GSEB Class 11 Chemistry Solutions Chapter 12 કાર્બનિક રસાયણવિજ્ઞાન કેટલાક પાયાના સિદ્ધાં

 

Question 1. નીચે દર્શાવલા સંયોજનોમાં પ્રત્યેક કાર્બન કઈ સંકરણ અવસ્થા ધરાવે છે ?
(i) CH2 = C = O,
(ii) CH3CH = CH2,
(iii) (CH3)2CO,
(iv) CH2 = CHCN,
(v) C6H6
Answer:
(i) \( \text{CH}_2 = \text{C} = \text{O} \): The first carbon (\( \text{CH}_2 \)) is \( \text{sp}^2 \) hybridized, the middle carbon (\( \text{C} \)) is \( \text{sp} \) hybridized, and the last carbon (\( \text{C=O} \)) is \( \text{sp}^2 \) hybridized. The carbon atom in the carbonyl group is \( \text{sp}^2 \) hybridized.
(ii) \( \text{CH}_3\text{CH} = \text{CH}_2 \): The carbon in \( \text{CH}_3 \) is \( \text{sp}^3 \) hybridized, the carbon in \( \text{CH} \) is \( \text{sp}^2 \) hybridized, and the carbon in \( \text{CH}_2 \) is \( \text{sp}^2 \) hybridized. Each carbon shows distinct hybridization.
(iii) \( \text{(CH}_3\text{)}_2\text{CO} \): The carbons in both \( \text{CH}_3 \) groups are \( \text{sp}^3 \) hybridized, and the central carbon in the carbonyl group (\( \text{C=O} \)) is \( \text{sp}^2 \) hybridized. This arrangement gives the molecule its specific structure.
(iv) \( \text{CH}_2 = \text{CHCN} \): The carbon in \( \text{CH}_2 \) is \( \text{sp}^2 \) hybridized, the carbon in \( \text{CH} \) is \( \text{sp}^2 \) hybridized, and the carbon in \( \text{CN} \) is \( \text{sp} \) hybridized. This type of hybridization is common in nitriles.
(v) \( \text{C}_6\text{H}_6 \): All six carbon atoms in benzene are \( \text{sp}^2 \) hybridized. This hybridization state accounts for the planar structure and delocalized pi-electron system of the benzene ring.
In simple words: To find hybridization, look at how many things a carbon atom is connected to (single, double, or triple bonds). Each unique carbon will have a specific hybridization state like \( \text{sp}^3 \), \( \text{sp}^2 \), or \( \text{sp} \).

Exam Tip: Remember to count sigma and pi bonds carefully. A double bond has one sigma and one pi bond, and a triple bond has one sigma and two pi bonds. The number of sigma bonds and lone pairs determines the hybridization.

 

Question 2. નીચે દર્શાવલા અણુઓમાં \( \sigma \) અને \( \pi \) બંધ દર્શાવો.
(i) C6H6
(ii) C6H12
(iii) CH2Cl2
(iv) CH2 = C = CH2
(v) CH3NO2
(vi) HCONHCH3
Answer:
(i) \( \text{C}_6\text{H}_6 \) (Benzene): Benzene has 12 sigma bonds (6 C-C sigma bonds and 6 C-H sigma bonds) and 3 pi bonds (from the alternating double bonds within the ring). The pi electrons are delocalized, making the ring very stable.
(ii) \( \text{C}_6\text{H}_{12} \) (Cyclohexane): Cyclohexane, in its typical chair conformation, has 18 sigma bonds (6 C-C sigma bonds and 12 C-H sigma bonds). There are no pi bonds in cyclohexane as it is a saturated hydrocarbon.
(iii) \( \text{CH}_2\text{Cl}_2 \) (Dichloromethane): Dichloromethane has 4 sigma bonds. Specifically, there are 2 C-H sigma bonds and 2 C-Cl sigma bonds. It contains no pi bonds, meaning all its bonds are single bonds.
(iv) \( \text{CH}_2 = \text{C} = \text{CH}_2 \) (Allene): Allene contains 4 C-H sigma bonds and 2 C-C sigma bonds. It also has 2 C=C double bonds, which means it has 2 pi bonds. The pi bonds are perpendicular to each other, giving allene its unique structure.
(v) \( \text{CH}_3\text{NO}_2 \) (Nitromethane): Nitromethane has 3 C-H sigma bonds and 1 C-N sigma bond. Additionally, it has 2 N-O sigma bonds and 1 N=O pi bond (due to resonance, the pi bond is delocalized over both N-O bonds).
(vi) \( \text{HCONHCH}_3 \) (N-Methylformamide): This molecule features 4 C-H sigma bonds and 1 N-H sigma bond. It also contains 1 C-N sigma bond and 1 C-O pi bond (part of the carbonyl group). In total, there are 8 sigma bonds and 1 pi bond.
In simple words: Sigma bonds are formed by head-on overlap and are typically single bonds. Pi bonds are formed by side-on overlap and are found in double and triple bonds. For each double bond, count one pi bond; for each triple bond, count two pi bonds.

Exam Tip: To identify sigma and pi bonds, first draw the complete Lewis structure of the molecule. Each single bond is a sigma bond. In a double bond, one is sigma and one is pi. In a triple bond, one is sigma and two are pi.

 

Question 3. બંધરેખા સૂત્રો લખો : આઈસોપ્રોપાઈલ આલ્કોહોલ, 2,3-ડાયમિથાઈલબ્યુટેનાલ, હેપ્ટન-4-ઓન.
Answer:
(i) Isopropyl alcohol: \( \text{CH}_3\text{CH(OH)}\text{CH}_3 \)
The line-bond structure shows a three-carbon chain with a hydroxyl group attached to the middle carbon. The carbons are numbered 1, 2, 3.

(ii) 2,3-Dimethylbutanal: \( \text{CH}_3\text{CH(CH}_3\text{)CH(CH}_3\text{)CHO} \)
The line-bond structure depicts a four-carbon aldehyde chain. Methyl groups are present at positions 2 and 3. The aldehyde group is at position 1.

(iii) Heptan-4-one: \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \)
The line-bond structure displays a seven-carbon chain with a ketone functional group (C=O) at the fourth position. All other carbons are saturated with hydrogen atoms.

In simple words: Line-bond formulas show carbon chains as zigzags, with carbon atoms at each corner and end. Hydrogen atoms attached to carbon are usually left out, and functional groups are drawn explicitly.

Exam Tip: When drawing line-bond structures, remember that each vertex and end of a line represents a carbon atom, and hydrogen atoms are implied to satisfy carbon's valency of four, unless they are part of a functional group.

 

Question 4. નીચે દર્શાવલા સંયોજનોનો IUPAC નામ લખો :
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f) \( \text{Cl}_2\text{CH CH}_2\text{OH} \)
Answer:
(a) The structure shows a benzene ring with an n-propyl group attached. The IUPAC name is **1-Phenylpropane** or **n-Propylbenzene**. This naming follows the convention for alkyl-substituted benzenes.
(b) This compound is a nitrile with a branched chain. The longest chain with the nitrile group has 4 carbons. The IUPAC name is **3-Methylpropanenitrile**. The nitrile group is always at carbon 1.
(c) This is an unbranched alkane chain. Counting the carbons from one end to the other, there are 7 carbon atoms. The IUPAC name is **Heptane**. It is a straight-chain saturated hydrocarbon.
(d) This is a haloalkane with two different halogens. We number the chain to give the substituents the lowest possible numbers. The IUPAC name is **3-Bromo-3-chloroheptane**. Halogens are named alphabetically.
(e) This structure represents a propanal derivative with a chlorine atom. The aldehyde group takes precedence in numbering. The IUPAC name is **3-Chloropropanal**. The chlorine is on the third carbon relative to the aldehyde group.
(f) \( \text{Cl}_2\text{CH CH}_2\text{OH} \): This compound is an ethanol derivative with two chlorine atoms. The hydroxyl group gives precedence. The IUPAC name is **2,2-Dichloroethanol**. The two chlorine atoms are on the second carbon.
In simple words: To find the IUPAC name, first find the longest carbon chain, then identify any functional groups and substituents. Number the chain to give the functional group the lowest number. List substituents alphabetically.

Exam Tip: Always prioritize the numbering based on the main functional group. If there are multiple functional groups, follow the IUPAC priority rules. For substituents, alphabetical order is key.

 

Question 5. નીચે દર્શાવેલા પૈકી કયું નામ કાર્બનિક સંયોજન માટે IUPAC પદ્ધતિ મુજબ સાચું છે ?
(a) 2,2-ડાયમિથાઇલપેન્ટેન અથવા 2-ડાયમિથાઇલપેન્ટેન
(b) 2,4,7-ટ્રાયમિથાઇલઓક્ટેન અથવા 2,5,7-ટ્રાયમિથાઇલઓક્ટેન
(c) 2-ક્લોરો-4-મિથાઇલપેન્ટેન અથવા 4-ક્લોરો-2-મિથાઇલપેન્ટેન
(d) બ્યુટ-3-આઇન-1-ઑલ અથવા બ્યુટ-4-ઑલ-1-આઇન
Answer:
(a) **2,2-Dimethylpentane** is the correct name. If there are two methyl groups, their positions must be clearly stated. The name "2-dimethylpentane" is incorrect because "dimethyl" needs position indicators for both methyl groups.
(b) **2,4,7-Trimethylnonane** is the correct name (assuming it refers to an octane, the chain is 8 carbons, making 2,4,7-trimethyloctane). When numbering, we choose the path that gives the substituents the lowest possible set of numbers. Between 2,4,7 and 2,5,7, the "2" is common, but "4" is lower than "5", making 2,4,7 the correct choice.
(c) **2-Chloro-4-methylpentane** is the correct name. The functional group (chloro) should receive the lowest possible numbering. Therefore, numbering starts from the end closer to the chlorine, making it position 2, and the methyl group at position 4.
(d) **But-3-yn-1-ol** is the correct name. In compounds with multiple functional groups, such as an alkyne (triple bond) and an alcohol (hydroxyl group), the hydroxyl group (-OH) has higher priority. The numbering must start from the end that gives the highest priority functional group the lowest possible number. Thus, the -OH group is at carbon 1 and the triple bond is between carbons 3 and 4.
In simple words: IUPAC naming has strict rules. Always pick the longest carbon chain. Number the chain to give functional groups the lowest possible numbers. If there are multiple similar groups, indicate all their positions. For different groups, prioritize by IUPAC rules.

Exam Tip: Master the IUPAC rules for priority of functional groups and for assigning locants (numbers). Practice with various examples to ensure you consistently choose the correct parent chain and numbering scheme.

 

Question 6. નીચે જણાવેલા સંયોજનથી શરૂઆત કરી પ્રત્યેકની સમાનધર્મી શ્રેણીના પ્રથમ પાંચ સભ્યોના સુત્રો દોરો :
(a) HCOOH
(b) CH3COCH3
(c) H – CH = CH2
Answer:
A homologous series is a group of organic compounds with similar chemical properties that share a general formula, differing from successive members by a \( \text{CH}_2 \) unit.
(a) Formic acid (HCOOH) series (Carboxylic Acids):
(i) HCOOH (Formic acid)
(ii) \( \text{CH}_3\text{COOH} \) (Ethanoic acid)
(iii) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} \) (Propanoic acid)
(iv) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH} \) (Butanoic acid)
(v) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH} \) (Pentanoic acid)
(b) Acetone (CH3COCH3) series (Ketones):
(i) \( \text{CH}_3\text{COCH}_3 \) (Propanone)
(ii) \( \text{CH}_3\text{COCH}_2\text{CH}_3 \) (Butanone)
(iii) \( \text{CH}_3\text{COCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \) (Pentan-2-one)
(iv) \( \text{CH}_3\text{COCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \) (Hexan-2-one)
(v) \( \text{CH}_3\text{COCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \) (Heptan-2-one)
(c) Ethene (H-CH=CH2) series (Alkenes):
(i) \( \text{CH}_2 = \text{CH}_2 \) (Ethene)
(ii) \( \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH}_2 \) (Propene)
(iii) \( \text{CH}_3 - \text{CH}_2 - \text{CH} = \text{CH}_2 \) (But-1-ene)
(iv) \( \text{CH}_3 - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{CH} = \text{CH}_2 \) (Pent-1-ene)
(v) \( \text{CH}_3 - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{CH} = \text{CH}_2 \) (Hex-1-ene)
In simple words: A homologous series is like a family of chemicals where each new member is made by adding a \( \text{CH}_2 \) unit to the previous one. This means they have the same basic chemical group and similar traits.

Exam Tip: When forming homologous series, remember to add a \( \text{CH}_2 \) group to the carbon chain while keeping the functional group intact. Ensure the general formula for each series (e.g., \( \text{C}_n\text{H}_{2n+1}\text{COOH} \) for carboxylic acids) is maintained.

 

Question 7. નીચે દર્શાવેલાં સંયોજનો માટે સંઘનિત અને બંધરેખા બંધારણીય સૂત્રો દોરો અને જો તેમાં કોઈ ક્રિયાશીલ સમૂહ હોય તો તે ઓળખો.
(a) 2,2,4- ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટેન
(b) 2- હાઈડ્રોક્સિ-1,2,3-પ્રોપેન ટ્રાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ
(c) હેકઝેનડાયલ
Answer:
(a) 2,2,4-Trimethylpentane:
Condensed formula: \( \text{(CH}_3\text{)}_3\text{CCH}_2\text{CH(CH}_3\text{)}_2 \)
Line-bond structure:

Functional group: None (it is an alkane, only C-C and C-H single bonds).

(b) 2-Hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid:
Condensed formula: \( \text{CH}_2\text{(COOH)C(OH)(COOH)CH}_2\text{COOH} \)
Full structural formula:
Line-bond structure:

Functional groups: One hydroxyl group (\( \text{-OH} \)) and three carboxylic acid groups (\( \text{-COOH} \)).

(c) Hexanedial:
Condensed formula: \( \text{OHC(CH}_2\text{)}_4\text{CHO} \)
Line-bond structure:

Functional group: Aldehyde (\( \text{-CHO} \)).
In simple words: Condensed formulas show atoms grouped together, while line-bond structures simplify chains into zigzags. Functional groups are specific parts of a molecule that give it its unique chemical reactions.

Exam Tip: When drawing structures, ensure all carbon atoms have four bonds. For condensed formulas, group hydrogen atoms with their respective carbons. For line-bond, ensure explicit depiction of all heteroatoms and hydrogen atoms attached to them.

