **क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड (ClF₃)** की संकरण अवस्था और आणविक आकृति क्रमशः क्या होती हैं?
Q17. According to VSEPR theory, the hybridization and molecular geometry of the interhalogen compound chlorine trifluoride (ClF₃) are respectively:
सही उत्तर: B) sp³d; बंकित T-आकार (Bent T-shape – दो एकाकी युग्म होने के कारण)
Correct Answer: B) sp³d; bent T-shape
स्पष्टीकरण: क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड (ClF₃) में:
– केंद्रीय क्लोरीन परमाणु के पास 7 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसमें 3 फ्लोरीन के साथ आबंध बनाते हैं।
– आबंधी युग्म = 3, एकाकी युग्म = (7 – 3) / 2 = 2।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 5 (संकरण = sp³d)।
– प्रतिकर्षण को न्यूनतम करने के लिए दोनों एकाकी युग्म निरक्षीय (equatorial) स्थितियों पर आ जाते हैं, जिससे इसकी वास्तविक आकृति विकृत या **बंकित T-आकार (Bent T-shape)** हो जाती है।
– केंद्रीय क्लोरीन परमाणु के पास 7 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसमें 3 फ्लोरीन के साथ आबंध बनाते हैं।
– आबंधी युग्म = 3, एकाकी युग्म = (7 – 3) / 2 = 2।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 5 (संकरण = sp³d)।
– प्रतिकर्षण को न्यूनतम करने के लिए दोनों एकाकी युग्म निरक्षीय (equatorial) स्थितियों पर आ जाते हैं, जिससे इसकी वास्तविक आकृति विकृत या **बंकित T-आकार (Bent T-shape)** हो जाती है।
Explanation: In ClF₃, the central chlorine atom (7 valence electrons) forms 3 single bonds with fluorine.
– Bond pairs = 3, Lone pairs = 2.
– Steric number = 5, which indicates sp³d hybridization.
– To minimize repulsions (lone pair-lone pair repulsion), the two lone pairs occupy equatorial positions of a trigonal bipyramidal framework, distorting the molecular shape into a **bent T-shape**.
– Bond pairs = 3, Lone pairs = 2.
– Steric number = 5, which indicates sp³d hybridization.
– To minimize repulsions (lone pair-lone pair repulsion), the two lone pairs occupy equatorial positions of a trigonal bipyramidal framework, distorting the molecular shape into a **bent T-shape**.
प्रश्न 18. अंतःहैलोजन यौगिक **आयोडीन हेप्टाफ्लोराइड (IF₇)** की संकरण अवस्था और आणविक ज्यामिति क्रमशः क्या होती हैं?
Q18. The hybridization and molecular geometry of the interhalogen compound iodine heptafluoride (IF₇) are respectively:
सही उत्तर: B) sp³d³; पंचकोणीय द्विपिरामिडीय (Pentagonal Bipyramidal)
Correct Answer: B) sp³d³; pentagonal bipyramidal
स्पष्टीकरण: आयोडीन हेप्टाफ्लोराइड (IF₇) में:
– केंद्रीय आयोडीन परमाणु के संयोजी कोश में 7 इलेक्ट्रॉन होते हैं और सातों फ्लोरीन के साथ एकल आबंध बनाते हैं।
– आबंधी युग्म = 7, एकाकी युग्म = 0।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 7 (संकरण = **sp³d³**)।
– इसकी ज्यामिति नियमित **पंचकोणीय द्विपिरामिडीय (Pentagonal Bipyramidal)** होती है, जिसमें 5 फ्लोरीन समतल पंचकोण पर (आबंध कोण = 72°) और 2 फ्लोरीन अक्षीय स्थिति पर (आबंध कोण = 90°) उपस्थित होते हैं।
– केंद्रीय आयोडीन परमाणु के संयोजी कोश में 7 इलेक्ट्रॉन होते हैं और सातों फ्लोरीन के साथ एकल आबंध बनाते हैं।
– आबंधी युग्म = 7, एकाकी युग्म = 0।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 7 (संकरण = **sp³d³**)।
– इसकी ज्यामिति नियमित **पंचकोणीय द्विपिरामिडीय (Pentagonal Bipyramidal)** होती है, जिसमें 5 फ्लोरीन समतल पंचकोण पर (आबंध कोण = 72°) और 2 फ्लोरीन अक्षीय स्थिति पर (आबंध कोण = 90°) उपस्थित होते हैं।
Explanation: In iodine heptafluoride (IF₇), the central iodine atom uses all of its 7 valence electrons to form single bonds with seven fluorine atoms.
