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Inorganic Chemistry अकार्बनिक रसायन (Inorganic Chemistry)

Applications of VSEPR Theory VSEPR सिद्धांत के अनुप्रयोग (Applications of VSEPR Theory)

The Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) theory predicts the three-dimensional geometry of molecules based on minimizing electrostatic repulsion between valence electron pairs. It assumes that electron pairs arrange themselves around a central atom to remain as far apart as possible. संयोजकता कोश इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण (VSEPR) सिद्धांत संयोजी इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण को कम करके अणुओं की त्रि-आयामी ज्यामिति की भविष्यवाणी करता है। यह मानता है कि इलेक्ट्रॉन युग्म केंद्रीय परमाणु के चारों ओर इस प्रकार व्यवस्थित होते हैं कि वे एक-दूसरे से यथासंभव दूर रहें।

UP PGT Chemistry Subject Code 02 B.Sc. / M.Sc. Level

Valence Shell Electron Pair Repulsion Postulates संयोजकता कोश इलेक्ट्रॉन युग्म प्रतिकर्षण के अभिगृहीत (Postulates)

  • Electron pairs in the valence shell of a central atom repel one another and tend to stay as far apart as possible.
  • Repulsive interactions follow the order: Lone pair-Lone pair (lp-lp) > Lone pair-Bond pair (lp-bp) > Bond pair-Bond pair (bp-bp).
  • A double bond occupies more space than a single bond, and a triple bond occupies more space than a double bond.
  • Resonance structures often yield equivalent bond angles and identical molecular geometries.
  • केंद्रीय परमाणु के संयोजकता कोश में इलेक्ट्रॉन युग्म एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं और यथासंभव दूर रहने का प्रयास करते हैं।
  • प्रतिकर्षण का क्रम इस प्रकार है: एकाकी युग्म-एकाकी युग्म (lp-lp) > एकाकी युग्म-आबंध युग्म (lp-bp) > आबंध युग्म-आबंध युग्म (bp-bp)।
  • एक द्वि-आबंध (double bond) एकल आबंध की तुलना में अधिक स्थान घेरता है, और एक त्रि-आबंध (triple bond) द्वि-आबंध से अधिक स्थान घेरता है।
  • अनुनाद संरचनाएं (Resonance structures) अक्सर समान आबंध कोण और समान आणविक ज्यामिति प्रदान करती हैं।

Molecular Geometry and Bond Angle Modifications आणविक ज्यामिति और आबंध कोण में परिवर्तन

  • Molecules with steric number 4 and no lone pairs adopt a regular tetrahedral geometry with a bond angle of 109.5° (e.g., CH4).
  • Presence of lone pairs distorts ideal geometries; for example, NH3 has a trigonal pyramidal shape with a bond angle of 107°.
  • Water (H2O) contains two lone pairs, resulting in a bent shape and a compressed bond angle of 104.5°.
  • Trigonal bipyramidal geometries place lone pairs in equatorial positions to minimize 90° repulsions (e.g., SF4).
  • 4 के स्टेरिक नंबर (Steric number) और बिना किसी एकाकी युग्म वाले अणु 109.5° के आबंध कोण के साथ नियमित चतुष्फलकीय (tetrahedral) ज्यामिति अपनाते हैं (उदाहरण: CH4)।
  • एकाकी युग्मों की उपस्थिति आदर्श ज्यामिति को विकृत कर देती है; उदाहरण के लिए, NH3 में 107° के आबंध कोण के साथ त्रिकोणीय पिरामिडीय (trigonal pyramidal) आकार होता है।
  • जल (H2O) में दो एकाकी युग्म होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप यह मुड़ा हुआ (bent) आकार लेता है और आबंध कोण घटकर 104.5° हो जाता है।
  • त्रिकोणीय द्वि-पिरामिडीय (trigonal bipyramidal) ज्यामिति में 90° के प्रतिकर्षण को कम करने के लिए एकाकी युग्मों को भूमध्यरेखीय (equatorial) स्थितियों में रखा जाता है (उदाहरण: SF4)।