 

Question 8. નીચે દર્શાવેલા સંયોજનોમાં ક્રિયાશીલ સમૂહને ઓળખો :
(a)
(b)
(c)
Answer:
(a) The functional groups are:
- \( \text{-CHO} \): Aldehyde group.
- \( \text{-OMe} \) (Methoxy): Phenolic ether group.
- \( \text{-OH} \): Hydroxyl phenolic group.
(b) The functional groups are:
- \( \text{-NH}_2 \): Primary aromatic amine (1°-amine).
- \( \text{-O-CH}_2\text{-CH}_2\text{-N(C}_2\text{H}_5\text{)}_2 \): This is an ester group linked to a tertiary amine. Specifically, it combines an ester with an N,N-dialkyl amine (3°-amine).
(c) The functional groups are:
- \( \text{CH=CH} \): Ethylene double bond or Alkene group.
- \( \text{-NO}_2 \): Nitro group.
Therefore, this compound contains both an unsaturated nitro group (\( \text{-NO}_2 \)) and an alkene group (\( \text{C=C} \)).
In simple words: Functional groups are specific parts of a molecule that determine its chemical behavior. These include aldehydes, alcohols, ethers, amines, alkenes, and nitro groups, among others.

Exam Tip: Learn to recognize common functional groups and their characteristic structures. Pay attention to how they are attached to the main carbon skeleton, as this can affect their reactivity and naming.

 

Question 9. \( \text{O}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{O}^- \) અથવા \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{O}^- \) પૈકી કોણ વધુ સ્થાયી છે ? શા માટે ?
Answer:
\( \text{O}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{O}^- \) is more stable. Here's why:
(a) Resonance Stabilization: \( \text{O}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{O}^- \) can be represented by resonance structures as follows:
\[ \text{O} = \text{N} - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{O}^- \leftrightarrow \text{O}^- - \text{N}^+ = \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{O}^- \]
(b) Inductive Effect Stabilization: In \( \text{O}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{O}^- \), the nitro group (\( \text{-NO}_2 \)) exhibits a strong -I (electron-withdrawing inductive) effect. This effect helps to spread out the negative charge on the oxygen atom.
\[ \text{O}_2\text{N} \leftarrow \text{CH}_2 \leftarrow \text{CH}_2 \leftarrow \text{O}^- \]
In contrast, in \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{O}^- \), the methyl group (\( \text{-CH}_3 \)) has a +H (electron-donating hyperconjugation) effect, and alkyl groups like \( \text{CH}_3 \) and \( \text{CH}_2 \) exhibit a +I (electron-donating inductive) effect. This donation of electrons increases the negative charge density on the oxygen atom, making it less stable.
\[ \text{CH}_3 \rightarrow \text{CH}_2 \rightarrow \text{O}^- \]
Therefore, due to the electron-withdrawing nature of the \( \text{-NO}_2 \) group, \( \text{O}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{O}^- \) is more stable compared to \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{O}^- \).
In simple words: The molecule with the nitro group is more stable because the nitro group pulls electrons away, spreading out the negative charge. The other molecule has a methyl group that pushes electrons, making the negative charge more concentrated and less stable.

Exam Tip: Remember that electron-withdrawing groups help stabilize negative charges by distributing them, while electron-donating groups destabilize negative charges by concentrating them. Resonance and inductive effects are key factors in determining stability.

 

Question 10. \( \pi \)-પ્રણાલી સાથે જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહો શા માટે ઇલેક્ટ્રૉન દાતા તરીકે વર્તે છે ? સમજાવો.
Answer:
Alkyl groups connected to a \( \pi \)-system act as electron donors primarily due to **hyperconjugation** (also known as "no-bond resonance"). Here's how it works:
1. **Overlap of Orbitals:** In compounds like propene \( (\text{CH}_3\text{CH}=\text{CH}_2) \), the \( \sigma \)-orbitals of the C-H bonds in the alkyl group (e.g., \( \text{CH}_3 \)) are parallel to the \( \pi \)-orbitals of the adjacent C=C double bond. This parallel alignment allows for an overlap between the \( \sigma \)-electron cloud of the C-H bond and the empty or partially filled \( \pi \)-orbitals of the adjacent unsaturated system.
2. **Electron Delocalization:** When this overlap occurs, the electrons from the \( \sigma \)-C-H bond can delocalize into the adjacent \( \pi \)-system. This delocalization stabilizes the system and effectively donates electron density to the \( \pi \)-bond.
\[ \text{H} - \text{C} = \text{C} - \text{H}_2 \quad \text{H} - \text{C} - \text{C} = \text{H}_2 \]
The image shows a diagram of hyperconjugation in propene where the \( \sigma \)-bond of \( \text{CH}_3 \) interacts with the \( \pi \)-system of the alkene, effectively donating electron density.

• This effect is called "no-bond resonance" because it involves the delocalization of \( \sigma \)-electrons without forming a direct bond with the adjacent system. It effectively increases the electron density in the \( \pi \)-system, making alkyl groups electron-donating when attached to unsaturated systems or carbocations.
In simple words: Alkyl groups act like electron donors because the electrons in their single bonds can slightly "lean over" and share with nearby double bonds or positive charges. This makes the double bond or positive charge a bit more stable by spreading out the electron density.

Exam Tip: Hyperconjugation is more pronounced when there are more alpha-hydrogens (hydrogens on the carbon adjacent to the unsaturated system or carbocation). This increases the number of possible contributing structures, leading to greater stabilization.

 

Question 11. નીચે દર્શાવેલા સંયોજનોના સસ્પંદન બંધારણો દોરો, તેમાંના ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરને વક્રતીર વડે દર્શાવો.
(a) C6H5OH
(b) C6H5NO2
(c) CH3CH=CHCHO
(d) C6H5-CHO
(e) \( \text{C}_6\text{H}_5-\stackrel{+}{\mathrm{C}}\text{H}_2 \)
(f) \( \text{CH}_3\text{CH} = \text{CH}\stackrel{+}{\mathrm{C}}\text{H}_2 \)
Answer:
(a) Resonance structures of Phenol (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} \)): The lone pair of electrons on the oxygen atom of the hydroxyl group can delocalize into the benzene ring, increasing electron density at the ortho and para positions.

(b) Resonance structures of Nitrobenzene (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{NO}_2 \)): The nitro group is an electron-withdrawing group. It pulls electron density from the benzene ring, creating positive charges at the ortho and para positions.

(c) Resonance structures of But-2-en-1-al (\( \text{CH}_3\text{CH=CHCHO} \)): The electron-withdrawing aldehyde group can delocalize the pi electrons of the alkene and carbonyl system.
\( \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH} - \text{CH} = \stackrel{\bullet\bullet}{\text{O}} \quad \leftrightarrow \quad \text{CH}_3 - \stackrel{+}{\text{CH}} - \text{CH} = \text{CH} - \stackrel{\bullet\bullet}{\text{O}}^- \)
\[ \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH} - \text{CHO} \quad \leftrightarrow \quad \text{CH}_3 - \stackrel{+}{\text{CH}} - \text{CH} = \text{CH} - \text{O}^- \]
(d) Resonance structures of Benzaldehyde (\( \text{C}_6\text{H}_5\text{-CHO} \)): The aldehyde group is electron-withdrawing, pulling electron density from the ring and creating positive charges at the ortho and para positions.

(e) Resonance structures of Benzyl carbocation (\( \text{C}_6\text{H}_5-\stackrel{+}{\mathrm{C}}\text{H}_2 \)): The positive charge on the methylene carbon can delocalize into the benzene ring, stabilizing the carbocation.

(f) Resonance structures of But-2-en-1-yl carbocation (\( \text{CH}_3\text{CH} = \text{CH}\stackrel{+}{\mathrm{C}}\text{H}_2 \)): The positive charge is delocalized over the alkene system.
\[ \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH} - \stackrel{+}{\text{CH}}_2 \quad \leftrightarrow \quad \text{CH}_3 - \stackrel{+}{\text{CH}} - \text{CH} = \text{CH}_2 \]
This delocalization spreads the positive charge, leading to greater stability.
In simple words: Resonance happens when electrons can move around in a molecule, creating different possible structures. These structures are shown with curved arrows that demonstrate how electrons shift, which helps spread out charges and make the molecule more stable.

Exam Tip: Always use curved arrows to show the movement of electron pairs (two electrons) or single electrons (for free radicals). Ensure that each resonance structure adheres to octet rules for second-row elements and that the overall charge of the molecule remains constant across all contributing structures.

 

Question 12. ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી પ્રક્રિયક અને કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયક એટલે શું ? ઉદાહરણ સહિત સમજાવો. અથવા (સ્વાધ્યાય-12.12) કેન્દ્રાનુરાગી અને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વચ્ચેના તફાવતો સ્પષ્ટ કરો.
Answer: ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી પ્રક્રિયક અને કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયક વચ્ચેના મુખ્ય તફાવતો નીચેના કોષ્ટકમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે:

ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી પ્રક્રિયક અને કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકની વચ્ચે બંધકારક પારસ્પરિક ક્રિયા થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી પ્રક્રિયક, ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ સ્વીકારે છે.

In simple words: Nucleophiles donate electrons to form new bonds, while electrophiles accept electrons to form new bonds. Nucleophiles are rich in electrons, like negative ions or molecules with lone pairs. Electrophiles are electron deficient, like positive ions or molecules with electron-poor centers.

Exam Tip: Remember that nucleophiles are 'nucleus-loving' (seeking positive charge), and electrophiles are 'electron-loving' (seeking negative charge or electron density).

 

Question 13. નીચે દર્શાવેલા સમીકરણોમાં ઘાટા અક્ષરે લખાયેલા પ્રક્રિયકોને કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયક અથવા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રક્રિયક તરીકે ઓળખી બતાવો :
(a) \( CH_3COOH + HO^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O \)
(b) \( CH_3COCH_3 + CN^- \rightarrow (CH_3)_2C(CN)(OH) \)
(c) \( C_6H_5^+ + CH_3CO^+ \rightarrow C_6H_5COCH_3 \)
Answer: વધારે યોગ્ય રીતે ઓળખવા માટે, નીચે મુજબ છે:
(a) \( HO^- \) કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયક છે. કારણ કે તેમાં ઋણ વીજભાર અને અષ્ટક હોવાથી, તે ઇલેક્ટ્રૉન ધનિક છે.
(b) \( CN^- \) કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયક છે. કારણ કે તેમાં ઋણ વીજભાર અને અષ્ટક હોવાથી, તે ઇલેક્ટ્રૉન ધનિક છે.
(c) \( CH_3CO^+ \) ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી છે, કારણ કે કાર્બન પર ષષ્ટક છે, અને તેની ખાલી કક્ષક હોવાને કારણે તે ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપ ધરાવે છે.
In simple words: \( HO^- \) and \( CN^- \) are nucleophiles because they have extra electrons. \( CH_3CO^+ \) is an electrophile because it needs electrons to complete its outer shell.

Exam Tip: Nucleophiles are electron-rich species (often negatively charged or having lone pairs), while electrophiles are electron-deficient species (often positively charged or having incomplete octets).

 

Question 14. નીચે દર્શાવલી પ્રક્રિયાઓને તમે આ એકમમાં અભ્યાસ કર્યો હોય તેવી પ્રક્રિયાઓમાં વર્ગીકૃત કરો :
(a) \( CH_3CH_2Br + HS^- \rightarrow CH_3CH_2SH + Br^- \)
(b) \( (CH_3)_2C = CH_2 + HCl \rightarrow (CH_3)_2ClC - CH_3 \)
(c) \( CH_3CH_2Br + HO^- \rightarrow CH_2 = CH_2 + H_2O + Br^- \)
(d) \( (CH_3)_3C - CH_2OH + HBr \rightarrow (CH_3)_2CBrCH_2CH_2CH_3 + H_2O \)
Answer:
(a) કેન્દ્રાનુરાગી વિસ્થાપન (Nucleophilic substitution)
(b) ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી યોગશીલ (Electrophilic addition)
(c) દ્વિઆણ્વીય વિલોપન (Bimolecular elimination)
(d) પુનઃ ગોઠવણી સાથે કેન્દ્રાનુરાગી વિસ્થાપન (Nucleophilic substitution with rearrangement)
In simple words: We classify these reactions based on how the molecules change. (a) is a swap, (b) is an adding-on, (c) is a taking-away to make a double bond, and (d) is a swap that also changes the structure of the molecule.

Exam Tip: To classify reactions, look for characteristic changes: substitutions involve swapping groups, additions involve increasing saturation, and eliminations involve creating double/triple bonds by removing atoms.

 

Question 15. નીચે દર્શાવેલા બંધારણોની જોડીના સભ્યો વચ્ચે શું સંબંધ છે ? તેઓ બંધારણીય સમઘટકો છે કે ભૌમિતિક સમઘટકો છે કે સત્પંદન બંધારણો છે ?
(a) અને
(b) અને
(c) અને
Answer:
(a) તેઓ \( C_5H_{10}O \) બંધારણીય સમઘટકો છે. ખરેખર, તેઓ સ્થાન સમઘટકો અને મેટામર પણ છે.
(b) તેઓ ભૌમિતિક સમઘટકો (ટ્રાન્સ અને સીસ) છે.
(c) તેઓ સસ્પંદન સ્વરૂપો (બંધારણો) છે, કારણ કે તેમાં પરમાણુના કેન્દ્રોના સ્થાન અચળ રહે છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રૉનના સ્થાન અલગ હોય છે.
In simple words: (a) These are structural isomers, meaning they have the same formula but different arrangements of atoms, specifically where the ketone group is. (b) These are geometric isomers, which are specific types of structural isomers that differ in how parts are arranged around a double bond (cis is on the same side, trans is on opposite sides). (c) These are resonance structures, where the electrons are just in different places, but the atoms themselves don't move.

Exam Tip: Understand the key differences: structural isomers have different bonding, geometric isomers have fixed arrangements around rigid bonds, and resonance structures show electron delocalization within a single molecule.

 

Question 16. નીચે દર્શાવ્યા મુજબના બંધના ખંડન માટે ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરને વીર વડે દર્શાવો તથા પ્રત્યેકને સમવિભાજન અથવા વિષમવિભાજનમાં વર્ગીકૃત કરી બનતા પ્રતિક્રિયાત્મક મધ્યવર્તીને મુક્તમૂલક, કાર્બોકેટાયન કે કાર્બોનાયન તરીકે ઓળખો.
(a) \( CH_3O - OCH_3 \rightarrow \dot{CH_3O} + \dot{OCH_3} \)
(b)
(c)
(d)
Answer:
(a) બંધખંડનનો પ્રકાર: સમવિભાજન
\( CH_3O - OCH_3 \rightarrow \dot{CH_3O} + \dot{OCH_3} \)
O-O બંધના બંનેમાંથી મુક્તમૂલકો બને છે. એક-એક ઇલેક્ટ્રૉન O ઉપર જાય છે.