– Bond pairs = 7, Lone pairs = 0.
– Steric number = 7, indicating **sp³d³** hybridization.
– The molecular geometry is a regular **pentagonal bipyramidal**, containing five equatorial fluorine atoms (bond angle 72°) and two axial fluorine atoms (bond angle 90°).
– Bond pairs = 7, Lone pairs = 0.
– Steric number = 7, indicating **sp³d³** hybridization.
– The molecular geometry is a regular **pentagonal bipyramidal**, containing five equatorial fluorine atoms (bond angle 72°) and two axial fluorine atoms (bond angle 90°).
प्रश्न 19. वीएसईपीआर सिद्धांत के अनुसार, उत्कृष्ट गैस यौगिक **जेनॉन डाइफ्लोराइड (XeF₂)** की संकरण अवस्था और आणविक आकृति क्रमशः क्या होती हैं?
Q19. According to VSEPR theory, the hybridization and molecular geometry of the noble gas compound xenon difluoride (XeF₂) are respectively:
सही उत्तर: B) sp³d; रैखिक (Linear – तीन एकाकी युग्म होने के कारण)
Correct Answer: B) sp³d; linear
स्पष्टीकरण: जेनॉन डाइफ्लोराइड (XeF₂) में:
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) फ्लोरीन के साथ 2 एकल आबंध बनाता है।
– आबंधी युग्म = 2, एकाकी युग्म = (8 – 2) / 2 = 3।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 5 (संकरण = sp³d)।
– तीन एकाकी युग्म (lone pairs) अधिक स्थान घेरने के कारण भूमध्यरेखीय (equatorial) स्थितियों पर आ जाते हैं, जिससे दोनों Xe-F आबंध अक्षीय स्थितियों पर सीधे रह जाते हैं।
– अतः इसकी वास्तविक आणविक आकृति **रैखिक (Linear)** होती है।
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) फ्लोरीन के साथ 2 एकल आबंध बनाता है।
– आबंधी युग्म = 2, एकाकी युग्म = (8 – 2) / 2 = 3।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 5 (संकरण = sp³d)।
– तीन एकाकी युग्म (lone pairs) अधिक स्थान घेरने के कारण भूमध्यरेखीय (equatorial) स्थितियों पर आ जाते हैं, जिससे दोनों Xe-F आबंध अक्षीय स्थितियों पर सीधे रह जाते हैं।
– अतः इसकी वास्तविक आणविक आकृति **रैखिक (Linear)** होती है।
Explanation: In xenon difluoride (XeF₂), the central xenon atom (8 valence electrons) forms 2 single covalent bonds.
– Bond pairs = 2, Lone pairs = 3.
– Steric number = 5, indicating sp³d hybridization.
– To minimize repulsion, the three bulky lone pairs occupy equatorial positions, forcing the two Xe-F bonds to locate axially in a straight line. Thus, the molecular geometry is **linear** (F-Xe-F angle is 180°).
– Bond pairs = 2, Lone pairs = 3.
– Steric number = 5, indicating sp³d hybridization.
– To minimize repulsion, the three bulky lone pairs occupy equatorial positions, forcing the two Xe-F bonds to locate axially in a straight line. Thus, the molecular geometry is **linear** (F-Xe-F angle is 180°).
प्रश्न 20. उत्कृष्ट गैस यौगिक **जेनॉन टेट्राफ्लोराइड (XeF₄)** की संकरण अवस्था और आणविक आकृति क्रमशः क्या होती हैं?