Bent's Rule and Hybridization Effects बेंट का नियम (Bent's Rule) और संकरण प्रभाव

  • Bent's rule states that more electronegative substituents preferentially concentrate in hybrid orbitals with lesser s-character.
  • Terminal atoms with lower electronegativity direct more s-character toward equatorial bonds in trigonal bipyramidal structures.
  • Molecules containing d-orbitals in their valence shell expand their coordination number beyond the octet rule (hypervalent molecules like PF5 and SF6).
  • बेंट का नियम बताता है कि अधिक विद्युत ऋणात्मक (electronegative) प्रतिस्थापी प्राथमिकता के साथ उन संकरित कक्षकों में केंद्रित होते हैं जिनमें s-लक्षण (s-character) कम होता है।
  • कम विद्युत ऋणात्मकता वाले टर्मिनल परमाणु त्रिकोणीय द्वि-पिरामिडीय संरचनाओं में भूमध्यरेखीय आबंधों की ओर अधिक s-लक्षण निर्देशित करते हैं।
  • जिन अणुओं के संयोजकता कोश में d-कक्षक होते हैं, वे अष्टक नियम (octet rule) से परे अपनी समन्वय संख्या का विस्तार करते हैं (हाइपरवैलेंट अणु जैसे PF5 और SF6)।
📐 Key Formulas & Equations 📐 महत्वपूर्ण सूत्र एवं समीकरण
Valence Electron Calculation संयोजी इलेक्ट्रॉन गणना (Valence Electron Calculation)
V = 12 (Vc + M - C + A)
Conditions: Vc = valence electrons of central atom, M = monovalent atoms, C = cation charge, A = anion charge
शर्तें: Vc = केंद्रीय परमाणु के संयोजी इलेक्ट्रॉन, M = एकसंयोजी परमाणु, C = धनायन आवेश, A = ऋणायन आवेश
इकाइयाँ: कोई इकाई नहीं
Lone Pair Calculation एकाकी युग्म गणना (Lone Pair Calculation)
LP = Steric Number - Bonded Atoms
Conditions: Applied after determining total electron pairs and sigma bonds
शर्तें: कुल इलेक्ट्रॉन युग्मों और सिग्मा आबंधों के निर्धारण के बाद लागू
इकाइयाँ: कोई इकाई नहीं
Bent's Rule Electronegativity Relation बेंट के नियम का विद्युत ऋणात्मकता संबंध (Bent's Rule Electronegativity Relation)
% s-character ∝ 1Electronegativity of substituent
Conditions: Applies to hybridized orbitals in molecules with mixed substituents
शर्तें: मिश्रित प्रतिस्थापियों वाले अणुओं में संकरित कक्षकों पर लागू
इकाइयाँ: कोई इकाई नहीं
Steric Number Formula स्टेरिक नंबर सूत्र (Steric Number Formula)
SN = Number of σ -bonds + Number of lone pairs on central atom
Conditions: Applicable to covalent molecules and polyatomic ions
शर्तें: सहसंयोजक अणुओं और बहुपरमाणुक आयनों पर लागू
इकाइयाँ: कोई इकाई नहीं
⚠️ Important Exceptions & Anomalies ⚠️ महत्वपूर्ण अपवाद एवं विसंगतियाँ
Exceptionअपवाद Molecules with lone pairs on the central atom always exhibit distorted bond angles.केंद्रीय परमाणु पर एकाकी युग्म वाले अणु हमेशा विकृत आबंध कोण प्रदर्शित करते हैं।

Observation: Some extended aromatic or solid-state networks show regular geometry despite lone pairs due to crystal packing forces. — Intermolecular lattice energies and packing efficiency override isolated gas-phase molecular repulsion forces. प्रेक्षण: कुछ विस्तारित सुगंधित (aromatic) या ठोस-अवस्था नेटवर्क क्रिस्टल पैकिंग बलों के कारण एकाकी युग्मों के बावजूद नियमित ज्यामिति दिखाते हैं। अंतर-आणविक जालक ऊर्जा और पैकिंग दक्षता अलग-थलग गैस-चरण आणविक प्रतिकर्षण बलों पर हावी हो जाती है।

Exceptionअपवाद Electronegative substituents always decrease bond angles by pulling bonding electron pairs closer to themselves.विद्युत ऋणात्मक प्रतिस्थापी हमेशा आबंध इलेक्ट्रॉन युग्मों को अपनी ओर खींचकर आबंध कोण को कम करते हैं।

Observation: In F2O, the bond angle (103°) is slightly larger than in H2O (104.5°) despite fluorine being more electronegative than hydrogen. — Strong lone pair-lone pair repulsion between the highly electronegative fluorine atoms forces the F-F distance wider, expanding the angle. प्रेक्षण: F2O में, आबंध कोण (103°) H2O (104.5°) की तुलना में थोड़ा बड़ा है, भले ही फ्लोरीन हाइड्रोजन से अधिक विद्युत ऋणात्मक है। अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक फ्लोरीन परमाणुओं के बीच मजबूत एकाकी युग्म-एकाकी युग्म प्रतिकर्षण F-F दूरी को चौड़ा कर देता है, जिससे कोण बढ़ जाता है।

💡 Shortcuts & Memory Aids 💡 शॉर्टकट एवं स्मरणीय सूत्र
Steric Number Rule for Hybridizationसंकरण के लिए स्टेरिक नंबर नियम
SN = 2(→sp), 3(→sp2), 4(→sp3), 5(→sp3d), 6(→sp3d2)