(b) \( C=O \) તે \( CH_3-C-CH_3 \) છે. તેમાં C-H બંધનું વિષમ વિભાજન થઈને કાર્બેનાયન \( -CH_2COCH_3 \) બને છે. ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મનું સંચલન નીચે મુજબ છે:

વિષમવિખંડન થઈને કાર્બેનાયન બને છે.

(c) તેમાં C-Br બંધનું વિષમવિખંડન થઈને કાર્બોકેટાયન \( (CH_3)C^+ \) બને છે અને C-Br બંધનું ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ \( Br^- \) મેળવે છે.


(d) તેમાં C=C ના π બંધનું વિષમ વિભાજન થઈ, π બંધનું ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ \( E^+ \) મેળવી, કાર્બોકેટાયન \( (C_6H_5E)^+ \) બને છે.

In simple words: When bonds break, electrons move. If electrons split evenly, it's homolytic, making free radicals. If electrons move unevenly, it's heterolytic, creating charged ions called carbocations (positive) or carbanions (negative). We classify each example based on how the bond breaks and what charged or radical intermediate is made.

Exam Tip: Use curved arrows to track electron movement during bond cleavage. A half-arrow (fishhook) denotes homolytic cleavage, while a full arrow shows heterolytic cleavage.

 

Question 17. ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર શબ્દોને વ્યાખ્યાયિત કરો. કઈ ઇલેક્ટ્રોન વિસ્થાપન અસર, નીચે દર્શાવેલી કાર્બોક્સિલિક એસિડની ઍસિડિકતાનો સાચો ક્રમ સમજાવી શકે છે ?
(a) \( Cl_3CCOOH > Cl_2CHCOOH > ClCH_2COOH \)
(b) \( CH_3CH_2COOH > (CH_3)_2CHCOOH > (CH_3)_3C \cdot COOH \)
Answer:
પ્રેરક અસર:
(A) વ્યાખ્યા: કોઈક અણુમાં, બંધમાંના ઇલેક્ટ્રૉનનું સ્થાનાંતર થઈ બંધમાં કાયમી ધ્રુવીયતા આવે છે, તેને પ્રેરક અસર કહેવાય છે. "બે ભિન્ન વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા પરમાણુઓની વચ્ચેના સહસંયોજક (\( \sigma \)) બંધના ઇલેક્ટ્રૉનની ઘનતા બે પૈકી વધારે વિદ્યુતઋણમય પરમાણુની તરફ આકર્ષાયેલી રહે છે, જેને તે સમૂહની પ્રેરક અસર કહે છે.”
પ્રેરક અસરના કારણે, સહસંયોજક બંધમાંના ઇલેક્ટ્રૉનની ઘનતાનું સ્થળાંતર થવાથી તે બંધ ધ્રુવીય હોય છે. ધ્રુવીય બંધના કારણે કાર્બનિક અણુમાં ભિન્ન ઇલેક્ટ્રૉનીય અસર પેદા થાય છે.
આંશિકભાર અને ઇલેક્ટ્રૉન સ્થળાંતરની દિશાને દર્શાવવા:

• ધ્રુવીય બંધમાં આંશિક ધનભાર \( \delta^+ \) અને આંશિક ઋણભાર \( \delta^- \) થી દર્શાવવામાં આવે છે, બે પરમાણુ ઉપરના આંશિક ભારને \( \delta \) (ડેલ્ટા) ચિહ્નથી દર્શાવાય છે.
• \( \delta^+ \) એટલે વધારે પ્રમાણમાં આંશિક ધનભાર અને \( \delta\delta^+ \) એટલે ઓછા પ્રમાણમાં આંશિક ધનભાર.
• પ્રેરક અસરની દિશા દર્શાવવા તીરને પરમાણુઓની વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે; જે \( +\delta \) થી \( -\delta \) સુધીના ઇલેક્ટ્રૉન ઘનતાના સ્થળાંતર દર્શાવે છે.

(B) ઉદાહરણની સમજૂતી: ક્લોરોઇથેન (\( CH_3CH_2Cl \)) માં બંધ C-Cl તે ધ્રુવીય સહસંયોજક પ્રકારનો છે, તેમાં C ના કરતાં Cl ની વિદ્યુતઋણતા વધારે હોવાથી C-Cl બંધના ઇલેક્ટ્રૉનનું C થી Cl તરફ સ્થળાંતર થયેલું હોય છે. જેના પરિણામે C ની ઉપર આંશિક ધન (\( +\delta \)) અને Cl ની ઉપર આંશિક ઋણભાર (\( -\delta \)) વાળો ધ્રુવીય બંધ \( C^{+\delta}-Cl^{-\delta} \) હોય છે.

\( CH_3CH_2Cl \) માં પ્રેરક અસર અને પરમાણુઓમાં ધ્રુવીયતા
(C) પ્રેરક અસરની માત્રા (પ્રબળતા): ઇલેક્ટ્રૉનની ઘનતાને સ્થળાંતર કરનારું સમૂહ વધારે નજીક તેમ તેનો પ્રભાવ પ્રબળ હોય છે. આ અસર બંધની શૃંખલામાં ત્રણ કાર્બન સુધી પ્રસરે છે. ક્લોરોઇથેનમાં Cl ની પ્રેરક અસર \( C_1 \) તેમજ \( C_2 \) સુધી છે પણ \( C_1 \) ઉપર વધારે પ્રબળ અસર હોવાથી \( C_1 \) નો \( +\delta \) ભાર વધુ અને \( C_2 \) ઉપરનો આંશિક ધનભાર ઓછો \( \delta\delta^+ \) હોય છે.
(ii) જેમ સમૂહોની સંખ્યા વધારે તેમ અસર પ્રબળ હોય છે. દા.ત., \( CH_3CH_2Cl \) કરતાં \( CH_3CHCl_2 \) માં પ્રબળ અસર છે.
(iii) જેમ સમૂહની અસર પ્રબળ તેમ ઇલેક્ટ્રૉન ઘનતાનું સ્થળાંતર વધારે હોય છે. દા.ત., F, Cl, Br, I ની પ્રેરક અસરની માત્રા ઘટતી જાય છે.
(D) પ્રેરક અસરના પ્રકાર: વિસ્થાપક સમૂહોને કાર્બન હાઇડ્રોજન બંધના C-H ના સાપેક્ષ સરખાવીને તેમની ઇલેક્ટ્રૉન પ્રદાન કરવાની (\( +I \)) અને ઇલેક્ટ્રૉન ઘનતા સ્વીકાર કરવાની (\( -I \)) વૃત્તિમાં વર્ગીકૃત કરાય છે.
(i) ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક પ્રેરક અસર (\( -I \)) અને તેવા સમૂહો:

• આવા સમૂહોની બંધના ઇલેક્ટ્રૉનની ઘનતાને પોતાની નજીક આકર્ષવાની ક્ષમતા -H ના સાપેક્ષમાં વધારે હોય છે.
• દા.ત., હેલોજન (X), નાઇટ્રો (\( -NO_2 \)), સાયનો (\( -CN \)), કાર્બોક્સિ (\( -COOH \)), એસ્ટર (\( -COOR \)), એરાયલોક્સિ (\( -OAr \)), આલ્કોક્સી (\( -OR \)), એરાઇલ (\( -Ar \)) વગેરે ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક સમૂહો છે.

(ii) ઇલેક્ટ્રૉન દાતા પ્રેરક અસર (\( +I \)) અને તેવા સમૂહો:

• જે સમૂહો તેમની સાથેના \( \sigma \)-સહસંયોજક બંધના ઇલેક્ટ્રૉનને, C-H બંધના સાપેક્ષમાં પોતાનાથી દૂર અપાકર્ષે છે, તેમને ઇલેક્ટ્રૉન દાતા પ્રેરક અસરના સમૂહો કહેવાય છે.
• દા.ત., મિથાઇલ (\( -CH_3 \)), ઇથાઇલ (\( -CH_2CH_3 \)), આઇસોપ્રોપાઇલ (\( -CH(CH_3)_2 \)), ટર્શિયરી બ્યુટાઇલ (\( -C(CH_3)_3 \)) વગેરે (\( +I \)) પ્રભાવ ધરાવતા સમૂહો છે. જેમ આલ્કાઇલ સમૂહ મોટું તેમ (\( +I \)) અસર પ્રબળ બને છે.

ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર:
વ્યાખ્યા: બહુબંધ (દ્વિબંધ કે ત્રિબંધ) ધરાવતાં કાર્બનિક સંયોજનોની નજીક હુમલો કરનાર પ્રક્રિયક આવે છે ત્યારે, બહુબંધથી જોડાયેલા બે પરમાણુઓ પૈકી એક પરમાણુની તરફ સહિયારા ઇલેક્ટ્રૉનનું યુગ્મ પૂર્ણ રીતે સ્થળાંતર પામે છે. જેને તે હુમલો કરનાર પ્રક્રિયકથી ઉદ્ભવતી ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર કહે છે.
ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસરની ખાસિયતો:

• પ્રક્રિયાના પ્રભાવ ક્ષેત્રમાંથી હુમલો કરનારા પ્રક્રિયકને દૂર કરતાંની સાથે જ, આ ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર દૂર થઈ શૂન્ય થાય છે.
• ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર કાયમી નથી, અસ્થાયી છે.
• આ અસર દ્વિબંધ કે ત્રિબંધવાળાં સંયોજનોમાં હુમલો કરનાર પ્રક્રિયકની હાજરીમાં જ જોવા મળે છે.
• આ અસરમાં તે ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ, કોઈ એક પડોશના પરમાણુની ઉપર જાય છે.
• આ ઇલેક્ટ્રૉન સ્થળાંતર વક્રતીર વડે દર્શાવાય છે.
• ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર (E) બે પ્રકારની હોય છે.

(a) ધન ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર (\( +E \)): તે બંધ ધરાવતાં બે પરમાણુઓ પૈકી જે પરમાણુની સાથે હુમલો કરનાર પરમાણુ કે પ્રક્રિયક જોડાય છે – ત્યારે તે જ પરમાણુની ઉપર બહુબંધના તે ઇલેક્ટ્રૉન સ્થળાંતર પામે તો તેને ધન ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર કહે છે. દા.ત. આલ્કીનના તે બંધમાં \( H^+ \) જોડાય છે. ત્યારે \( H^+ \) ની હાજરીમાં તે ઇલેકટ્રૉન યુગ્મનું સ્થળાંતર:

(b) ઋણ ઇલેકટ્રૉમેરિક અસર (\( -E \)): વ્યાખ્યા: તે બંધ ધરાવતાં બે પરમાણુઓ પૈકી જે પરમાણુની સાથે હુમલો કરનાર પરમાણુ (પ્રક્રિયક) જોડાયો હોય તે સિવાયના બહુબંધના પરમાણુની ઉપર \( \pi \) બંધના ઇલેક્ટ્રૉન સ્થળાંતર પામે તેને ઋણ ઇલેકટ્રૉમેરિક (\( -E \)) અસર કહે છે.

જ્યારે પ્રેરક અસર અને ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર બંને એકબીજાની વિરુદ્ધ દિશામાં હોય ત્યારે ઇલેક્ટ્રૉમેરિક અસર પ્રબળ હોય છે.
ઍસિડિકતાના સાચા ક્રમની સમજૂતી
(a) \( Cl_3COOH > Cl_2CHCOOH > ClCH_2COOH \): Cl ની ઋણ પ્રેરક અસર (\( -I \)) થી આ ઍસિડિકતાનો સાચો ક્રમ સમજાવી શકાય છે.

• Cl સમૂહ ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક પ્રેરક અસર ધરાવે છે.
• જેમ -Cl સમૂહની સંખ્યા વધારે હોય તેમ ઇલેકટ્રૉન આકર્ષક પ્રેરક હોય છે.
• આ પ્રેરક અસર C-C, C-O અને O-H બંધમાં પ્રસરે છે. જેથી O-H બંધના ઇલેક્ટ્રૉન O ની નજીક અને H થી દૂર જાય છે અને O-H બંધ ધ્રુવીય \( O^{\delta-}-H^{\delta+} \) બને છે. ઍસિડમાંથી \( H^+ \) પ્રોટોન દૂર થવાની સરળતા \( Cl_3CCOOH \) માં મહત્તમ છે.

(i) \( \rightarrow \) (ii) \( \rightarrow \) (iii) માં Cl ની સંખ્યા ઘટવાથી, O-H બંધના ઇલેક્ટ્રૉનને દૂર થવાની પ્રબળતા ઘટી ઍસિડીક પ્રબળતા ઘટતી જાય છે.
(b) \( CH_3CH_2COOH > (CH_3)_2CHCOOH > (CH_3)_3CCOOH \): તેઓમાં આલ્કાઇલ સમૂહ ઇલેક્ટ્રૉન અપાકર્ષક (\( +I \)) પ્રેરક અસર ધરાવે છે. આલ્કાઇલ સમૂહ \( -CH_3 \) ની સંખ્યા વધે તેમ ઇલેક્ટ્રૉન અપાકર્ષણની માત્રા વધતી જાય છે. પરિણામે O-H ની નજીક ઇલેકટ્રૉન આવે છે, O-H બંધ નિર્બળ બને છે, \( H^+ \) દાતા વૃત્તિ ઘટી ઍસિડિક પ્રબળતા ઘટે છે. \( -CH_3 \) ની (\( +I \)) અસર નીચે મુજબ બંધમાં પ્રસરે છે.

In simple words: The electromeric effect is when electrons move completely from one atom to another in a double or triple bond when a reactant comes close. Inductive effect explains the acidity of carboxylic acids. Electron-withdrawing groups (like Cl) make acids stronger by pulling electron density and making the O-H bond easier to break. More withdrawing groups or closer groups mean stronger acid. Electron-donating groups (like alkyl groups) make acids weaker by pushing electron density and making the O-H bond harder to break. More or larger alkyl groups mean weaker acid.

Exam Tip: For acidity questions, always consider the stability of the conjugate base. Electron-withdrawing groups stabilize the conjugate base, increasing acidity, while electron-donating groups destabilize it, decreasing acidity.

 

Question 18. નીચે દર્શાવલી પદ્ધતિઓના સિદ્ધાંતોને એક-એક ઉદાહરણ આપીને ટૂંકમાં વર્ણવો : (a) સ્ફટિકીકરણ (b) નિસ્યંદન (c) ક્રોમેટોગ્રાફી
Answer:
(a) સ્ફટિકીકરણ (Crystallization):
સિદ્ધાંત: સંયોજનની દ્રાવ્યતા ઊંચા તાપમાન કરતાં નીચા તાપમાને ઓછી હોય છે અને દ્રાવણમાંથી શુદ્ધ સંયોજનના સ્ફટિક બને છે. અશુદ્ધ પદાર્થનું યોગ્ય દ્રાવકમાંથી દ્રાવણ બનાવી અશુદ્ધિઓ ગાળણથી દૂર કરાય છે. આ દ્રાવણને ગરમ કરી, સંતૃપ્ત બનાવી, ઠંડા પાડતાં મળતા સ્ફટિકને અલગ મેળવાય છે.

