उत्तर

मेथेन के क्लोरीनन के दौरान एथेन के निर्माण को समझने के लिए, हम इस प्रक्रिया को कई मुख्य चरणों में विभाजित कर सकते हैं: प्रारंभना, प्रसार और समाप्ति। यहां एक चरण-दर-चरण समझाना है:

चरण 1: प्रारंभना

क्लोरीनन प्रक्रिया आरंभना चरण से शुरू होती है, जहां क्लोरीन गैस $\left(\mathrm{Cl}_2\right)$ ऊर्जा (आमतौर पर गर्मी या प्रकाश, जिसे Hv के रूप में प्रस्तुत किया जाता है) के अधीन होती है। इस ऊर्जा के कारण $ \mathrm{Cl}-\mathrm{Cl}$ बंध एक प्रक्रिया के माध्यम से टूट जाती है जिसे समान विखंडन कहा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप दो क्लोरीन मुक्त मुक्त रेडिकल $(\mathrm{Cl} \bullet)$ के निर्माण होता है।

चरण 2: प्रसार

प्रसार चरण में, एक क्लोरीन मुक्त रेडिकल $(\mathrm{Cl} \cdot)$ मेथेन $\left(\mathrm{CH}_4\right)$ के साथ अभिक्रिया करता है। क्लोरीन रेडिकल मेथेन से एक हाइड्रोजन परमाणु छीन लेता है, जिसके परिणामस्वरूप मेथिल रेडिकल $\left(\mathrm{CH}_3 \bullet\right)$ और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) के निर्माण होता है।

अभिक्रिया:

$ \mathrm{Cl} \bullet+\mathrm{CH}_4 \rightarrow \mathrm{CH}_3 \bullet+\mathrm{HCl} $

नए रूप में बने मेथिल रेडिकल $\left(\mathrm{CH}_3 \bullet\right)$ अब एक अन्य क्लोरीन अणु के साथ अभिक्रिया कर सकते हैं। मेथिल रेडिकल एक अन्य $ \mathrm{Cl}_2$ अणु के साथ अभिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप क्लोरोमेथेन $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{Cl}\right)$ के निर्माण और एक अन्य क्लोरीन रेडिकल के पुनर्निर्माण होता है।

अभिक्रिया:

$ \mathrm{CH}_3 \bullet+\mathrm{Cl}_2 \rightarrow \mathrm{CH}_3 \mathrm{Cl}+\mathrm{Cl} \bullet $

चरण 3: एथेन के निर्माण

एथेन $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6\right)$ के निर्माण को समझने के लिए समाप्ति चरण में ध्यान देना महत्वपूर्ण है। यदि दो मेथिल रेडिकल $\left(\mathrm{CH}_3 \bullet\right)$ टकराएं, तो वे एथेन के निर्माण के लिए संयोजित हो सकते हैं।

अभिक्रिया:

$ \mathrm{CH}_3 \bullet+\mathrm{CH}_3 \bullet \rightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6

$

चरण 4: समापन

समापन के चरण में, मुक्त रadicals स्थायी उत्पादों में संयोजित होते हैं। विभिन्न संयोजन हो सकते हैं, जिनमें से कुछ निम्नलिखित हैं: दो मेथिल रadicals एथेन $\left(\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_6\right)$ बनाते हैं। एक क्लोरीन रadical एक मेथिल रadical के साथ संयोजित होकर क्लोरोमेथेन $\left(\mathrm{CH}_3 \mathrm{Cl}\right)$ बनाता है। दो क्लोरीन रadicals पुनः संयोजित होकर क्लोरीन गैस $\left(\mathrm{Cl}_2\right)$ बनाते हैं।

उत्तर

(a) $CH3CH=C(CH3)2$

यौगिक का IUPAC नाम : 2-मेथिलब्यूट-2-ईन

(b) ${C} H_2={C} H-{C} \equiv {C}-{C} H_3$

यौगिक का IUPAC नाम : पेन-1-ईन-3-इन

(c)

यौगिक का IUPAC नाम : 1,3-ब्यूटाडाइईन या ब्यूटा-1,3-डाइईन

(d)

यौगिक का IUPAC नाम :1-(ब्यूट-3-एनिल)बेंजीन

(e)

यौगिक का IUPAC नाम : 2-मेथिल फेनॉल

(f)

यौगिक का IUPAC नाम :5-(2-मेथिलप्रोपिल)-डेकेन

(g)