Q20. According to VSEPR theory, the hybridization and molecular geometry of xenon tetrafluoride (XeF₄) are respectively:
सही उत्तर: B) sp³d²; वर्ग समतलीय (Square Planar – दो एकाकी युग्म अक्षीय होने के कारण)
Correct Answer: B) sp³d²; square planar
स्पष्टीकरण: जेनॉन टेट्राफ्लोराइड (XeF₄) में:
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) फ्लोरीन के साथ 4 एकल आबंध बनाता है।
– आबंधी युग्म = 4, एकाकी युग्म = (8 – 4) / 2 = 2।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 6 (संकरण = sp³d²)।
– दोनों एकाकी युग्म (lone pairs) एक-दूसरे को न्यूनतम प्रतिकर्षित करने के लिए अक्षीय (axial) स्थितियों पर एक-दूसरे के विपरीत (180° पर) चले जाते हैं।
– चारों Xe-F आबंध एक ही समतल पर वर्ग के रूप में व्यवस्थित रहते हैं, अतः इसकी वास्तविक आकृति **वर्ग समतलीय (Square Planar)** होती है।
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) फ्लोरीन के साथ 4 एकल आबंध बनाता है।
– आबंधी युग्म = 4, एकाकी युग्म = (8 – 4) / 2 = 2।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 6 (संकरण = sp³d²)।
– दोनों एकाकी युग्म (lone pairs) एक-दूसरे को न्यूनतम प्रतिकर्षित करने के लिए अक्षीय (axial) स्थितियों पर एक-दूसरे के विपरीत (180° पर) चले जाते हैं।
– चारों Xe-F आबंध एक ही समतल पर वर्ग के रूप में व्यवस्थित रहते हैं, अतः इसकी वास्तविक आकृति **वर्ग समतलीय (Square Planar)** होती है।
Explanation: In xenon tetrafluoride (XeF₄), the central xenon atom has 8 valence electrons, forming 4 single bonds.
– Bond pairs = 4, Lone pairs = 2.
– Steric number = 6, indicating sp³d² hybridization.
– The two lone pairs position themselves axially opposite to each other (at 180°), minimizing lone pair-lone pair repulsions. This leaves the four fluorine atoms in a single plane, forming a stable **square planar** molecular shape.
– Bond pairs = 4, Lone pairs = 2.
– Steric number = 6, indicating sp³d² hybridization.
– The two lone pairs position themselves axially opposite to each other (at 180°), minimizing lone pair-lone pair repulsions. This leaves the four fluorine atoms in a single plane, forming a stable **square planar** molecular shape.
प्रश्न 21. उत्कृष्ट गैस यौगिक **जेनॉन ट्राइऑक्साइड (XeO₃)** की संकरण अवस्था और आणविक आकृति क्रमशः क्या होती हैं?
Q21. According to VSEPR theory, the hybridization and molecular geometry of the noble gas oxide xenon trioxide (XeO₃) are respectively:
सही उत्तर: B) sp³; पिरामिडीय (Pyramidal – एक एकाकी युग्म होने के कारण)
Correct Answer: B) sp³; pyramidal
स्पष्टीकरण: जेनॉन ट्राइऑक्साइड (XeO₃) में:
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) तीन ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ तीन द्वि-आबंध (double bonds) बनाता है।
– आबंधी युग्म (सिग्मा आबंध) = 3, एकाकी युग्म = (8 – 6) / 2 = 1।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 4 (संकरण = **sp³**)।
– एक एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण इसकी वास्तविक आकृति अमोनिया (NH₃) के समान ही **पिरामिडीय (Pyramidal)** हो जाती है।
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) तीन ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ तीन द्वि-आबंध (double bonds) बनाता है।
– आबंधी युग्म (सिग्मा आबंध) = 3, एकाकी युग्म = (8 – 6) / 2 = 1।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 4 (संकरण = **sp³**)।
– एक एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण इसकी वास्तविक आकृति अमोनिया (NH₃) के समान ही **पिरामिडीय (Pyramidal)** हो जाती है।
Explanation: In xenon trioxide (XeO₃), the central xenon atom forms three double bonds with oxygen atoms.