Application: Quickly determine the hybridization of the central atom by summing sigma bonds and lone pairs. अनुप्रयोग: सिग्मा आबंधों और एकाकी युग्मों को जोड़कर केंद्रीय परमाणु का संकरण तुरंत निर्धारित करें।

Lone Pair Shortcutएकाकी युग्म शॉर्टकट
LP = Group valence electrons + Monovalent atoms ± Charge2 - Bonded atoms

Application: Instantly calculate lone pairs without drawing Lewis structures. अनुप्रयोग: लुईस संरचना बनाए बिना तुरंत एकाकी युग्मों की गणना करें।

Seesaw vs T-shape Identificationसीसॉ (Seesaw) बनाम टी-आकार (T-shape) पहचान
SN 5 with 1 LP = Seesaw; SN 5 with 2 LPs = T-shape; SN 5 with 3 LPs = Linear

Application: Rapidly classify halogen fluorides (e.g., ClF3, BrF5) in exam questions. अनुप्रयोग: परीक्षा प्रश्नों में हैलोजन फ्लोराइड्स (जैसे ClF3, BrF5) को तेजी से वर्गीकृत करें।

⚖️ Comparison of VSEPR Geometries for Steric Number 5 and 6 ⚖️ स्टेरिक नंबर 5 और 6 के लिए VSEPR ज्यामिति की तुलना
Steric Numberस्टेरिक नंबरLone Pairsएकाकी युग्मMolecular Geometryआणविक ज्यामितिExampleउदाहरण
5500Trigonal Bipyramidalत्रिकोणीय द्वि-पिरामिडीयPCl5PCl5
5511SeesawसीसॉSF4SF4
5522T-shapedटी-आकारClF3ClF3
5533LinearरैखिकXeF2XeF2
6600Octahedralअष्टफलकीयSF6SF6
6611Square Pyramidalवर्ग पिरामिडीयIF5IF5
6622Square Planarवर्ग समतलीयXeF4XeF4
🎯 Key Exam Points 🎯 महत्वपूर्ण परीक्षा बिंदु (Key Exam Points)
  • The ideal bond angle in a tetrahedral geometry is 109.5°.
  • Water (H2O) has two lone pairs and a bond angle of 104.5°.
  • Ammonia (NH3) has one lone pair and a pyramidal geometry with a bond angle of 107°.
  • Xenon difluoride (XeF2) has a linear geometry with three equatorial lone pairs.
  • Sulfur hexafluoride (SF6) exhibits an octahedral geometry with a steric number of 6.
  • Repulsion forces follow the order: lp-lp > lp-bp > bp-bp.
  • चतुष्फलकीय ज्यामिति में आदर्श आबंध कोण 109.5° होता है।
  • जल (H2O) में दो एकाकी युग्म होते हैं और आबंध कोण 104.5° होता है।
  • अमोनिया (NH3) में एक एकाकी युग्म होता है और 107° के आबंध कोण के साथ पिरामिडीय ज्यामिति होती है।
  • जेनॉन डाइफ्लोराइड (XeF2) में तीन भूमध्यरेखीय एकाकी युग्मों के साथ रैखिक ज्यामिति होती है।
  • सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) 6 के स्टेरिक नंबर के साथ अष्टफलकीय ज्यामिति प्रदर्शित करता है।
  • प्रतिकर्षण बल का क्रम: lp-lp > lp-bp > bp-bp होता है।
🚫 Common Errors & Confusions 🚫 सामान्य भ्रांतियाँ एवं त्रुटियाँ (Common Errors)
  • Mistaking total electron pairs for lone pairs when determining molecular shape; always subtract sigma bonds from the steric number.
  • Assuming multiple bonds count as multiple steric units; a double or triple bond counts as only one region of electron density.
  • Forgetting to account for ionic charge when calculating valence electrons for polyatomic ions like [PtCl4]2-.
  • Confusing electron geometry with molecular geometry when lone pairs are present.
  • आणविक आकार निर्धारित करते समय कुल इलेक्ट्रॉन युग्मों को एकाकी युग्म समझ लेना; हमेशा स्टेरिक नंबर से सिग्मा आबंधों को घटाएं।
  • यह मान लेना कि बहु-आबंध कई स्टेरिक इकाइयों के रूप में गिने जाते हैं; एक द्वि या त्रि-आबंध इलेक्ट्रॉन घनत्व के केवल एक क्षेत्र के रूप में गिना जाता है।
  • [PtCl4]2- जैसे बहुपरमाणुक आयनों के लिए संयोजी इलेक्ट्रॉनों की गणना करते समय आयनिक आवेश को भूल जाना।
  • एकाकी युग्म मौजूद होने पर इलेक्ट्रॉन ज्यामिति को आणविक ज्यामिति के साथ भ्रमित करना।