$CH_3-CH=CH-CH_2-CH=CH-\underset{\large{C_2H_5}}{\underset{|\quad}{CH}}-CH_2-CH=CH_2$

यौगिक का IUPAC नाम : 4-एथिलडेका-1,5,8-ट्राइईन

उत्तर

(a) $C_4 H_8$ के एक एकल बंध के साथ संभावित संरचनात्मक समावयवी निम्नलिखित हैं :

(I) $ H_2 {C}= {C} H -{C} H_2-{C} H_3 $

(II) ${C} H_3-{C} H={C} H-{C} H_3$

(III) ${C} H_2=\underset{CH_3}{\underset{\text{|}}C}-{C} H_3$

ऊपर दिए गए यौगिकों के IUPAC नाम निम्नलिखित हैं :

यौगिक (I) का नाम ब्यूट-1-ईन है,

यौगिक (II) का नाम ब्यूट-2-ईन है, और

यौगिक (III) का नाम 2-मेथिलप्रोप-1-ईन है।

(b) $C_5 C_8$ के एक ट्रिपल बंध के साथ संभावित संरचनात्मक समावयवी निम्नलिखित हैं :

(I) $ H {C} \equiv {C} H_2-{C} H_2-{C} H $

(II) $ H_3 {C}-{C} \equiv {C}-{C} H_2-{C} H_3 $

(III) $ H_3 {C-} \underset{CH_3}{\underset{\text{|}}{{C}}}H-{C} \equiv {C}H $

ऊपर दिए गए यौगिकों के IUPAC नाम निम्नलिखित हैं :

यौगिक (I) का नाम पेंट-1-आइन है,

यौगिक (II) का नाम पेंट-2-आइन है, और

यौगिक (III) का नाम 3-मेथिलब्यूट-1-आइन है।

उत्तर

(i) पेंट-2-ईन ओजोनोलिज़ के द्वारा निम्नलिखित रूप में अपघटित होता है :

उत्पाद (I) का IUPAC नाम एथेनल और उत्पाद (II) का प्रोपेनल है।

(ii) 3,4-डाइमेथिलहेप्ट-3-ईन ओजोनोलिज़ के द्वारा निम्नलिखित रूप में अपघटित होता है :

उत्पाद (I) का IUPAC नाम ब्यूटन-2-ओन और उत्पाद (II) का पेंटन-2-ओन है।

(iii) 2-ईथिलब्यूट-1-ईन ओजोनोलिज़ के द्वारा निम्नलिखित रूप में अपघटित होता है :

उत्पाद (I) का IUPAC नाम पेंटन-3-ओन और उत्पाद (II) का मेथेनल है।

(iv) 1-फेनिलब्यूट-1-ईन ओजोनोलाइसिस के अंतर्गत निम्नलिखित रूप में अपचयित होता है :

उत्पाद (I) का IUPAC नाम बेंजल्डिहाइड है और उत्पाद (II) का नाम प्रोपेनल है।

उत्तर

ओजोनोलाइसिस के दौरान, एक चक्रीय संरचना वाला ओजोनाइड एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में बनता है जो अंतिम उत्पादों के रूप में विघटित हो जाता है। एथेनल और पेंटेन-3-ओन इस मध्यवर्ती ओजोनाइड से प्राप्त होते हैं। इसलिए, ओजोनाइड की अपेक्षित संरचना निम्नलिखित होगी :

इस ओजोनाइड का निर्माण ‘A’ के ओजोन के साथ अधिस्थापन के रूप में होता है। इच्छित संरचना के लिए ‘A’ की संरचना ओजोनाइड से ओजोन के अपसार के द्वारा प्राप्त की जा सकती है। इसलिए, ‘A’ की संरचना सूत्र है:

‘A’ का IUPAC नाम 3-ईथिलपेंट-2-ईन है।

उत्तर

दिए गए जानकारी के अनुसार, ‘A’ ओजोनोलाइसिस के अंतर्गत दो मोल एल्डिहाइड के उत्पादन करता है जिसका मोलर द्रव्यमान $44 \hspace{0.5mm} u$ है। दो मोल एल्डिहाइड के उत्पादन का अर्थ है कि द्विबंध के दोनों तरफ एक समान संरचनात्मक इकाई उपस्थित है। इसलिए, ‘A’ की संरचना निम्नलिखित रूप में प्रस्तुत की जा सकती है :