જો બે સંયોજનની દ્રાવ્યતા દ્રાવક S માં ભિન્ન હોય તો તેમના અલગીકરણની પદ્ધતિનું વર્ણન:

• એક જ દ્રાવકમાં બે સંયોજનની દ્રાવ્યતા ભિન્ન હોય તો તે બે સંયોજનનોને “વિભાગીય સ્ફટિકીકરણ” થી છૂટા પડાય છે.
• દ્રાવકમાં બન્ને સંયોજનો ઓગાળીને ગરમ સંતૃપ્ત દ્રાવણ બનાવો. આ દ્રાવણને ઠંડું પાડો. જે સંયોજનની દ્રાવ્યતા ઓછી હશે, તેનાં સ્ફટિક પ્રથમ બને છે. ગાળણ કરી સ્ફટિક અલગ મેળવો જે ઓછા દ્રાવ્ય સંયોજનના હોય છે.
• માતૃદ્રાવણ વધુ દ્રાવ્ય સંયોજન ધરાવે છે. આ દ્રાવણને સંકેન્દ્રિત કરી સંતૃપ્ત દ્રાવણમાં ફેરવો. ઠંડું પાડો જેથી સ્ફટિકીકરણ થશે અને બીજા ઓછા દ્રાવ્ય સંયોજનના સ્ફટિક મળશે. ગાળણ કરી સ્ફટિક મેળવો જે બીજા સંયોજનના છે.

(b) નિસ્યંદન (Distillation):
સિદ્ધાંત: તે પ્રવાહીને શુદ્ધ કરવા તથા પ્રવાહીના મિશ્રણને અલગ કરવાની પદ્ધતિ છે. દરેક પ્રવાહી કોઈ ચોક્કસ તાપમાને જ ઉકળે છે અને પ્રવાહી – બાષ્પ – પ્રવાહી સ્થિતિ મેળવે છે. સામાન્ય નિસ્યંદનમાં ફ્લાસ્કમાં અશુદ્ધ પ્રવાહી અથવા પ્રવાહીઓના મિશ્રણને લેવામાં આવે છે. તેમનાં ઉત્કલનબિંદુ વચ્ચેનો ગાળો મોટો (\( 20^\circ C \)) વધારે હોવો જોઈએ. નિસ્યંદન ફ્લાસ્કમાં વધારે બાષ્પશીલ પ્રવાહી, શીતકમાં ઠારણ પામી અલગ પ્રાપ્ત થાય છે, તે શુદ્ધ હોય છે. દા.ત. બેન્ઝિન-બ્રોમોબેન્ઝિન, ક્લોરોફોર્મ-ક્લોરોબેન્ઝિન વગેરેમાં મિશ્રણો આ રીતે અલગ કરી શકાય છે.
(c) ક્રોમેટોગ્રાફી (Chromatography):
સિદ્ધાંત: તે અધિશોષણ અને વિતરણના સિદ્ધાંતની ઉપર આધારિત છે. દરેક સંયોજન ચોક્કસ પ્રમાણમાં અવશોષણ પામે છે અથવા વિતરણ પામે છે. ક્રોમેટોગ્રાફી પદ્ધતિમાં સ્થાયી અને ગતિશીલ તેવી બે કલા હોય છે. અધિશોષણ પદ્ધતિમાં, અધિશોષિત પામતા સ્થાયી સંયોજનને (ધનપ્રવાહી) લઈ, ગતિશીલ કલાના પ્રવાહીમાં રાખવાથી ભિન્ન માત્રામાં સંયોજન અવશોષાઈ, ભિન્ન અંતર કાપે છે. વિતરણમાં સ્થાયીકલા ધન અને ગતિશીલ કલા પ્રવાહી અથવા વાયુ હોય છે. સંયોજનનું વિતરણ દ્રાવકમાં અલગ અલગ થઈને ઘટકો છૂટા પડે છે. સામાન્ય રીતે ક્રોમેટોગ્રાફીનો ઉપયોગ રંગીન દ્રવ્યોને અલગ કરવામાં થાય છે.
In simple words: Crystallization cleans compounds by making them form pure crystals as they cool down from a hot solvent. Distillation separates liquids by boiling them at different temperatures and collecting the vapors. Chromatography separates substances based on how they stick to a stationary phase and how they move with a mobile phase.

Exam Tip: For separation techniques, remember the key principle for each: crystallization relies on solubility differences, distillation on boiling point differences, and chromatography on differential adsorption/partitioning.

 

Question 20. નિસ્યંદન, નીચા દબાણે નિસ્યંદન અને વરાળ નિસ્યંદન વચ્ચેનો તફાવત જણાવો.
Answer: નિસ્યંદન, નીચા દબાણે નિસ્યંદન અને વરાળ નિસ્યંદન વચ્ચેના તફાવતો નીચે મુજબ છે:

In simple words: Simple distillation is for liquids with a big boiling point difference. Reduced pressure distillation is for liquids that decompose at their normal boiling point. Steam distillation is for liquids that are insoluble in water but volatile with steam.

Exam Tip: Note the key condition for each distillation type: simple (large boiling point difference), reduced pressure (thermally sensitive compounds), and steam (water-immiscible volatile compounds).

 

Question 21. લેસાઇન કસોટીનું રસાયણવિજ્ઞાન ચર્ચો.
Answer: લેસાઇન કસોટી વડે કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા નાઇટ્રોજન (N), સલ્ફર (S), હેલોજન (Cl, Br, I) અને ફૉસ્ફરસ (P) તત્ત્વોની પરખ કરવામાં આવે છે.
(a) લેસાઇન દ્રાવણની બનાવટ અને કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલાં તત્ત્વો (N, X, S) નું આયનીય સ્વરૂપમાં પરિવર્તન: કાર્બનિક સંયોજનોને, સોડિયમ ધાતુની સાથે પિગલિત કરવાથી કાર્બનિક સંયોજનમાંના કાર્બન અને હાઇડ્રોજન સિવાયનાં તત્ત્વોનું આયનીય સ્વરૂપમાં રૂપાંતર થતા નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે.
(i) \( Na + C + N \xrightarrow{\Delta} NaCN \)
(ii) \( 2Na + S \xrightarrow{\Delta} Na_2S \)
(iii) \( Na + X \xrightarrow{\Delta} NaX \) (જ્યાં \( X = Cl, Br, I \))
લેસાઇન કસોટીમાં નાઇટ્રોજન, સલ્ફર, અને હેલોજન ધરાવતા સંયોજનો સોડિયમ સાયનાઇડ (\( NaCN \)), સોડિયમ સલ્ફાઇડ (\( Na_2S \)) અને સોડિયમ હેલાઇડ (\( NaX \)) માં પરિવર્તન થાય છે.
(b) નાઇટ્રોજનની કસોટી:
રીત: આયર્ન(II) સલ્ફેટ (\( FeSO_4 \)) ના દ્રાવણમાં સોડિયમ પિગલન નિષ્કર્ષ ઉમેરી ઉકાળો. તેમાં \( H_2SO_4 \) નું સાંદ્ર અભલોડન. જો પ્રુશિયન બ્લૂ રંગ દેખાય તો નાઇટ્રોજન ચોક્કસ હાજર છે.
પ્રક્રિયા:
(i) સૌપ્રથમ સોડિયમ સાયનાઇડ, આયર્ન-(II) સલ્ફેટની સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ હેક્સાસાયનોફેરેટ-(II) બનાવે છે.
\( 6CN_{(aq)}^- + Fe_{(aq)}^{2+} \rightarrow [Fe(CN)_6]_{(aq)}^{4-} \)
(ii) તેને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની સાથે ગરમ કરવાથી આયર્ન (II) નું આયર્ન (III) માં ઑક્સિડેશન થાય છે. આ આયર્ન (III) ની હેકઝાસાયનોફેરેટ(II) આયનની સાથે પ્રક્રિયા થઇને આયર્ન (III), હેકઝાસાયનોફેરેટ(II), (ફેરિફેરો સાયનાઇડ) બને છે, જે પ્રુશિયન બ્લૂ રંગનો હોય છે.
\( 3[Fe(CN)_6]_{(aq)}^{4-} + 4Fe^{3+} \xrightarrow{H_2O} Fe_4[Fe(CN)_6]_3 \cdot xH_2O \)
(c) સલ્ફરની કસોટી: સલ્ફરની હાજરી નક્કી કરવા નીચેની બે કસોટીઓ કરાય છે.
(i) સોડિયમ પીગલન નિષ્કર્ષણમાં ઍસિટિક ઍસિડ ઉમેરીને, ઍસિડિક બનાવો પછી તેમાં લેંડ ઍસિટેટનું દ્રાવણ ઉમેરો. જો કાળા અવક્ષેપ મળે તો તે સંયોજનમાં સલ્ફર હાજર છે તેવું દર્શાવે છે.
\( S_{(aq)}^{2-} + Pb_{(aq)}^{2+} \rightarrow PbS_{(s)} \)
(ii) સોડિયમ પીગલન નિષ્કર્ષમાં સોડિયમ નાઇટ્રોસાઇડનું દ્રાવણ ઉમેરતાં દ્રાવણ જાંબલી રંગનું થાય તો તે સંયોજન સલ્ફર ધરાવે છે.
\( S_{(aq)}^{2-} + [Fe(CN)_5NO]_{(aq)}^{2-} \rightarrow [Fe(CN)_5NOS]_{(aq)}^{4-} \)
જો કાર્બનિક સંયોજન નાઇટ્રોજન (N) અને સલ્ફર (S) બંને ધરાવતું હોય તો સોડિયમ પિગલનમાં સોડિયમ થાયોસાયનેટ (\( NaSCN \)) બને છે.
\( Na + C + N + S \rightarrow NaSCN \)
જેને આયર્ન(II) સલ્ફેટની સાથે ગરમ કરવાથી રુધિર જેવા લાલ રંગનો સંકીર્ણ બને છે પણ પ્રુશિયન બ્લૂ રંગ બનતો નથી. અહીં આયર્ન(III) આયન અને થાયોસાયનેટ આયન (\( SCN^- \)) વચ્ચે પ્રક્રિયા થાય છે.
\( Fe_{(aq)}^{3+} + SCN_{(aq)}^- \rightarrow [Fe(SCN)]_{(aq)}^{2+} \)
નોંધ: જો સોડિયમ સાથે પિગલન કરતી વખતે વધારે પ્રમાણમાં સોડિયમ લેવામાં આવો તો, સોડિયમ થાયોસાયનેટનું સોડિયમ સાયનાઇડ અને સોડિયમ સલ્ફાઇડમાં વિઘટન થઈ જાય છે તથા \( CN^- \) અને \( S^{2-} \) ની સામાન્ય કસોટીઓ મળે છે.
\( NaSCN + 2Na \rightarrow NaCN + Na_2S \)
(d) સંયોજનમાંના હેલોજનની કસોટી: સોડિયમ ધાતુ સાથે કાર્બનિક સંયોજનનું પીગલન કરવાથી સોડિયમ હેલાઇડ (\( NaX \)) બનેલ હોય છે. આ દ્રાવણ બેઝિક હોય છે. આ દ્રાવણમાં નાઇટ્રિક ઍસિડનું મંદ ઍસિડિક બનાવ્યા પછીથી સિલ્વર નાઇટ્રેટનું દ્રાવણ ઉમેરાય છે. પરિણામે \( AgX \) ના અવક્ષેપ બને છે.
\( Ag^+ + X^- \rightarrow AgX \downarrow \)
(i) જો સફેદ અવક્ષેપ બને અને તે અધિક એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં દ્રાવ્ય બને તો ક્લોરિનની હાજરી હોય છે.
(ii) જો આછા પીળા અવક્ષેપ બને અને એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં અલ્પ દ્રાવ્ય હોય તો તે બ્રોમિનની હાજરી દર્શાવે છે.
(iii) જો પીળા અવક્ષેપ એમોનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડમાં અદ્રાવ્ય હોય તો તે આયોડિનની હાજરી સૂચવે છે.
નોંધ: જો સંયોજનમાં હેલોજન ઉપરાંત નાઇટ્રોજન અને સલ્ફર તત્ત્વો હાજર હોય તો, તેમની હાજરી હેલોજનની સિલ્વર નાઇટ્રેટ સાથેની કસોટીમાં અડચણ ઊભી કરે છે. આ અડચણ ન આવે તે માટે – સોડિયમ પિગલન નિષ્કર્ષણમાં પ્રથમ સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડ ઉમેરી, ઉકાળવામાં આવે છે; જેથી બનેલા સોડિયમ સાયનાઇડ અને સોડિયમ સલ્ફાઇડનું વિઘટન થઈ દૂર થાય છે.
(e) કાર્બનિક સંયોજનમાંના ફૉસ્ફરસની કસોટી: કાર્બનિક સંયોજનને સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ (\( Na_2O_2 \)) ની સાથે ગરમ કરવાથી, સંયોજનમાં રહેલા ફૉસ્ફરસનું ફૉસ્ફેટમાં ઑક્સિડેશન થાય છે. મળતા ફૉસ્ફેટવાળા દ્રાવણને નાઇટ્રિક ઍસિડની સાથે ઉકાળીને તેમાં એમોનિયમ મોલિબ્સેટનું દ્રાવણ ઉમેરવાથી પીળા રંગના અવક્ષેપ મળે તો તે સંયોજનમાં ફૉસ્ફરસની હાજરી સૂચવે છે.
\( 2P + 3Na_2O_2 + O_2 \rightarrow 2Na_3PO_4 \)
\( Na_3PO_4 + 3HNO_3 \xrightarrow{\Delta} H_3PO_4 + 3NaNO_3 \)
\( H_3PO_4 + 12(NH_4)_2MoO_4 + 21HNO_3 \rightarrow (NH_4)_3PO_4 \cdot 12MoO_3 + 21NH_4NO_3 + 12H_2O \)
(પીળા અવક્ષેપ)
In simple words: Lassaigne's test helps find nitrogen, sulfur, halogens, and phosphorus in organic compounds. First, we fuse the compound with sodium to turn these elements into ionic forms. Then, we test for each ion. For nitrogen, a Prussian blue color shows up. For sulfur, a black precipitate or violet color appears. For halogens, a precipitate forms with silver nitrate. For phosphorus, a yellow precipitate forms with ammonium molybdate. Some steps require heating with acid to prevent interferences.

Exam Tip: Remember the specific colored precipitates or solutions formed for each element in Lassaigne's test, as these are critical for identification.