– Sigma bond pairs = 3, Lone pairs = 1 (calculated as (8 – 2 × 3) / 2 = 1).
– Steric number = 4 (sp³ hybridization).
– Due to the presence of one lone pair on a tetrahedral framework, the molecular geometry is **pyramidal** (isostructural with ammonia, NH₃).
– Sigma bond pairs = 3, Lone pairs = 1 (calculated as (8 – 2 × 3) / 2 = 1).
– Steric number = 4 (sp³ hybridization).
– Due to the presence of one lone pair on a tetrahedral framework, the molecular geometry is **pyramidal** (isostructural with ammonia, NH₃).
प्रश्न 22. उत्कृष्ट गैस यौगिक **जेनॉन ऑक्सीटेट्राफ्लोराइड (XeOF₄)** की संकरण अवस्था और आणविक आकृति क्रमशः क्या होती हैं?
Q22. According to VSEPR theory, the hybridization and molecular geometry of xenon oxytetrafluoride (XeOF₄) are respectively:
सही उत्तर: B) sp³d²; वर्ग पिरामिडीय (Square Pyramidal – एक एकाकी युग्म होने के कारण)
Correct Answer: B) sp³d²; square pyramidal
स्पष्टीकरण: जेनॉन ऑक्सीटेट्राफ्लोराइड (XeOF₄) में:
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) फ्लोरीन के साथ 4 एकल आबंध और ऑक्सीजन के साथ 1 द्वि-आबंध बनाता है।
– आबंधी युग्म (सिग्मा आबंध) = 5 (4 Xe-F + 1 Xe=O), एकाकी युग्म = (8 – 4 – 2) / 2 = 1।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 6 (संकरण = sp³d²)।
– एक एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण, इसकी अष्टफलकीय कक्षक ज्यामिति विकृत होकर **वर्ग पिरामिडीय (Square Pyramidal)** आकृति में बदल जाती है।
– केंद्रीय जेनॉन परमाणु (संयोजी इलेक्ट्रॉन = 8) फ्लोरीन के साथ 4 एकल आबंध और ऑक्सीजन के साथ 1 द्वि-आबंध बनाता है।
– आबंधी युग्म (सिग्मा आबंध) = 5 (4 Xe-F + 1 Xe=O), एकाकी युग्म = (8 – 4 – 2) / 2 = 1।
– कुल इलेक्ट्रॉन युग्म = 6 (संकरण = sp³d²)।
– एक एकाकी युग्म की उपस्थिति के कारण, इसकी अष्टफलकीय कक्षक ज्यामिति विकृत होकर **वर्ग पिरामिडीय (Square Pyramidal)** आकृति में बदल जाती है।
Explanation: In XeOF₄, the central xenon atom has 8 valence electrons, forming 4 single bonds with F and 1 double bond with O.
– Sigma bond pairs = 5, Lone pairs = 1.
– Steric number = 6, indicating sp³d² hybridization.
– With 1 lone pair on an octahedral geometry, the molecular shape distorts to **square pyramidal** (with the oxygen atom and lone pair occupying trans axial positions to minimize repulsions).
– Sigma bond pairs = 5, Lone pairs = 1.
– Steric number = 6, indicating sp³d² hybridization.
– With 1 lone pair on an octahedral geometry, the molecular shape distorts to **square pyramidal** (with the oxygen atom and lone pair occupying trans axial positions to minimize repulsions).
प्रश्न 23. क्लोरीन गैस का नमी की उपस्थिति में **विरंजन क्रिया (Bleaching Action)** का स्वभाव कैसा होता है, जो रंगीन फूलों/कपड़ों को हमेशा के लिए रंगहीन कर देता है?