$XC=CX$

आठ C-H $\sigma$ बन्ध हैं। अतः, ‘A’ में 8 हाइड्रोजन परमाणु हैं। इसके अतिरिक्त, तीन C-C बन्ध हैं। अतः, ‘A’ के संरचना में चार कार्बन परमाणु उपस्थित हैं।

अनुमानों को संयोजित करने पर, ‘A’ की संरचना को निम्नलिखित रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है :

‘A’ में 3 C-C बन्ध, 8 C-H $\sigma$ बन्ध, और एक C-C $\pi$ बन्ध हैं।

अतः, ‘A’ का IUPAC नाम ब्यूट-2-ईन है।

‘A’ के ओजोनोलिज़ अभिक्रिया के अग्रिम चरण निम्नलिखित है :

अंतिम उत्पाद एथेनल है जिसका अणुभार $=[(2 \times 12)+(4 \times 1)+(1 \times 16)]$

$ \hspace{8.3cm} =44 \hspace{0.5mm} u$

उत्तर

दिए गए जानकारी के अनुसार, प्रोपेनल और पेंटेन-3-ओन एक एल्कीन के ओजोनोलिज़ उत्पाद हैं। मान लीजिए कि दिए गए एल्कीन को ‘A’ कहें। ओजोनोलिज़ अभिक्रिया के विपरीत अभिक्रिया को लिखने पर हमें प्राप्त होता है :

ओजोनाइड ‘X’ के विघटन से उत्पाद प्राप्त होते हैं। अतः, ‘X’ में दोनों उत्पाद चक्रीय रूप में उपस्थित हैं। ओजोनाइड की संभावित संरचना को निम्नलिखित रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है :

अब, ’ $X$ ’ एल्कीन ’ $A$ ’ के ऑजोन एवं एल्कीन के अधिकार उत्पाद है। अतः, एल्कीन ’ $A$ ’ की संभावित संरचना निम्नलिखित है :

उत्तर

दहन एक यौगिक के ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया को परिभाषित कर सकते हैं।

(i) ब्यूटेन

$ \underset{ब्यूटेन} {2 C_4 H _{10}}(g) +13 O _{2}(g) \longrightarrow 8 CO _{2}(g)+10 H_2 O _{}(g)+\text{ Heat } $

(ii) पेंटीन

$ \underset{पेंटीन} {2 C_5 H _{10}}(g) +15 O _{2}(g) \longrightarrow 10 CO _{2}(g)+10 H_2 O _{}(g)+\text{ Heat } $

(iii) हेक्साइन

$ \underset{हेक्साइन}{2 C_6 H _{10}}(g)+17 O _{2}(g) \longrightarrow 12 CO _{2}(g)+10 H_2 O _{}(g)+\text{ Heat } $

(iv) टॉलूईन

$ \underset{टॉलूईन} {C _ 7 H _ 8}(g)+9 O _{2}(g) \longrightarrow 7 CO _{2}(g)+4 H_2 O _{}(g)+$ Heat

उत्तर

हेक्स-2-ईन को निम्नलिखित द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है :

$ CH_3-CH=CH-CH_2-CH_2-CH_3 $

हेक्स-2-ईन के ज्यामितीय ऐसमर हैं :

सिस-अभिकरण के द्विध्रुवी आघूर्ण के योग के रूप में द्विध्रुवी आघूर्ण के दोनों C- $CH_3$ और C- $CH_2 CH_2 CH_3$ बंध एक ही दिशा में कार्य करते हैं।

ट्रांस-अभिकरण के द्विध्रुवी आघूर्ण के दोनों C- $CH_3$ और $C- CH_2 CH_2 CH_3$ बंध विपरीत दिशा में कार्य करते हैं।

अतः, सिस-ऐसमर ट्रांस-ऐसमर से अधिक ध्रुवी होता है। ध्रुवता जितनी अधिक होती है, अणुओं के बीच द्विध्रुवी-द्विध्रुवी अंतरक्रिया उतनी अधिक होती है और वाष्प दाब उतना अधिक होता है। अतः, सिस-ऐसमर ट्रांस-ऐसमर से अधिक वाष्प दाब रखेगा।

उत्तर

बेंज़ीन के रेज़ोनेंस वर्ग के मिश्रण के रूप में दिया गया है :