 

Question 22. કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા નાઈટ્રોજન તત્ત્વના પરિમાપન માટેની (1) માની પદ્ધતિ અને (ii) જેલ્ડાહલ પદ્ધતિના સિદ્ધાંતો વચ્ચેનો ભેદ સ્પષ્ટ કરો.
Answer:
(i) ચૂમાની પદ્ધતિ (Dumas Method): ચૂમાની પદ્ધતિમાં કાર્બનિક સંયોજનને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડના વાતાવરણમાં કૉપર(II) ઑક્સાઇડની સાથે ગરમ કરવાથી \( CO_2 \), \( H_2O \) અને \( N_2 \) વાયુનું મિશ્રણ મળે છે. જેમાં \( N_2 \) ઉપરથી \( N_2 \) ગણાય છે.
(ii) જેલ્ડાહલ પદ્ધતિ (Kjeldahl Method): જ્યારે જૅલ્ડાહલ પદ્ધતિમાં કાર્બનિક સંયોજનને સાંદ્ર \( H_2SO_4 \) ની સાથે થોડાક \( K_2SO_4 \) અને Hg માં ગરમ કરાય છે. જેથી નાઈટ્રોજનનું એમોનિયમ સલ્ફેટમાં રૂપાંતર થાય છે, પછી તેને \( NaOH \) સાથે ગરમ કરી \( NH_3 \) મેળવાય છે. \( NH_3 \) ઉપરથી નાઈટ્રોજનનું પ્રમાણ ગણાય છે.
In simple words: The Dumas method measures nitrogen by turning it into nitrogen gas (\( N_2 \)) and then measuring the amount of gas. The Kjeldahl method measures nitrogen by converting it into ammonium sulfate, which then releases ammonia gas (\( NH_3 \)) that can be measured.

Exam Tip: Dumas method is applicable to all nitrogen-containing compounds. Kjeldahl method is not applicable to compounds containing nitrogen in a nitro group, azo group, or in rings (e.g., pyridine) because these do not convert to ammonium sulfate.

 

Question 23. કાર્બનિક સંયોજનમાંના હેલોજન, સલ્ફર અને ફૉસ્ફરસના પરિમાપન માટેની પદ્ધતિના સિદ્ધાંતની ચર્ચા કરો.
Answer:
(a) હેલોજન (Cl, Br, I) નું પરિમાપન: ચોક્કસ જથ્થાના કાર્બનિક સંયોજનને કેરિયસ નળીમાં સિલ્વર નાઈટ્રેટની હાજરીમાં ધુમાયમાન નાઈટ્રિક ઍસિડની સાથે ગરમ કરવાથી હેલોજનમાંથી સિલ્વર હેલાઈડ (\( AgX \)) બને છે. જે અવક્ષેપ ધોઈ, શુષ્ક કરી તેનું વજન કરાય છે.
\( X + Ag^+ \xrightarrow{\text{ધુમાયમાન } HNO_3 \\ \Delta} AgX_{(s)} \)
જો કાર્બનિક સંયોજનનું દળ \( = m \) ગ્રામ
અને સિલ્વર હેલાઈડનું દળ \( = m_1 \) ગ્રામ
\( \% \text{ હેલોજન } = \frac{\text{હેલોજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times m_1 \times 100}{AgX \text{ નું આણ્વીય દળ} \times m} \)
(b) સલ્ફરનું પરિમાપન: ચોક્કસ જથ્થાના કાર્બનિક સંયોજનને માયમાન નાઈટ્રિક ઍસિડની સાથે ગરમ કરવાથી સલ્ફરનું બેરિયમ સલ્ફેટમાં ઑક્સિડેશન થાય છે. બેરિયમ સલ્ફેટના અવક્ષેપ ગાળી, ધોઈ, શુષ્ક કરીને વજન કરાય છે.
\( S \xrightarrow{\text{ધુમાયમાન } HNO_3 \\ \Delta} BaSO_4 \)
\( S = 32 \text{ g} \), \( BaSO_4 = 233 \text{ g} \)
સંયોજનનું દળ \( = m \) ગ્રામ
\( BaSO_4 \) નું દળ \( = m_1 \) ગ્રામ
\( \% S = \frac{32}{233} \times \frac{m_1}{m} \times 100 \)
(c) ફૉસ્ફરસનું પરિમાપન: ચોક્કસ જથ્થાના કાર્બનિક સંયોજનને નાઈટ્રિક ઍસિડની સાથે ગરમ કરવાથી ફૉસ્ફરસનું રૂપાંતર ફોસ્ફોરિક ઍસિડમાં થાય છે. જેમાં એમોનિયા અને એમોનિયમ મોલિબ્ડેટ ઉમેરી એમોનિયમ ફોસ્ફોમોલિબ્ડેટમાં અવક્ષેપન કરાય છે. જે અલગ કરી, શુષ્ક બનાવી તેનું વજન કરાય છે.
\( \% P = \frac{31 \times m_1 \times 100}{1877 \times m} \)
જ્યાં \( m_1 = \) સંયોજનનું દળ ગ્રામમાં
\( m = (NH_4)_3PO_4MoO_3 \) નું દળ ગ્રામમાં
\( (NH_4)_3PO_4MoO_3 \) નું આણ્વીય દળ \( = 1877 \text{ g} \)
નોંધ: જો પરિમાપન \( Mg_2P_2O_7 \) તરીકે કર્યું હોય તો,
\( \% P = \frac{62}{222} \times \frac{m_1}{m} \times 100 \)
જ્યાં, \( 62 = \) બે Pનું દળ
\( Mg_2P_2O_2 \) નું આણ્વીય દળ \( = 222 \text{ g} \)
In simple words: For halogens, we convert them to silver halides (\( AgX \)) and weigh the precipitate. For sulfur, we turn it into barium sulfate (\( BaSO_4 \)) and weigh that precipitate. For phosphorus, we change it to ammonium phosphomolybdate (\( (NH_4)_3PO_4 \cdot 12MoO_3 \)) and measure its mass. These weights help us calculate the percentage of each element in the original compound.

Exam Tip: Remember the specific compounds formed for quantitative analysis of each element (AgX for halogens, BaSO4 for sulfur, and phosphomolybdate or Mg2P2O7 for phosphorus) and their corresponding molecular weights for calculation.

 

Question 24. પેપર ક્રોમેટોગ્રાફીના સિદ્ધાંતને સમજાવો.
Answer: પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી તે સૌથી સરળ ક્રોમેટોગ્રાફી છે. તેમાં પેપર તે સ્થાયી કલા છે. પેપર તે સેલ્યુલોઝનું બનેલું હોય છે. અને તેમાં ગતિશીલ કલાનું પ્રવાહી સરળતાથી ગતિ કરી શકે છે.
શુદ્ધ પ્રવાહી તો એક સમાન વેગથી પેપર ઉપર ગતિ કરે છે. પેપર ઉપર સંયોજનના મિશ્ર દ્રાવણનું બિંદુ રાખવાથી તે દ્રાવકમાં ગતિશીલ કલા બને છે. આ સંયોજન અવશોષિત છે. કેશાકર્ષણના સિદ્ધાંત પ્રમાણે પેપર ઉપર અવશોષણ પામી સંયોજનો ઉપર ચડે છે; પણ તેઓનું વિતરણ ભિન્ન થવાથી ભિન્ન ઊંચાઈએ, ભિન્ન સંયોજનો પહોંચે છે અને મિશ્રણમાંથી અલગ પડે છે.
In simple words: Paper chromatography works by separating mixtures based on how much they stick to the paper (stationary phase) and how well they dissolve in a liquid (mobile phase). As the liquid moves up the paper, different parts of the mixture travel at different speeds, causing them to separate at various heights.

Exam Tip: Paper chromatography is a partition chromatography technique. The \(R_f\) value (retardation factor) is a characteristic value for each compound under specific conditions and helps in identification.

 

Question 25. નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને હેલોજનની પરખ માટે કાર્બનિક પદાર્થનું સોડિયમ ધાતુ સાથે પીગલન કરવાનું કારણ સમજાવો.
Answer: કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલાં નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને હેલોજન તત્ત્વો સહસંયોજક બંધ બનાવીને જોડાયેલાં હોય છે અને તેથી આયનીય પ્રક્રિયા આપી શકતાં નથી; આ તત્ત્વોને આયનીય સ્વરૂપમાં જ આયનિક પ્રક્રિયાઓ કરીને ઓળખી શકાય છે. આ તત્ત્વોને આયનીય સ્વરૂપમાં ફેરવવા માટે સક્રિય સોડિયમ ધાતુઓ સાથે પીગાળવામાં આવે છે. આથી નાઇટ્રોજનમાંથી \( NaCN \), સલ્ફરમાંથી \( Na_2S \) અને હેલોજનમાં \( NaX \) જેવા આયનીય સંયોજનો બને છે.
In simple words: We fuse organic compounds with sodium to test for nitrogen, sulfur, and halogens because these elements are usually bonded covalently, which means they won't react as ions. Fusing with sodium changes them into ionic forms, like \( NaCN \), \( Na_2S \), and \( NaX \), which can then be easily detected with chemical tests.

Exam Tip: The formation of soluble ionic compounds in the sodium fusion extract is crucial. This allows for simple inorganic tests to be performed, as most organic compounds are insoluble in water.

 

Question 26. કેલ્શિયમ સલ્ફેટ અને કપૂરના (Camphor) મિશ્રણના અલગીકરણ માટે યોગ્ય પદ્ધતિનું નામ જણાવો.
Answer: કૅલ્શિયમ સલ્ફેટ અને કપૂરના મિશ્રણના અલગીકરણ માટે ઊર્ધ્વપાતન પદ્ધતિ યોગ્ય છે.
In simple words: To separate calcium sulfate and camphor, you should use sublimation. Camphor can turn directly into a gas when heated, leaving the calcium sulfate behind.

Exam Tip: Sublimation is suitable for separating a volatile solid (like camphor) from a non-volatile solid (like calcium sulfate).

 

Question 27. વરાળ નિસ્યંદન દરમિયાન કાર્બનિક પ્રવાહી તેના ઉત્કલનબિંદુથી નીચા તાપમાને શા માટે ઊકળે છે ? સમજાવો.
Answer: વરાળ નિસ્યંદનમાં કાર્બનિક સંયોજનની બાષ્પ અને પાણીની વરાળના મિશ્રણનું નિસ્યંદન કરાય છે. પ્રવાહીની બાષ્પ પાણીમાં અદ્રાવ્ય રહે છે. જે પ્રવાહીનું શુદ્ધીકરણ કરવાનું હોય તેમાં પાણીની વરાળ પસાર કરાય છે.
આથી પ્રવાહીની બાષ્પ અને પાણીની વરાળનું મિશ્રણ બાષ્પશીલ બની ઉપર જાય છે અને શીતકમાં થઈ ફલાસ્કમાં આવે છે. જેમાં પ્રવાહી તથા પાણી અમિશ્ર અને અલગ સ્તર બનાવતાં હોય છે.
જ્યારે કાર્બનિક પ્રવાહીની બાષ્પનું દબાણ \( (p_1) \) અને પાણીના બાષ્પ દબાણ \( (p_2) \) નો સરવાળો વાતાવરણના દબાણ \( (p) \) જેટલો થાય ત્યારે મિશ્રણ નિસ્યંદન પામે છે.
આથી \( (P_1 + p_2) = p \) અને \( P_1 < P \) તથા \( p_2 < P \) હોય છે તથા \( P_1 = (p – P_2) \) હોય છે.
કાર્બનિક પ્રવાહીનું બાષ્પદબાણ \( (p_1) \) વાતાવરણ દબાણ \( (p) \) ના કરતાં ઓછું હોવાથી પ્રવાહીનું બાષ્પ નિસ્યંદન તેના ઉત્કલનબિંદુના કરતાં નીચા તાપમાને જ થાય છે.
In simple words: In steam distillation, the total vapor pressure of the mixture (compound + water) reaches atmospheric pressure at a temperature lower than the boiling point of either component alone. This is because the two liquids are immiscible, and their vapor pressures are additive. So, the compound boils and distills at a lower temperature than its normal boiling point.

Exam Tip: The key principle here is Dalton's Law of Partial Pressures. For immiscible liquids, the total vapor pressure is the sum of the individual partial vapor pressures, allowing distillation at lower temperatures.

 

Question 28. શું \( CCl_4 \) ને સિલ્વર નાઇટ્રેટની સાથે ગરમ કરવાથી \( AgCl \) ના સફેદ અવક્ષેપ મળશે ? તમારા ઉત્તરના કારણો આપો.
Answer: \( AgCl \) ના અવક્ષેપ બનશે નહીં. કારણ કે \( CCl_4 \) તે અઆયનીય, સહસંયોજક કાર્બનિક સંયોજન છે અને સિલ્વર નાઇટ્રેટ તે આયનીય અકાર્બનિક સંયોજન છે; જેથી તેમની વચ્ચે પ્રક્રિયા થતી નથી અને \( AgCl \) ના અવક્ષેપ બનતા નથી.
\( CCl_4 + AgNO_3 \rightarrow \) પ્રક્રિયા થતી જ નથી.
In simple words: No, \( AgCl \) won't form because \( CCl_4 \) is a covalent compound, not an ionic one, so the chlorine atoms aren't available as free ions to react with silver nitrate. Silver nitrate, being ionic, reacts with ionic chlorides.

Exam Tip: Silver nitrate test specifically detects ionic halide ions. Covalent organic halides need to be converted into ionic halides (e.g., via sodium fusion) before they can be tested with silver nitrate.

 

Question 29. કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા કાર્બનના પરિમાપન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ વાયુને શા માટે પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દ્રાવણમાં શોષવામાં આવે છે ?
Answer: કારણ કે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ (\( CO_2 \)) એસિડિક વાયુ છે. પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ તે પ્રબળ બેઝ છે. જેથી તે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડને શોષી શકે છે અને પ્રક્રિયા તરત જ કરી શકે છે.
\( KOH_{(s)} + CO_{2(g)} \rightarrow K_2CO_{3(s)} + H_2O \)
આના પરિણામે શોષાયેલા \( CO_2 \) નું વજન પણ ગણી શકાય છે.
In simple words: Carbon dioxide is absorbed by potassium hydroxide solution because \( CO_2 \) is an acidic gas and \( KOH \) is a strong base. This reaction neutralizes the \( CO_2 \), allowing it to be accurately measured by weight.

Exam Tip: This absorption reaction is used in quantitative analysis (e.g., Liebig's method) to determine the percentage of carbon in an organic compound by measuring the mass of absorbed CO2.