Q23. The bleaching action of chlorine gas in the presence of moisture is permanent and occurs due to:
सही उत्तर: B) ऑक्सीकरण प्रक्रम (Oxidation process – नवजात ऑक्सीजन मुक्त होने के कारण)
Correct Answer: B) Oxidation process
स्पष्टीकरण: क्लोरीन जल के साथ मिलकर हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और अस्थाई हाइपोक्लोरस अम्ल बनाती है, जो तुरंत अपघटित होकर नवजात ऑक्सीजन (nascent oxygen) देता है।
समीकरण: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO
HClO → HCl + [O] (नवजात ऑक्सीजन)
– यह नवजात ऑक्सीजन रंगीन कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकृत करके उन्हें स्थायी रूप से रंगहीन (bleached) कर देती है:
रंगीन पदार्थ + [O] → रंगहीन पदार्थ।
– चूंकि यह विरंजन **ऑक्सीकरण** द्वारा होता है, अतः यह स्थायी (permanent) होता है। (जबकि SO₂ का विरंजन अपचयन द्वारा होता है, जो वायु में ऑक्सीकृत होकर पुनः रंगीन हो जाता है)।
समीकरण: Cl₂ + H₂O → HCl + HClO
HClO → HCl + [O] (नवजात ऑक्सीजन)
– यह नवजात ऑक्सीजन रंगीन कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकृत करके उन्हें स्थायी रूप से रंगहीन (bleached) कर देती है:
रंगीन पदार्थ + [O] → रंगहीन पदार्थ।
– चूंकि यह विरंजन **ऑक्सीकरण** द्वारा होता है, अतः यह स्थायी (permanent) होता है। (जबकि SO₂ का विरंजन अपचयन द्वारा होता है, जो वायु में ऑक्सीकृत होकर पुनः रंगीन हो जाता है)।
Explanation: In the presence of moisture, chlorine reacts to form hydrochloric acid and unstable hypochlorous acid, which decomposes to release highly reactive **nascent oxygen**:
Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → HCl + [O].
– This nascent oxygen oxidizes the colored organic matter of flowers or dyes to colorless substances:
Colored matter + [O] → Colorless matter.
– Because this bleaching occurs via **oxidation**, the effect is permanent. (In contrast, SO₂ bleaches via reduction, which is temporary as the air re-oxidizes the color back).
Cl₂ + H₂O → HCl + HClO → HCl + [O].
– This nascent oxygen oxidizes the colored organic matter of flowers or dyes to colorless substances:
Colored matter + [O] → Colorless matter.
– Because this bleaching occurs via **oxidation**, the effect is permanent. (In contrast, SO₂ bleaches via reduction, which is temporary as the air re-oxidizes the color back).
प्रश्न 24. समुद्री गोताखोरों (Scuba Divers) के श्वसन उपकरणों में ऑक्सीजन गैस को तनु करने के लिए नाइट्रोजन के स्थान पर **हीलियम (He)** गैस का उपयोग क्यों किया जाता है?