बेंज़ीन में सभी छह कार्बन परमाणु $s p^{2}$ हाइब्रिड हैं। प्रत्येक कार्बन परमाणु के दो $s p^{2}$ हाइब्रिड ऑर्बिटल आसन्न कार्बन परमाणुओं के $s p^{2}$ हाइब्रिड ऑर्बिटल के साथ अधिकरण करते हैं ताकि छह सिग्मा बॉन्ड छह कोणीय समतल में बने।

प्रत्येक कार्बन परमाणु के शेष $s p^{2}$ हाइब्रिड ऑर्बिटल अपने हाइड्रोजन के s-ऑर्बिटल के साथ अधिकरण करते हैं ताकि छह सिग्मा $ C- H $ बॉन्ड बने। कार्बन परमाणुओं के शेष अहाइब्रिडित p-ऑर्बिटल द्वारा $C_1-C_2, C_3-C_4, C_5-C_6$ या $C_2-C_3, C_4-C_5, C_6-C_1$ के लेटरल अधिकरण के माध्यम से तीन $\pi$ बॉन्ड बनाने की संभावना है।

छह $ \pi $ इलेक्ट्रॉन सभी छह कार्बन नाभिकों के चारों ओर मुक्त रूप से घूम सकते हैं। तीन डबल बॉन्डों के उपस्थिति के बावजूद, इन विस्थापित $\pi$-इलेक्ट्रॉन बेंज़ीन को स्थायी बनाते हैं।

उत्तर

एक यौगिक औषधीय कहलाता है यदि यह निम्नलिखित तीन शर्तों को संतुष्ट करता है :

(i) यह एक समतल संरचना रखता हो।

(ii) यौगिक के $ \pi $-इलेक्ट्रॉन पूरी तरह से वलय में विस्थापित होते हैं।

(iii) वलय में मौजूद कुल $ \pi $-इलेक्ट्रॉन की संख्या $(4 n+2)$ के बराबर होनी चाहिए, जहां $n=0,1,2 \ldots$ आदि है। इसे हुकल के नियम के रूप में जाना जाता है।

उत्तर

(i)

दिए गए यौगिक के लिए, π-इलेक्ट्रॉन की संख्या छह है। लेकिन केवल चार π-इलेक्ट्रॉन वलय में उपस्थित हैं। वलय में भी π-इलेक्ट्रॉन के संयोजन नहीं होता है और यौगिक के आकार में तल नहीं होता है। अतः दिया गया यौगिक प्रकृति में औषधीय नहीं है।

(ii)

दिए गए यौगिक के लिए, π-इलेक्ट्रॉन की संख्या चार है।

हुकेल के नियम द्वारा,

$4 n+2=4$

$4 n=2$

$n=\dfrac{1}{2}$

एक यौगिक औषधीय होने के लिए, $n$ का मान एक पूर्णांक होना चाहिए $(n=0,1,2 \ldots)$, जो दिए गए यौगिक के लिए सत्य नहीं है। अतः यह प्रकृति में औषधीय नहीं है।

(iii)

दिए गए यौगिक के लिए, m-इलेक्ट्रॉन की संख्या आठ है।

हुकेल के नियम द्वारा,

$4 n+2=8$

$4 n=6$

$n=\dfrac{3}{2}$

एक यौगिक औषधीय होने के लिए, $n$ का मान एक पूर्णांक होना चाहिए $(n=0,1,2 \ldots)$. चूंकि $n$ का मान एक पूर्णांक नहीं है, अतः दिया गया यौगिक प्रकृति में औषधीय नहीं है।

उत्तर

(i) बेंजीन को $p$-नाइट्रोब्रोमोबेंजीन में परिवर्तित कर सकते हैं :

(ii) बेंजीन को $m$-नाइट्रोक्लोरोबेंजीन में परिवर्तित कर सकते हैं :

(iii) बेंजीन को $p$-नाइट्रोटूलीन में परिवर्तित करने के लिए निम्नलिखित है :

(iv) बेंजीन को एसीटोफेनोन में परिवर्तित करने के लिए निम्नलिखित है :

उत्तर

$1^{\circ}$ कार्बन परमाणु वे होते हैं जो केवल एक कार्बन परमाणु के साथ बंधे होते हैं, अर्थात उनके केवल एक कार्बन परमाणु उनके पड़ोसी होता है। दिए गए संरचना में पांच $1^{\circ}$ कार्बन परमाणु हैं और इनके साथ पंद्रह हाइड्रोजन परमाणु बंधे होते हैं।