 

Question 30. સલ્ફરની પરખ માટેની લેડ એસિટેટ કસોટી દરમિયાન સોડિયમ પીગલન નિષ્કર્ષને ઍસિડિક બનાવવા માટે સલ્ફ્યુરિક એસિડનો ઉપયોગ ન કરતાં ઍસિટિક એસિડનો ઉપયોગ શા માટે કરવામાં આવે છે ?
Answer:

• જો સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ ઉમેરવામાં આવે તો, તે ઉમેરવામાં આવતા લૅડ ઍસિટેટની સાથે પ્રક્રિયા કરીને લૅડ સલ્ફેટના અવક્ષેપ આપે છે.

\( H_2SO_4 + Pb(CH_3COO)_2 \rightarrow PbSO_{4(s)} + 2CH_3COOH \)

• આમ, \( H_2SO_4 \) પોતે જ પ્રક્રિયા કરતો હોવાથી તેને ઉમેરીને દ્રાવણ ઍસિડિક બનાવી શકાય નહીં, તેથી \( CH_3COOH \) ઉમેરીને દ્રાવણ ઍસિડિક કરાય છે.

In simple words: Acetic acid is used instead of sulfuric acid to acidify the sodium fusion extract during the lead acetate test for sulfur. This is because sulfuric acid would react with lead acetate to form lead sulfate, which is also a white precipitate, and could give a false positive result for sulfur. Acetic acid, on the other hand, is a weaker acid and does not interfere with the test.

Exam Tip: Always avoid using reagents that can interfere with the test by forming precipitates or colors similar to the expected result. Acetic acid is chosen here precisely because it's a weak acid and its lead salt is soluble.

 

Question 22. કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા નાઈટ્રોજન તત્ત્વના પરિમાપન માટેની (1) માની પદ્ધતિ અને (ii) જેલ્ડાહલ પદ્ધતિના સિદ્ધાંતો વચ્ચેનો ભેદ સ્પષ્ટ કરો.
Answer:
(i) ડુમાસ પદ્ધતિમાં, કાર્બનિક સંયોજનને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડના વાતાવરણમાં કોપર(II) ઑક્સાઇડ સાથે ગરમ કરાય છે. આનાથી કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ (\(CO_2\)), પાણી (\(H_2O\)) અને નાઇટ્રોજન (\(N_2\)) વાયુનું મિશ્રણ મળે છે. આ પદ્ધતિમાં, \(N_2\) વાયુના જથ્થા પરથી નાઇટ્રોજનના પ્રમાણની ગણતરી કરી શકાય છે.
(ii) જ્યારે, જેલ્ડાહલ પદ્ધતિમાં, કાર્બનિક સંયોજનને સાંદ્ર \(H_2SO_4\) અને થોડા પોટેશિયમ સલ્ફેટ (\(K_2SO_4\)) તથા મર્ક્યુરી (\(Hg\)) સાથે ગરમ કરાય છે. આ પ્રક્રિયા નાઇટ્રોજનને એમોનિયમ સલ્ફેટમાં પરિવર્તિત કરે છે. ત્યારબાદ, તેને સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ (\(NaOH\)) સાથે ગરમ કરીને એમોનિયા (\(NH_3\)) મેળવાય છે. આ એમોનિયાના પ્રમાણ પરથી નાઇટ્રોજનની માત્રા નક્કી થાય છે.
In simple words: ડુમાસ પદ્ધતિમાં, કાર્બનિક સંયોજનને ગરમ કરીને નાઇટ્રોજન વાયુ મેળવાય છે. જ્યારે જેલ્ડાહલ પદ્ધતિમાં, નાઇટ્રોજનને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત કરીને માપવામાં આવે છે.

Exam Tip: Remember the key difference: Dumas collects nitrogen gas directly, while Kjeldahl converts nitrogen to ammonia for measurement. Both are used for quantitative analysis of nitrogen.

 

Question 23. કાર્બનિક સંયોજનમાંના હેલોજન, સલ્ફર અને ફૉસ્ફરસના પરિમાપન માટેની પદ્ધતિના સિદ્ધાંતની ચર્ચા કરો.
Answer:
લેસાઇન કસોટી કાર્બનિક સંયોજનોમાં રહેલા નાઇટ્રોજન (\(N\)), સલ્ફર (\(S\)), હેલોજન (\(Cl\), \(Br\), \(I\)) અને ફૉસ્ફરસ (\(P\)) તત્ત્વોની ઓળખ કરવા માટે મદદરૂપ થાય છે.
(a) લેસાઇન દ્રાવણ બનાવવું અને કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા તત્ત્વો (\(N\), \(X\), \(S\)) ને આયનીય સ્વરૂપમાં બદલવા: કાર્બનિક સંયોજનોને સોડિયમ ધાતુ સાથે પિગાળવાથી કાર્બન અને હાઇડ્રોજન સિવાયના તત્ત્વો આયનીય સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ નીચેની પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે:
\(Na + C + N \xrightarrow{\Delta} NaCN\) (નાઇટ્રોજન સોડિયમ સાયનાઇડ)
\(2Na + S \xrightarrow{\Delta} Na_2S\) (સોડિયમ સલ્ફાઇડ)
\(Na + X \xrightarrow{\Delta} NaX\) (જ્યાં \(X = Cl, Br, I\)) (સોડિયમ હેલાઇડ)
લેસાઇન કસોટીમાં નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને હેલોજન સંયોજનો અનુક્રમે સોડિયમ સાયનાઇડ (\(NaCN\)), સોડિયમ સલ્ફાઇડ (\(Na_2S\)) અને સોડિયમ હેલાઇડ (\(NaX\)) માં પરિવર્તિત થાય છે.
(b) નાઇટ્રોજન માટેની કસોટી:
પદ્ધતિ: આયર્ન(II) સલ્ફેટ (\(FeSO_4\)) ના દ્રાવણમાં સોડિયમ પિગાળેલો નિષ્કર્ષ ઉમેરી ઉકાળો. પછી તેમાં સાંદ્ર \(H_2SO_4\) ઉમેરીને એસિડિક બનાવો. જો પ્રુશિયન બ્લૂ રંગ દેખાય, તો નાઇટ્રોજન હાજર છે.
પ્રક્રિયા:
(i) સૌપ્રથમ, સોડિયમ સાયનાઇડ આયર્ન-(II) સલ્ફેટ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ હેક્સાસાયનોફેરેટ-(II) બનાવે છે.
\(6CN_{(aq)}^- + Fe^{2+}_{(aq)} \rightarrow [Fe(CN)_6]^{4-}_{(aq)}\)
(ii) તેને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથે ગરમ કરવાથી આયર્ન (II) નું આયર્ન (III) માં ઑક્સિડેશન થાય છે. આ આયર્ન (III) ની હેક્સાસાયનોફેરેટ(II) આયન સાથે પ્રક્રિયા થઈને આયર્ન (III) હેક્સાસાયનોફેરેટ(II) (ફેરિફેરો સાયનાઇડ) બને છે, જે પ્રુશિયન બ્લૂ રંગનું હોય છે.
\(3[Fe(CN)_6]^{4-}_{(aq)} + 4Fe^{3+} \xrightarrow{H_2O} Fe_4[Fe(CN)_6]_3 \cdot xH_2O\) (પ્રુશિયન બ્લૂ)
(c) સલ્ફર માટેની કસોટી: સલ્ફરની હાજરી નક્કી કરવા માટે નીચેની બે કસોટીઓ કરાય છે.
(i) સોડિયમ પિગાળેલા નિષ્કર્ષમાં એસિટિક ઍસિડ ઉમેરી તેને એસિડિક બનાવો, પછી તેમાં લેડ ઍસિટેટનું દ્રાવણ ઉમેરો. જો કાળા અવક્ષેપ મળે તો તે સંયોજનમાં સલ્ફર હાજર છે તેવું બતાવે છે.
\(S^{2-}_{(aq)} + Pb^{2+}_{(aq)} \rightarrow PbS_{(s)}\) (કાળા અવક્ષેપ)
(ii) સોડિયમ પિગાળેલા નિષ્કર્ષમાં સોડિયમ નાઇટ્રોસાઇડનું દ્રાવણ ઉમેરતાં દ્રાવણ જાંબલી રંગનું થાય તો તે સંયોજન સલ્ફર ધરાવે છે તેવું બતાવે છે.
\(S^{2-}_{(aq)} + [Fe(CN)_5NO]^{2-}_{(aq)} \rightarrow [Fe(CN)_5NOS]^{4-}_{(aq)}\)
જો કાર્બનિક સંયોજન નાઇટ્રોજન (\(N\)) અને સલ્ફર (\(S\)) બંને ધરાવતું હોય તો સોડિયમ પિગાળવામાં સોડિયમ થાયોસાયનેટ (\(NaSCN\)) બને છે.
\(Na + C + N + S \rightarrow NaSCN\)
જેને આયર્ન(II) સલ્ફેટ સાથે ગરમ કરવાથી રુધિર જેવા લાલ રંગનો સંકીર્ણ બને છે, પરંતુ પ્રુશિયન બ્લૂ રંગ બનતો નથી. અહીં આયર્ન(III) આયન અને થાયોસાયનેટ આયન (\(SCN^-\)) વચ્ચે પ્રક્રિયા થાય છે.
\(Fe^{3+}_{(aq)} + SCN^{-}_{(aq)} \rightarrow [Fe(SCN)]^{2+}\) (રુધિર જેવો લાલ)
નોંધ: જો સોડિયમ સાથે પિગાળતી વખતે વધુ પ્રમાણમાં સોડિયમ લેવામાં આવે તો, સોડિયમ થાયોસાયનેટનું સોડિયમ સાયનાઇડ અને સોડિયમ સલ્ફાઇડમાં વિઘટન થઈ જાય છે તથા \(CN^-\) અને \(S^{2-}\) ની સામાન્ય કસોટીઓ મળે છે.
\(NaSCN + 2Na \rightarrow NaCN + Na_2S\)
(d) સંયોજનમાંના હેલોજન માટેની કસોટી: સોડિયમ ધાતુ સાથે કાર્બનિક સંયોજનનું પિગાળન કરવાથી સોડિયમ હેલાઇડ (\(NaX\)) બને છે. આ દ્રાવણ બેઝિક હોય છે. આ દ્રાવણમાં નાઇટ્રિક ઍસિડનું મંદ દ્રાવણ ઉમેરી એસિડિક બનાવ્યા પછી સિલ્વર નાઇટ્રેટનું દ્રાવણ ઉમેરાય છે. આનાથી \(AgX\) ના અવક્ષેપ બને છે.
\(Ag^+ + X^- \rightarrow AgX \downarrow\)
(i) જો સફેદ અવક્ષેપ બને અને તે અધિક એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં દ્રાવ્ય બને તો ક્લોરિનની હાજરી બતાવે છે.
(ii) જો આછા પીળા અવક્ષેપ બને અને એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં અલ્પ દ્રાવ્ય હોય તો તે બ્રોમિનની હાજરી દર્શાવે છે.
(iii) જો પીળા અવક્ષેપ એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં અદ્રાવ્ય હોય તો તે આયોડિનની હાજરી સૂચવે છે.
નોંધ: જો સંયોજનમાં હેલોજન ઉપરાંત નાઇટ્રોજન અને સલ્ફર તત્ત્વો હાજર હોય તો, તેમની હાજરી હેલોજનની સિલ્વર નાઇટ્રેટ સાથેની કસોટીમાં સમસ્યા ઉભી કરે છે. આ સમસ્યાને ટાળવા માટે – સોડિયમ પિગાળેલા નિષ્કર્ષમાં સૌપ્રથમ સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડ ઉમેરી, ઉકાળવામાં આવે છે; જેથી બનેલા સોડિયમ સાયનાઇડ અને સોડિયમ સલ્ફાઇડનું વિઘટન થઈને તે દૂર થાય છે.
(e) કાર્બનિક સંયોજનમાંના ફૉસ્ફરસ માટેની કસોટી: કાર્બનિક સંયોજનને સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ (\(Na_2O_2\)) સાથે ગરમ કરવાથી, સંયોજનમાં રહેલા ફૉસ્ફરસનું ફૉસ્ફેટમાં ઑક્સિડેશન થાય છે. મળેલા ફૉસ્ફેટવાળા દ્રાવણને નાઇટ્રિક ઍસિડ સાથે ઉકાળીને તેમાં એમોનિયમ મોલિબ્ડેટનું દ્રાવણ ઉમેરવાથી પીળા રંગના અવક્ષેપ મળે તો તે સંયોજનમાં ફૉસ્ફરસની હાજરી સૂચવે છે.
\(2P + 3Na_2O_2 + O_2 \rightarrow 2Na_3PO_4\)
\(Na_3PO_4 + 3HNO_3 \xrightarrow{\Delta} H_3PO_4 + 3NaNO_3\)
\(H_3PO_4 + 12(NH_4)_2MoO_4 + 21HNO_3 \rightarrow (NH_4)_3PO_4 \cdot 12MoO_3 + 21NH_4NO_3 + 12H_2O\)
(પીળા અવક્ષેપ)
In simple words: કાર્બનિક સંયોજનમાં \(N\), \(S\), હેલોજન અને \(P\) ને ઓળખવા માટે લેસાઇન કસોટી વપરાય છે. આ તત્ત્વોને સોડિયમ સાથે પિગાળીને આયનીય સ્વરૂપમાં બદલવામાં આવે છે, પછી જુદી જુદી પ્રક્રિયાઓથી તેમની હાજરી જાણી શકાય છે.

Exam Tip: For each element, understand the chemical reactions and the characteristic observations (color changes, precipitates) that confirm its presence. Pay attention to the conditions for each test, such as heating or adding acid.

 

Question 24. પેપર ક્રોમેટોગ્રાફીના સિદ્ધાંતને સમજાવો.
Answer: પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી એ ખૂબ જ સરળ ક્રોમેટોગ્રાફી પદ્ધતિ છે. આમાં, પેપર એક સ્થાયી કલા તરીકે કામ કરે છે, જે સેલ્યુલોઝનું બનેલું હોય છે. ગતિશીલ કલા તરીકે પ્રવાહી દ્રાવક સરળતાથી આગળ વધે છે.
શુદ્ધ પ્રવાહી પેપર પર એકસરખી ગતિથી આગળ વધે છે. જ્યારે પેપર ઉપર સંયોજનના મિશ્ર દ્રાવણનું એક બિંદુ મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તે દ્રાવકમાં ગતિશીલ કલા બની જાય છે. આ સંયોજન શોષાયેલું હોય છે. કેશાકર્ષણના સિદ્ધાંત મુજબ, સંયોજનો પેપર ઉપર આગળ વધે છે; પરંતુ તેમનું વિતરણ અલગ હોવાથી, તેઓ જુદી જુદી ઊંચાઈએ પહોંચે છે અને મિશ્રણમાંથી અલગ પડે છે.
In simple words: પેપર ક્રોમેટોગ્રાફીમાં, પેપર સ્થિર રહે છે અને પ્રવાહી દ્રાવક આગળ વધે છે. મિશ્રણમાંના ઘટકો દ્રાવકમાં કેટલી ઝડપથી ફેલાય છે તેના આધારે અલગ પડે છે, જેનાથી તેઓ પેપર પર અલગ અલગ સ્થાને પહોંચે છે.