Q24. Helium (He) is preferred over Nitrogen (N₂) to dilute oxygen in the breathing apparatus of scuba divers because:
सही उत्तर: B) हीलियम की रक्त/तरलों में विलेयता नाइट्रोजन की तुलना में अत्यंत कम होती है, जिससे ‘बेंड्स’ (painful bends) से बचाव होता है (low solubility of He in blood)
Correct Answer: B) Helium has exceptionally low solubility in blood and lipids under high pressure, preventing painful “bends” when divers ascend
स्पष्टीकरण: गहरे समुद्र में गोताखोरी करते समय उच्च दाब के कारण हवा की गैसें (विशेषकर नाइट्रोजन) रक्त में अत्यधिक विलेय हो जाती हैं।
– जब गोताखोर सतह पर वापस आता है, तो दाब तेजी से घटता है, जिससे घुली हुई नाइट्रोजन गैस बुलबुलों के रूप में रक्त वाहिकाओं में बाहर निकलने लगती है। यह स्थिति अत्यंत दर्दनाक और जानलेवा होती है, जिसे **’बेंड्स’ (Bends / Caisson disease)** कहते हैं।
– हीलियम (He) का आकार बहुत छोटा होने के कारण इसकी रक्त में विलेयता अत्यंत कम होती है। इसलिए श्वसन सिलेंडरों में 11.7% He, 56.2% N₂ और 32.1% O₂ का मिश्रण प्रयुक्त किया जाता है, जो बेंड्स की समस्या को पूरी तरह रोक देता है।
– जब गोताखोर सतह पर वापस आता है, तो दाब तेजी से घटता है, जिससे घुली हुई नाइट्रोजन गैस बुलबुलों के रूप में रक्त वाहिकाओं में बाहर निकलने लगती है। यह स्थिति अत्यंत दर्दनाक और जानलेवा होती है, जिसे **’बेंड्स’ (Bends / Caisson disease)** कहते हैं।
– हीलियम (He) का आकार बहुत छोटा होने के कारण इसकी रक्त में विलेयता अत्यंत कम होती है। इसलिए श्वसन सिलेंडरों में 11.7% He, 56.2% N₂ और 32.1% O₂ का मिश्रण प्रयुक्त किया जाता है, जो बेंड्स की समस्या को पूरी तरह रोक देता है।
Explanation: Under high hydrostatic pressure deep underwater, gases dissolve in blood significantly. When scuba divers ascend, the pressure decreases rapidly, releasing dissolved gases.
– If Nitrogen is used, it forms painful nitrogen bubbles in the bloodstream, a clinical hazard known as **”the bends”** (decompression sickness).
– **Helium** is used to dilute oxygen because it has **exceptionally low solubility in blood and body fluids** even under high pressure. Thus, it does not form bubbles upon rapid decompression, preventing bends.
– If Nitrogen is used, it forms painful nitrogen bubbles in the bloodstream, a clinical hazard known as **”the bends”** (decompression sickness).
– **Helium** is used to dilute oxygen because it has **exceptionally low solubility in blood and body fluids** even under high pressure. Thus, it does not form bubbles upon rapid decompression, preventing bends.
प्रश्न 25. कॉपर धातु की सांद्र नाइट्रिक अम्ल (conc. HNO₃) के साथ होने वाली अभिक्रिया से मुख्य रूप से कौन सी नाइट्रोजन ऑक्साइड गैस उत्पन्न होती है?
Q25. The reaction of copper metal with concentrated nitric acid (conc. HNO₃) yields which of the following nitrogen oxide gases?
सही उत्तर: B) नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂ – लाल-भूरे रंग की गैस)
Correct Answer: B) Nitrogen dioxide (NO₂)
स्पष्टीकरण: सांद्रता के आधार पर तांबे की नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रियाएं बहुत महत्वपूर्ण हैं:
– **तनु HNO₃ के साथ:** तांबा रंगहीन नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) गैस देता है:
3Cu + 8HNO₃(dilute) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.
– **सांद्र HNO₃ के साथ:** तांबा भूरे रंग की नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) गैस देता है:
Cu + 4HNO₃(conc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
– **तनु HNO₃ के साथ:** तांबा रंगहीन नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) गैस देता है:
3Cu + 8HNO₃(dilute) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.
– **सांद्र HNO₃ के साथ:** तांबा भूरे रंग की नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO₂) गैस देता है:
Cu + 4HNO₃(conc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
Explanation: Copper reacts differently depending on the concentration of nitric acid:
– **With dilute HNO₃:** Copper yields nitric oxide (NO) gas: 3Cu + 8HNO₃(dil) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.
– **With concentrated HNO₃:** Copper yields reddish-brown nitrogen dioxide (**NO₂**) gas: Cu + 4HNO₃(conc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
– **With dilute HNO₃:** Copper yields nitric oxide (NO) gas: 3Cu + 8HNO₃(dil) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.
– **With concentrated HNO₃:** Copper yields reddish-brown nitrogen dioxide (**NO₂**) gas: Cu + 4HNO₃(conc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.