$2^{\circ}$ कार्बन परमाणु वे होते हैं जो दो कार्बन परमाणुओं के साथ बंधे होते हैं, अर्थात उनके दो कार्बन परमाणु उनके पड़ोसी होते हैं। दिए गए संरचना में दो $2^{\circ}$ कार्बन परमाणु हैं और इनके साथ चार हाइड्रोजन परमाणु बंधे होते हैं।

$3^{\circ}$ कार्बन परमाणु वे होते हैं जो तीन कार्बन परमाणुओं के साथ बंधे होते हैं, अर्थात उनके तीन कार्बन परमाणु उनके पड़ोसी होते हैं। दिए गए संरचना में एक $3^{\circ}$ कार्बन परमाणु है और इसके साथ केवल एक हाइड्रोजन परमाणु बंधा होता है।

उत्तर

एल्केन अंतर-आणविक वान डर वाल्स बलों का अनुभव करते हैं। बल जितना प्रबल होगा, एल्केन का क्वथनांक उतना ही अधिक होगा।

जैसे-जैसे शाखन बढ़ता है, अणु का सतही क्षेत्रफल घटता जाता है जिसके परिणामस्वरूप संपर्क का क्षेत्र छोटा हो जाता है। परिणामस्वरूप, वान डर वाल्स बल भी कम हो जाता है जिसे अपेक्षाकृत कम तापमान पर दूर किया जा सकता है। अतः, शाखन बढ़ने के साथ एल्केन श्रृंखला का क्वथनांक घटता जाता है।

उत्तर

प्रोपीन में $HBr$ का योग एक इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया का उदाहरण है। हाइड्रोजन ब्रोमाइड एक इलेक्ट्रोफाइल, $H^{+}$ प्रदान करता है। यह इलेक्ट्रोफाइल द्विबंध पर आक्रमण करके $1^{\circ}$ और $2^{\circ}$ कार्बोकैटायन बनाता है जैसा कि दिखाया गया है:

द्वितीयक कार्बोकैटायन प्राथमिक कार्बोकैटायन की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं। अतः, पूर्ववर्ती प्रबल होता है क्योंकि यह तेजी से बनेगा। इस प्रकार, अगले चरण में, $Br$ कार्बोकैटायन पर आक्रमण करके मुख्य उत्पाद के रूप में 2-ब्रोमोप्रोपेन बनाता है।

यह अभिक्रिया मार्कोवनिकोव के नियम का पालन करती है जहाँ योजक का ऋणात्मक भाग उस कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या कम होती है।

बेंज़ोयल परऑक्साइड की उपस्थिति में, मार्कोवनिकोव के नियम के विपरीत एक योग अभिक्रिया होती है। यह अभिक्रिया एक मुक्त मूलक श्रृंखला क्रियाविधि का पालन करती है जैसा कि:

द्वितीयक मुक्त मूलक प्राथमिक मूलकों की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं। अतः, पूर्ववर्ती प्रबल होता है क्योंकि यह तेजी से बनता है। इस प्रकार, मुख्य उत्पाद के रूप में 1-ब्रोमोप्रोपेन प्राप्त होता है।

परऑक्साइड की उपस्थिति में, $Br$ मुक्त मूलक एक इलेक्ट्रोफाइल के रूप में कार्य करता है। अतः, परऑक्साइड की अनुपस्थिति और उपस्थिति में प्रोपीन में $HBr$ के योग पर दो अलग-अलग उत्पाद प्राप्त होते हैं।

उत्तर

ओ-क्सीलीन को निम्नलिखित दो केकुले संरचनाओं के रेजोनेंस मिश्रण के रूप में देखा जा सकता है। इनमें से प्रत्येक के ओजोनोलाइसिस के दो उत्पाद नीचे दिखाए गए हैं:

इस प्रकार, कुल तीन उत्पाद बनते हैं। क्योंकि तीनों उत्पादों को केकुले संरचनाओं में से किसी एक से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए यह दिखाता है कि ओ-क्सीलीन दो केकुले संरचनाओं (I और II) के रेजोनेंस मिश्रण है।

उत्तर

इन तीन यौगिकों में कार्बन के हाइब्रिडन अवस्था है:

क्योंकि, s-इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब होते हैं, इसलिए, जैसे C-H बंध बनाने वाले ऑर्बिटल के s-अंश बढ़ता है, तो C-H बंध के इलेक्ट्रॉन बर्बाद नाभिक के करीब आ जाते हैं।