Exam Tip: Emphasize the roles of stationary phase (paper) and mobile phase (solvent) and how differential distribution leads to separation. Mention capillary action as the driving force.

 

Question 25. નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને હેલોજનની પરખ માટે કાર્બનિક પદાર્થનું સોડિયમ ધાતુ સાથે પીગલન કરવાનું કારણ સમજાવો.
Answer: કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને હેલોજન તત્ત્વો સહસંયોજક બંધ બનાવીને જોડાયેલા હોય છે. તેથી, તેઓ આયનીય પ્રક્રિયાઓ આપી શકતા નથી. આ તત્ત્વોને આયનીય સ્વરૂપમાં બદલ્યા પછી જ આયનીય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઓળખી શકાય છે. આ તત્ત્વોને આયનીય સ્વરૂપમાં બદલવા માટે સક્રિય સોડિયમ ધાતુ સાથે પિગાળવામાં આવે છે. આથી, નાઇટ્રોજનમાંથી \(NaCN\), સલ્ફરમાંથી \(Na_2S\) અને હેલોજનમાંથી \(NaX\) જેવા આયનીય સંયોજનો બને છે.
In simple words: નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને હેલોજન જેવા તત્ત્વો કાર્બનિક સંયોજનોમાં મજબૂત રીતે જોડાયેલા હોય છે. તેમને ઓળખવા માટે, તેમને સોડિયમ સાથે ગરમ કરીને સરળતાથી ઓળખી શકાય તેવા આયનીય સ્વરૂપમાં બદલવામાં આવે છે.

Exam Tip: Focus on the transformation from covalent to ionic form to enable detection. The key is that ionic compounds react more readily in aqueous solutions, which is why the sodium fusion extract is used.

 

Question 26. કેલ્શિયમ સલ્ફેટ અને કપૂરના (Camphor) મિશ્રણના અલગીકરણ માટે યોગ્ય પદ્ધતિનું નામ જણાવો.
Answer: કેલ્શિયમ સલ્ફેટ અને કપૂરના મિશ્રણને અલગ કરવા માટે ઊર્ધ્વપાતન પદ્ધતિ યોગ્ય છે.
In simple words: કેલ્શિયમ સલ્ફેટ અને કપૂરને અલગ કરવા માટે, ઊર્ધ્વપાતન નામની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

Exam Tip: Identify substances that sublime (like camphor) and those that don't (like calcium sulfate). Sublimation is the process where a solid turns directly into a gas without becoming a liquid first.

 

Question 27. વરાળ નિસ્યંદન દરમિયાન કાર્બનિક પ્રવાહી તેના ઉત્કલનબિંદુથી નીચા તાપમાને શા માટે ઊકળે છે ? સમજાવો.
Answer: વરાળ નિસ્યંદનમાં, કાર્બનિક સંયોજનની બાષ્પ અને પાણીની વરાળના મિશ્રણનું નિસ્યંદન કરાય છે. પ્રવાહીની બાષ્પ પાણીમાં અદ્રાવ્ય રહે છે. જે પ્રવાહીનું શુદ્ધીકરણ કરવાનું હોય તેમાં પાણીની વરાળ પસાર કરાય છે.
આથી, પ્રવાહીની બાષ્પ અને પાણીની વરાળનું મિશ્રણ બાષ્પશીલ બની ઉપર જાય છે અને શીતકમાં થઈ ફલાસ્કમાં આવે છે. જેમાં પ્રવાહી તથા પાણી અમિશ્ર અને અલગ સ્તર બનાવતાં હોય છે.
જ્યારે કાર્બનિક પ્રવાહીની બાષ્પનું દબાણ (\(p_1\)) અને પાણીના બાષ્પ દબાણ (\(p_2\)) નો સરવાળો વાતાવરણના દબાણ (\(p\)) જેટલો થાય ત્યારે મિશ્રણ નિસ્યંદન પામે છે. આથી (\(P_1 + P_2\) = \(p\)) અને \(P_1 < p\) તથા \(P_2 < p\) હોય છે તથા \(P_1 = (p - P_2)\) હોય છે.
કાર્બનિક પ્રવાહીનું બાષ્પદબાણ (\(p_1\)) વાતાવરણ દબાણ (\(p\)) ના કરતાં ઓછું હોવાથી, પ્રવાહીનું બાષ્પ નિસ્યંદન તેના ઉત્કલનબિંદુના કરતાં નીચા તાપમાને જ થાય છે.
In simple words: વરાળ નિસ્યંદનમાં, કાર્બનિક પ્રવાહી પાણીની વરાળ સાથે મિશ્ર થાય છે. આ મિશ્રણનું કુલ દબાણ વાતાવરણના દબાણ જેટલું થાય ત્યારે તે ઊકળે છે. તેથી, પ્રવાહી તેના પોતાના ઉત્કલનબિંદુથી નીચા તાપમાને ઊકળવાનું શરૂ કરે છે.

Exam Tip: The key concept here is Dalton's Law of Partial Pressures. Explain how the total vapor pressure of the immiscible liquid mixture equals the sum of individual partial pressures, causing the mixture to boil at a lower temperature.

 

Question 28. શું \(CCl_4\) ને સિલ્વર નાઇટ્રેટની સાથે ગરમ કરવાથી \(AgCl\) ના સફેદ અવક્ષેપ મળશે ? તમારા ઉત્તરના કારણો આપો.
Answer: \(AgCl\) ના અવક્ષેપ બનશે નહીં. કારણ કે \(CCl_4\) તે અયનીય, સહસંયોજક કાર્બનિક સંયોજન છે અને સિલ્વર નાઇટ્રેટ તે આયનીય અકાર્બનિક સંયોજન છે; જેથી તેમની વચ્ચે પ્રક્રિયા થતી નથી અને \(AgCl\) ના અવક્ષેપ બનતા નથી.
\(CCl_4 + AgNO_3 \rightarrow\) પ્રક્રિયા થતી જ નથી.
In simple words: ના, \(CCl_4\) માં \(AgCl\) ના સફેદ અવક્ષેપ નહીં મળે. કારણ કે \(CCl_4\) એ આયનીય નથી, એટલે તે \(AgNO_3\) સાથે પ્રક્રિયા કરતો નથી.

Exam Tip: Remember that halide tests with silver nitrate typically require the halide to be in an ionic form. Since \(CCl_4\) is a stable covalent compound, it does not readily release chloride ions for the reaction.

 

Question 29. કાર્બનિક સંયોજનમાં રહેલા કાર્બનના પરિમાપન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ વાયુને શા માટે પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દ્રાવણમાં શોષવામાં આવે છે ?
Answer: કારણ કે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ (\(CO_2\)) એસિડિક વાયુ છે. પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (\(KOH\)) તે પ્રબળ બેઝ છે. જેથી તે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડને શોષી શકે છે અને પ્રક્રિયા તરત જ કરી શકે છે.
\(KOH + CO_{2(g)} \rightarrow K_2CO_{3(s)} + H_2O\)
આના પરિણામે, શોષાયેલા \(CO_2\) નું વજન પણ ગણી શકાય છે.
In simple words: કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ એસિડિક હોય છે, અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (\(KOH\)) એક મજબૂત બેઝ છે. તેથી, \(KOH\) કાર્બન ડાયૉક્સાઇડને શોષી લે છે, જેનાથી તેનું વજન માપી શકાય છે.

Exam Tip: Explain the acid-base reaction between \(CO_2\) (acidic oxide) and \(KOH\) (strong base). The absorption allows for the accurate gravimetric determination of carbon.

 

Question 30. સલ્ફરની પરખ માટેની લેડ એસિટેટ કસોટી દરમિયાન સોડિયમ પીગલન નિષ્કર્ષને ઍસિડિક બનાવવા માટે સલ્ફ્યુરિક એસિડનો ઉપયોગ ન કરતાં ઍસિટિક એસિડનો ઉપયોગ શા માટે કરવામાં આવે છે ?
Answer: જો સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ (\(H_2SO_4\)) ઉમેરી એસિડિક બનાવાય તો, તે ઉમેરવામાં આવતા લેડ ઍસિટેટ (\(Pb(CH_3COO)_2\)) સાથે પ્રક્રિયા કરીને લેડ સલ્ફેટ (\(PbSO_4\)) ના સફેદ અવક્ષેપ આપે છે.
\(H_2SO_4 + Pb(CH_3COO)_2 \rightarrow PbSO_{4(s)} + 2CH_3COOH\)
આમ, \(H_2SO_4\) પોતે જ પ્રક્રિયા કરતો હોવાથી તેને ઉમેરીને દ્રાવણ એસિડિક બનાવી શકાય નહીં, માટે એસિટિક ઍસિડ (\(CH_3COOH\)) ઉમેરીને દ્રાવણ એસિડિક કરાય છે.
In simple words: સલ્ફરની કસોટીમાં એસિટિક ઍસિડનો ઉપયોગ થાય છે કારણ કે જો સલ્ફ્યુરિક ઍસિડનો ઉપયોગ કરીએ તો તે પોતે લેડ ઍસિટેટ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સફેદ અવક્ષેપ બનાવશે, જેનાથી સલ્ફરની કસોટીમાં ભૂલ આવી શકે છે.

Exam Tip: The key point is to avoid false positives. Sulfuric acid would react with lead acetate to form lead sulfate, mimicking the positive test for sulfur. Acetic acid is used because it is a weak acid and does not interfere with the test.

 

Question 31. એક કાર્બનિક સંયોજનમાં 69% કાર્બન અને 4.8% હાઇડ્રોજન અને બાકીનો ઑક્સિજન છે. આ સંયોજનના 0.20 g નું સંપૂર્ણ દહન થઈને ઉત્પન્ન થતાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીના દળની ગણતરી કરો.
Answer:
• પાણીના દળની ગણતરી:
\(% H = \frac{2}{18} \times \frac{m_1 \times 100}{m}\)
જ્યાં \(% H = 4.8\), સંયોજનનું દળ \(m = 0.2\) ગ્રામ, \(H_2O\) નું દળ \(m_1\) ગ્રામ.
\(m_1 = \frac{% H \times 18 \times m}{100 \times 2} = \frac{4.8 \times 18 \times 0.2}{100 \times 2}\)
\( = 0.0864\) ગ્રામ \(H_2O\)
• \(CO_2\) ના દળની ગણતરી:
\(% C = \frac{12}{44} \times \frac{m_2 \times 100}{m}\)
જ્યાં, \(m_2 = CO_2\) નું દળ \(% C = 69\), \(m = 0.2\) ગ્રામ.
\(69 = \frac{12}{44} \times \frac{m_2 \times 100}{0.2}\)
\(m_2 = \frac{69 \times 0.2 \times 44}{100 \times 12} = 0.506\) ગ્રામ
In simple words: સંયોજનમાં રહેલા હાઇડ્રોજન અને કાર્બનની ટકાવારીનો ઉપયોગ કરીને, દહન પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું વજન શોધી શકાય છે.

Exam Tip: Understand the basic principles of quantitative analysis for organic compounds. For combustion, all carbon converts to \(CO_2\) and all hydrogen to \(H_2O\). Use the molar masses correctly for calculations.

 

Question 32. 0.5g કાર્બનિક પદાર્થનું જૅલ્કાહલ પદ્ધતિથી પરિમાપન કરતાં ઉત્પન્ન થતાં એમોનિયા વાયુને 50 mL 0.5M \(H_2SO_4\) માં શોષવામાં આવ્યો. બાકી રહેલા ઍસિડના તટસ્થીકરણ માટે 60 mL 0.5M સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની જરૂર પડી તો, સંયોજનમાં નાઈટ્રોજનનું ટકાવાર પ્રમાણ ગણો.
Answer:
• શરૂઆતમાં લીધેલું \(H_2SO_4 = 50 mL \, 0.5M\)
જરૂરી \(NaOH = 60 mL \, 0.5M\)
\(H_2SO_4\) ની સપ્રમાણતા \(=\) \(2 \times\) મોલારિટી \(=\) \(2 \times 0.5 M = 1N\)
\(NaOH\) ની સપ્રમાણતા \(=\) મોલારિટી \(=\) \(0.5N\)
\(H_2SO_4\) ના મિલીઇક્વિવેલન્ટ \(=\) \(50 \times 1 = 50\)
\(NaOH\) ના મિલીઇક્વિવેલન્ટ \(=\) \(60 \times 0.5 = 30\)
બાકી રહેલું \(H_2SO_4\) ના મિલીઇક્વિવેલન્ટ \(=\) \(50 - 30 = 20\)
આ \(H_2SO_4\) એમોનિયા દ્વારા તટસ્થ થયું છે.
\(NH_3\) ના મિલીઇક્વિવેલન્ટ \(=\) \(20\)
\(NH_3\) ના મોલ \(=\) \(\frac{20}{1000}\)
\(1000 mL \, 1M \, NH_3 = 17 g \, NH_3 = 14g\) નાઇટ્રોજન
\(40 mL \, 0.5M \, NH_3 = \frac{40 \mathrm{~mL} \times 0.5 \mathrm{M} \times 14 \mathrm{~g}}{1000 \mathrm{~mL} \times 1 \mathrm{M}} = 0.280 \mathrm{~g}\) નાઇટ્રોજન
\(% N = \frac{0.280 \times 100}{0.5} = 56\)
નાઇટ્રોજનની ટકાવારી \( = 56\)
In simple words: જૅલ્ડાહલ પદ્ધતિથી, કાર્બનિક પદાર્થમાંથી નીકળેલા એમોનિયાને ઍસિડમાં શોષવામાં આવે છે. પછી, વધેલા ઍસિડને તટસ્થ કરવા માટે \(NaOH\) નો ઉપયોગ થાય છે. આ ગણતરીઓ કરીને સંયોજનમાં નાઇટ્રોજનનું ટકાવાર પ્રમાણ શોધી શકાય છે.

Exam Tip: Practice Kjeldahl's method calculations. Remember to use the concept of milliequivalents (or moles) and carefully track the amount of acid consumed by ammonia. The nitrogen percentage is calculated based on the mass of nitrogen obtained and the original sample mass.