अन्य शब्दों में, H-परमाणु पर आंशिक + विद्युत आवेश बढ़ता जाता है और इसलिए, जैसे ऑर्बिटल के s-अंश बढ़ता है, वैसे ही अम्लीय व्यवहार बढ़ता जाता है।

इसलिए, अम्लीय व्यवहार के क्रम में: एथिन > बेंज़ीन > हेक्सेन

उत्तर

बेंज़ीन $( C_6 H_6 )$ एक समतल, चक्रीय अणु है जिसमें एक वलय संरचना होती है। बेंज़ीन के प्रत्येक कार्बन परमाणु $ \mathrm{sp}^2 $ हाइब्रिडन होते हैं, जिसके कारण समतल व्यवस्था होती है।

बेंज़ीन वलय में विस्थापित $\pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो पूरे वलय संरचना पर फैले होते हैं। इस विस्थापन के कारण वलय के तल के ऊपर और नीचे एक उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व क्षेत्र बनता है।

इलेक्ट्रॉन अभाव वाले प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं:

इलेक्ट्रॉन अभाव वाले अणु जो इलेक्ट्रॉनों की तलाश में होते हैं। क्योंकि बेंजीन के विस्थापित इलेक्ट्रॉन कारण इसके इलेक्ट्रॉन समृद्ध होते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन अभाव वाले अणुओं को आकर्षित करते हैं।

इलेक्ट्रॉन समृद्ध $\pi$ इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति बेंजीन को इलेक्ट्रॉन अभाव वाले अणुओं के प्रति बहुत प्रतिक्रियाशील बनाती है, जो इलेक्ट्रॉन अभाव वाले प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं को सुगम बनाती है। इस कारण बेंजीन इलेक्ट्रॉन अभाव वाले प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के लिए आसानी से भाग लेती है।

न्यूक्लिओफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं:

न्यूक्लिओफिलिक अणु वे होते हैं जो इलेक्ट्रॉन समृद्ध होते हैं और इलेक्ट्रॉन दान करने की प्रवृत्ति रखते हैं। क्योंकि बेंजीन खुद इलेक्ट्रॉन समृद्ज होती है, इसलिए इसके द्वारा अन्य इलेक्ट्रॉन समृद्ध अणुओं (न्यूक्लिओफिलिक) को दूर रखा जाता है।

इस विरोधाभास के कारण न्यूक्लिओफिलिक अणु बेंजीन के वलय पर आक्रमण करने में कठिनाई भोगते हैं, जिसके कारण न्यूक्लिओफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं कम अनुकूल या कठिन हो जाती हैं।

इसलिए, बेंजीन के इलेक्ट्रॉन समृद्ध प्रकृति के कारण इलेक्ट्रॉन अभाव वाले इलेक्ट्रॉन अभाव वाले अणुओं को आकर्षित करती है, इसलिए इलेक्ट्रॉन अभाव वाले प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं आसानी से होती हैं। विपरीत, न्यूक्लिओफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं कठिन होती हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन समृद्ध न्यूक्लिओफिलिक अणु इलेक्ट्रॉन समृद्ध बेंजीन के द्वारा विरोध करते हैं।

उत्तर

(i) ऐथाइन से बेंजीन :

(ii) ऐथीन से बेंजीन :

(iii) हेक्सेन से बेंजीन

उत्तर

2-मेथिलब्यूटेन के मूल संरचना को नीचे दिखाया गया है :

$\underset{\text{2-मेथिलब्यूटेन}}{CH_3 - \stackrel{\large{CH_3}}{\stackrel{|\quad }{CH}}-CH_2-CH_3}$

इस संरचना के आधार पर, हाइड्रोजनीकरण पर 2-मेथिलब्यूटेन देने वाले विभिन्न ऐल्कीन हैं :

उत्तर

(a)

क्लोरोबेंज़ीन $ (C_6H_5Cl) $

2,4-डाइनाइट्रोक्लोरोबेंज़ीन $ (C_6H_3Cl(NO_2)_2) $

$ p $-नाइट्रोक्लोरोबेंज़ीन $ (C_6H_4Cl(NO_2)) $

प्रतिस्थापक के प्रकृति के बारे में:

क्लोरीन $ (Cl) $ अपनी विद्युत ऋणात्मकता के कारण एक इलेक्ट्रॉन अपसवाग वर्ग $ (EWG) $ है।

नाइट्रो समूह $ (NO_2) $ शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन अपसवाग वर्ग हैं।

बेंजीन वलय पर इलेक्ट्रॉन घनत्व के विश्लेषण:

क्लोरोबेंज़ीन में एक $ EWG $ $ (Cl) $ है, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करता है लेकिन बहुत कम।

$ p $-नाइट्रोक्लोरोबेंज़ीन में दो $ EWGs $ $ (Cl ~and ~ NO_2) $ हैं, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को और कम करेंगे।

2,4-डाइनाइट्रोक्लोरोबेंज़ीन में तीन $ EWGs $ $ (Cl ~and ~ दो ~ NO_2) $ हैं, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को सबसे कम करेंगे।

अभिक्रियाशीलता के क्रम:

बेंजीन वलय पर अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व इलेक्ट्रॉन धनात्मक अभिकरक के साथ अधिक अभिक्रियाशीलता का कारण बनता है।

इसलिए, अभिक्रियाशीलता के घटते क्रम में क्रम है:

$ क्लोरोबेंज़ीन > p-नाइट्रोक्लोरोबेंज़ीन > 2,4-डाइनाइट्रोक्लोरोबेंज़ीन $

(b)

अपचयक: टॉलूईन, $ p-H_3C-C_6H_4-NO_2 ~, ~ p-O_2N-C_6H_4-NO_2 $

टॉलूईन $ (C_6H_5CH_3) $

$ p-H_3C-C_6H_4-NO_2 $ (p-नाइट्रोटॉलूईन)

$ p-O_2N-C_6H_4-NO_2 $ (p-डाइनाइट्रोबेंज़ीन)

प्रतिस्थापक के प्रकृति:

टॉलूईन में मेथिल $ (CH_3) $ एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $ (EDG) $ है।

नाइट्रो समूह $ (NO_2) $ शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन-उपहरारी समूह हैं।

बेंज़ीन वलय पर इलेक्ट्रॉन घनत्व के विश्लेषण:

टॉलूईन में $ EDG $ $ (CH_3) $ है, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है और इसे बहुत अभिक्रियाशील बनाता है।

p-नाइट्रोटॉलूईन में एक $ EDG $ $ (CH_3) $ और एक $ EWG $ $ (NO_2) $ है, जो मध्यम इलेक्ट्रॉन घनत्व के निर्माण के लिए ज़िम्मेदार है।

p-डाइनाइट्रोबेंज़ीन में दो $ EWGs $ $ (NO_2) $ हैं, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व को बहुत कम कर देते हैं।

अभिक्रियाशीलता का क्रम:

इलेक्ट्रॉन अभिकरकों के साथ अभिक्रियाशीलता के घटते क्रम में क्रम है:

$ टॉलूईन > p-नाइट्रोटॉलूईन > p-डाइनाइट्रोबेंज़ीन $

उत्तर

बेंज़ीन, m-डाइनाइट्रोबेंज़ीन और टॉलूईन में से कौन सा नाइट्रेशन के लिए सबसे आसानी से अभिक्रिया करेगा, इसका निर्धारण करने के लिए हमें बेंज़ीन वलय पर प्रतिस्थापक के इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव के विश्लेषण करना होगा। नाइट्रेशन एक इलेक्ट्रॉन अभिकरक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है जहां एक इलेक्ट्रॉन अभिकरक (नाइट्रोनियम आयन, $ NO_2^+ $) बेंज़ीन वलय पर आक्रमण करता है।

नाइट्रेशन एक इलेक्ट्रॉन अभिकरक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है जहां नाइट्रोनियम आयन $ (NO_2^+) $ इलेक्ट्रॉन अभिकरक के रूप में कार्य करता है। अभिक्रिया के लिए एक इलेक्ट्रॉन समृद्ध बेंज़ीन वलय की आवश्यकता होती है ताकि इलेक्ट्रॉन अभिकरक द्वारा आक्रमण सुगम हो सके।

बेंज़ीन:

बेंज़ीन $ (C_6H_6) $ में कोई भी प्रतिस्थापक नहीं है। यह एक उदासीन यौगिक है और इलेक्ट्रॉन घनत्व में मध्यम है। इसलिए, यह नाइट्रेशन कर सकता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन-दाता समूह वाले यौगिकों की तुलना में नहीं आसानी से।

टॉलूईन:

टॉलूईन $ (C_6H_5CH_3) $ में एक मेथिल समूह $ (-CH_3) $ होता है। मेथिल समूह इलेक्ट्रॉन-दाता समूह होता है जो $ +I $ (इंडक्टिव) प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है। इस तरह, टॉलूईन नाइट्रोनियम आयन जैसे इलेक्ट्रॉन अभिकरकों के लिए अधिक अभिक्रियाशील होता है। इसलिए, टॉलूईन बेंज़ीन की तुलना में नाइट्रेशन के लिए आसानी से अभिक्रिया करेगा।

m-डाइनाइट्रोबेंज़ीन:

m-डाइनाइट्रोबेंज़ीन $ (C_6H_3(NO_2)_2) $ में दो नाइट्रो समूह $ (-NO_2) $ मेटा स्थिति में होते हैं। नाइट्रो समूह अपने $ -M $ (मेसोमेरिक) और $ -I $ (इंडक्टिव) प्रभाव के कारण तीव्र इलेक्ट्रॉन अपचालक समूह होते हैं। ये बेंज़ीन वलय पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करते हैं, जिसके कारण इसके प्रति इलेक्ट्रॉन अभिकर्मक प्रतिस्थापन कम अभिक्रियाशील होता है। इसलिए, m-डाइनाइट्रोबेंज़ीन तीन यौगिकों में से सबसे कम आसानी से नाइट्रेशन करेगा।

अभिक्रियाशीलता की तुलना:

टॉलूईन (सबसे अभिक्रियाशील कारण इलेक्ट्रॉन-दाता मेथिल समूह)

बेंज़ीन (मध्यम अभिक्रियाशील)

m-डाइनाइट्रोबेंज़ीन (सबसे कम अभिक्रियाशील कारण इलेक्ट्रॉन-अपचालक नाइट्रो समूह)

इसलिए, टॉलूईन सबसे आसानी से नाइट्रेशन करेगा, फिर बेंज़ीन और अंत में m-डाइनाइट्रोबेंज़ीन।

उत्तर

बेंज़ीन के ईथिलेशन अभिक्रिया में बेंज़ीन वलय पर एथिल समूह के जोड़ की प्रक्रिया होती है। ऐसी अभिक्रिया को फ्रेडेल-क्राफ्ट ऐल्किलेशन अभिक्रिया कहा जाता है। यह अभिक्रिया एक लेविस अम्ल की उपस्थिति में होती है।

कोई भी लेविस अम्ल जैसे एनहाइड्रो $FeCl_3, SnCl_4, BF_3 $ आदि बेंज़ीन के ईथिलेशन के दौरान उपयोग किया जा सकता है।

उत्तर

वर्ट्ज अभिक्रिया सममित एल्केन (एल्केन जिनमें सम संख्या के कार्बन परमाणु होते हैं) के निर्माण के लिए सीमित होती है। इस अभिक्रिया में दो समान ऐल्किल हैलाइड अभिकर्मक के रूप में लिए जाते हैं और एल्केन बनता है जिसमें कार्बन परमाणु की संख्या दोगुनी होती है। उदाहरण:

$ \underset {ब्रोमोमेथेन}{CH_3-Br} +2 Na+Br-CH_3 \xrightarrow{\text{ सूखा ईथर }} \underset {ईथेन}{CH_3-CH_3} +2 NaBr $

वर्ट्ज अभिक्रिया असममित एल्केन के निर्माण के लिए उपयोग नहीं की जा सकती क्योंकि यदि दो असमान ऐल्किल हैलाइड अभिकर्मक के रूप में लिए जाते हैं, तो एल्केन के मिश्रण के रूप में उत्पाद प्राप्त होते हैं। चूंकि अभिक्रिया मुक्त रadical विशिष्टता के साथ होती है, एक अतिरिक्त अभिक्रिया भी होती है जो एल्कीन के उत्पादन के लिए ज़िम्मेदार होती है। उदाहरण के रूप में, ब्रोमोमेथेन और आयोडोएथेन की अभिक्रिया एल्केन के मिश्रण के रूप में उत्पाद देती है।

अल्केन के क्वथनांक (मिश्रण में प्राप्त) बहुत करीब होते हैं। इसलिए, उन्हें अलग करना कठिन हो जाता है