 

Question 33. ક્લોરિનયુક્ત 0.3780 g કાર્બનિક સંયોજન કેરિયસ પદ્ધતિ દરમિયાન 0.5740 g સિલ્વર ક્લોરાઈડ આપે છે. સંયોજનમાં હાજર રહેલા ક્લોરિનનું ટકાવાર પ્રમાણ ગણો. (Ag = 108, Cl = 35.5)
Answer:
\(Cl \xrightarrow{} AgCl\)
\(35.5 g \quad 143.5 g\)
\(AgCl\) નું આણ્વીય દળ \( = 108 + 35.5 = 143.5 g\)
\(143.5 g \, AgCl\) માં \(35.5 g\) ક્લોરિન હોય છે.
\(0.5740 g \, AgCl\) માં ક્લોરિન \( = \frac{35.5 \times 0.5740}{143.5}\) ગ્રામ
\(% Cl = \frac{35.5}{143.5} \times \frac{0.5740}{0.3780} \times 100\)
\( = 37.5661 = 37.57\)
In simple words: કેરિયસ પદ્ધતિમાં, આપેલા કાર્બનિક સંયોજનમાંથી \(AgCl\) મળે છે. \(AgCl\) ના વજન અને તેમાં ક્લોરિનના પ્રમાણનો ઉપયોગ કરીને, મૂળ સંયોજનમાં ક્લોરિનની ટકાવારી શોધી શકાય છે.

Exam Tip: For Carius method calculations, know the molar masses of the halides and the corresponding silver halides. The key is to establish the mass relationship between the halide in the product and the original organic compound.

 

Question 34. કેરિયસ પદ્ધતિ દ્વારા સલ્ફરના પરિમાપન દરમિયાન 0.468 g કાર્બનિક પદાર્થમાંથી 0.668 g બેરિયમ સલ્ફેટ પ્રાપ્ત થાય છે. તો આપેલા સંયોજનમાં સલ્ફરનું ટકાવાર પ્રમાણ ગણો. (Ba = 137, S = 32, O = 16)
Answer:
\(BaSO_4 = 137 + 32 + (16 \times 4)\)
\( = 233 g\)
\(S \xrightarrow{} BaSO_4\)
\(32 g \quad 233 g\)
\(233 g \, BaSO_4\) માં \(32 g\) સલ્ફર હોય છે.
\(0.668 g \, BaSO_4\) માં સલ્ફર \( = \frac{32 \times 0.668}{233}\) ગ્રામ
સલ્ફરનું પ્રમાણ \( = \frac{32}{233} \times \frac{0.668}{0.468} \times 100 = 19.60\)\(%.\)
In simple words: કેરિયસ પદ્ધતિમાં, આપેલા કાર્બનિક પદાર્થમાંથી બેરિયમ સલ્ફેટ મળે છે. બેરિયમ સલ્ફેટના વજન અને તેમાં સલ્ફરના પ્રમાણનો ઉપયોગ કરીને, મૂળ સંયોજનમાં સલ્ફરની ટકાવારી શોધી શકાય છે.

Exam Tip: Similar to halide estimation, for sulfur estimation by Carius method, calculate the molar mass of \(BaSO_4\) and use the stoichiometric relationship to find the mass of sulfur in the given sample.

GSEB Class 11 Chemistry કાર્બનિક રસાયણવિજ્ઞાન - કેટલાક પાયાના સિદ્ધાંતો અને પદ્ધતિઓ NCERT Exemplar Questions

I. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર - I)

 

Question 1. નીચેનામાંથી કયું IUPAC નામ સાચું છે ?
(A) 3-ઇથાઇલ-4, 4-ડાયમિથાઇલહેપ્ટેન
(B) 4, 4-ડાયમિથાઇલ, 3-ઇથાઇલહેપ્ટન
(C) 5-ઇથાઇલ-4, 4-ડાયમિથાઇલહેપ્ટેન
(D) 4, 4-બિસ-(મિથાઇલ)-3-ઇથાઇલહેપ્ટેન
Answer: (A) 3-ઇથાઇલ-4, 4-ડાયમિથાઇલહેપ્ટેન
In simple words: સાચા IUPAC નામ માટે, સૌથી લાંબી કાર્બન ચેઇન પસંદ કરો અને શાખાઓને સૌથી ઓછા નંબર આપો. પછી, શાખાઓના નામ મૂળાક્ષરો પ્રમાણે ગોઠવીને લખો.

Exam Tip: Remember the primary rules of IUPAC nomenclature: identify the longest carbon chain, number it to give substituents the lowest possible numbers, and list substituents alphabetically. If there are multiple identical substituents, use prefixes like di-, tri-, tetra-.

 

Question 3.

માટે IUPAC નામ કયું છે ?
(A) 1-ક્લોરો-2-નાઇટ્રો-4-મિથાઇલબેન્ઝિન
(B) 1-ક્લોરો-4-મિથાઇલ-2-નાઇટ્રોબેન્ઝિન
(C) 2-ક્લોરો-1-નાઇટ્રો-5-મિથાઇલબેન્ઝિન
(D) m-નાઇટ્રો-p-ક્લોરો ટૉલ્યુઇન
Answer: (B) 1-ક્લોરો-4-મિથાઇલ-2-નાઇટ્રોબેન્ઝિન
In simple words: બેન્ઝિન રિંગ પરના સમૂહોને સૌથી ઓછા નંબર આપો. પછી, ક્લોરો, મિથાઇલ અને નાઇટ્રો સમૂહોને અંગ્રેજી મૂળાક્ષરોના ક્રમમાં લખીને નામ બનાવો.

Exam Tip: When naming substituted benzene rings, assign numbers to the substituents to give them the lowest possible set of locants. If there's a common name like toluene, it can sometimes be used as the base, but for general IUPAC naming, prioritize lowest locants and alphabetical order.

 

Question 4. કાર્બન પરમાણુઓની વિદ્યુતઋણમયતા તેમની સંકરણ અવસ્થા પર આધાર રાખે છે. નીચે દર્શાવેલ કાર્બનિક સંયોજનો પૈકી કયો ફૂદડીથી દર્શાવેલ કાર્બન સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ છે ?
(A) \(CH_3-CH_2-*CH_2-CH_3\)
(B) \(CH_3-*CH=CH-CH_3\)
(C) \(CH_3-CH_2-C=*CH\)
(D) \(CH_3=CH-CH=*CH\)
Answer: (C) \(CH_3-CH_2-C=*CH\)
\(CH_3-CH_2-C=*CH\)
(C) \(CH_3-CH_2-C=*CH\)
\(\downarrow\)\(\downarrow\)
\(sp \quad sp\) કાર્બન
(A) \(CH_3-CH_2-CH_2-CH_3\)
\(\downarrow\)
\(sp^3\) કાર્બન
(B) \(CH_3-CH=CH-CH_3\)
\(\downarrow\)
\(sp^2\) કાર્બન
(D) \(CH_3-CH_2-CH=*CH_2\)
\(\downarrow\)
\(sp^2\) કાર્બન

પરંતુ વિદ્યુતઋણમયતા \(\propto\) \(s\) કક્ષકનું પ્રમાણ.
\(sp\) કાર્બન સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે.
In simple words: કાર્બનની વિદ્યુતઋણમયતા તેના \(s\) કક્ષકના પ્રમાણ પર આધાર રાખે છે. \(sp\) સંકરિત કાર્બનમાં \(s\) કક્ષકનું પ્રમાણ સૌથી વધુ હોવાથી, તે સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે.

Exam Tip: Remember that electronegativity increases with increasing s-character of the hybrid orbital. An sp-hybridized carbon has 50% s-character, sp2 has 33.3%, and sp3 has 25%.

 

Question 5. નીચેનાં પૈકી કયાં સંયોજનોમાં ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકતા શક્ય નથી ?
(A) આલ્કોહૉલ
(B) આલ્ડિહાઈડ
(C) આલ્કાઇલ હેલાઇડ
(D) સાઇનાઇડ
Answer: (C) આલ્કાઇલ હેલાઇડ

આમ, આલ્કાઇલ હેલાઇડ (\(X\)) નો સમૂહ સમઘટક શક્ય નથી. જો કે, \(X\) ને સ્થાન-શૃંખલા સમઘટકતા હોય છે.
In simple words: આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સમાં ક્રિયાશીલ સમૂહ (\(X\)) માં ફેરફાર કરીને બીજો અલગ ક્રિયાશીલ સમૂહ બનાવી શકાતો નથી, તેથી તે ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકતા દર્શાવતા નથી.

Exam Tip: Functional group isomerism requires compounds to have the same molecular formula but different functional groups. While alkyl halides can have positional or chain isomerism, they don't form other functional groups with the same molecular formula like alcohols and ethers do.

 

Question 6. ફૂલોની સુવાસ તેમાં હાજર કેટલાક વરાળ બાષ્પશીલ કાર્બનિક સંયોજનોને લીધે હોય છે જેને સુગંધિત તેલ કહે છે. જે ઓરડાના તાપમાને પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે, પરંતુ બાષ્પકલામાં પાણીની બાષ્પ સાથે મિશ્ર થઈ શકે છે. ફૂલોમાંથી આ તેલનું નિષ્કર્ષણ કરવા માટેની યોગ્ય પદ્ધતિ કઈ છે ?
(A) નિસ્યંદન
(B) સ્ફટિકીકરણ
(C) નીચા દબાણે નિસ્યંદન
(D) વરાળ નિસ્યંદન
Answer: (D) વરાળ નિસ્યંદન
In simple words: સુગંધિત તેલ પાણીમાં ભળતું નથી પણ વરાળ સાથે ઉડી શકે છે. તેથી, ફૂલોમાંથી તેને અલગ કરવા માટે વરાળ નિસ્યંદનનો ઉપયોગ થાય છે.

Exam Tip: Steam distillation is ideal for separating volatile, immiscible liquids (like essential oils and water) that are temperature-sensitive or have high boiling points. The combined vapor pressure allows distillation at a lower temperature.

 

Question 7. કોર્ટ કેસની સુનાવણી દરમિયાન ન્યાયાધીશને શંકા ગઈ કે દસ્તાવેજમાં કેટલાક સુધારા કરવામાં આવેલ છે. તેમણે ફોરેન્સિક વિભાગમાં જુદી-જુદી જગ્યાએ ઉપયોગમાં લેવાયેલ શાહી અંગે પૂછ્યું, તો તમારા મતે કઈ પદ્ધતિ ઉત્તમ પરિણામ આપશે ?
(A) સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી
(B) દ્રાવક નિષ્કર્ષણ
(C) નિસ્યંદન
(D) પાતળા સ્તરની ક્રોમેટોગ્રાફી
Answer: (D) પાતળા સ્તરની ક્રોમેટોગ્રાફી
In simple words: દસ્તાવેજમાં શાહીના સુધારા તપાસવા માટે, પાતળા સ્તરની ક્રોમેટોગ્રાફી (TLC) શ્રેષ્ઠ છે કારણ કે તે ખૂબ ઓછી માત્રામાં પણ જુદી જુદી શાહીના ઘટકોને અલગ કરી શકે છે.

Exam Tip: TLC is highly effective for separating small amounts of compounds, making it suitable for forensic analysis where samples are often minimal. It can differentiate between components of complex mixtures like inks by their differential adsorption and elution rates.

 

Question 8. પેપર ક્રોમેટોગ્રાફીમાં કયો સિદ્ધાંત સમાવિષ્ટ છે ?
(A) અવશોષણ
(B) વિતરણ
(C) દ્રાવ્યતા
(D) બાષ્પશીલતા
Answer: (B) વિતરણ
In simple words: પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી "વિતરણ" ના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે, જ્યાં મિશ્રણના ઘટકો સ્થિર પેપર અને ગતિશીલ પ્રવાહી દ્રાવક વચ્ચે અલગ રીતે વહેંચાય છે.

Exam Tip: Paper chromatography relies on the partitioning (distribution) of compounds between the stationary phase (water absorbed by cellulose in paper) and the mobile phase (the developing solvent). Differential partitioning leads to separation.

 

Question 9. નીચેના ધનાયનો માટે સ્થાયિતાનો સાચો ઊતરતો ક્રમ કયો છે ?
(I) \(CH_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H-CH_3\)
(II) \(CH_3-\stackrel{+}{\mathrm{O}}-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H-CH_3\)
(III) \(CH_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H-CH_2-\stackrel{+}{\mathrm{O}}-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H_3\)
(A) \(II > I > III\)
(B) \(III > II > I\)
(C) \(III > I > II\)
(D) \(I > II > III\)
Answer: (A) \(II > I > III\)
\(CH_3-\stackrel{+}{\mathrm{O}}-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H-CH_3 > CH_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H-CH_3 > CH_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H-CH_2-\stackrel{+}{\mathrm{O}}-\stackrel{+}{\mathrm{C}}H_3\)
(II) (I) (III)
(II) માં, \(-OCH_3\) ના ઑક્સિજન પરમાણુ પાસેના ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ (+) સસ્પંદન અસરથી કેટાયનની સ્થિરતામાં ખૂબ વધારો કરે છે. તેથી, (II) સૌથી વધુ સ્થાયી છે.
(I) માં, બે \(-CH_3\) સમૂહો તેમના ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત કરનાર (+I) અસરથી કેટાયનની સ્થિરતામાં વધારો કરે છે. આથી આ કેટાયન (I) મધ્યમ સ્થાયી છે.
(III) માં, \(-CH_3\) ની (+I) અસર અને \(-OCH_3\) સમૂહની (-I) અસરના પરિણામથી આ કેટાયન (III) ની સ્થિરતામાં વધારો થતો નથી. તેથી, આ કેટાયન (III) સૌથી ઓછો સ્થાયી છે.
આમ, સ્થિરતાનો ક્રમ કેટાયન (\(II\)) \(>\) (\(I\)) \(>\) (\(III\)) છે.
In simple words: કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા ઇલેક્ટ્રૉન-મુક્ત કરનાર સમૂહો અને સસ્પંદન દ્વારા વધે છે. વિકલ્પ (II) માં ઑક્સિજનનું ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ સ્થિરતાને સૌથી વધુ વધારી દે છે, ત્યારબાદ (I) માં \(CH_3\) સમૂહો થોડી સ્થિરતા આપે છે, અને (III) માં વિરોધાભાસી અસરોને કારણે સૌથી ઓછી સ્થિરતા જોવા મળે છે.

Exam Tip: Carbocation stability is enhanced by electron-donating groups (like alkyl groups via hyperconjugation and +I effect) and resonance. Oxygen with a lone pair adjacent to a carbocation provides significant resonance stabilization.

 

Question 10.

નું સાચું IUPAC નામ ............. છે.
(A) 2-ઇથાઇલ-3-મિથાઇલપેન્ટેન
(B) 3, 4-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન
(C) 2-દ્વિતીયક-બ્યુટાઈલબ્યુટેન
(D) 2, 3-ડાયમિથાઇલબ્યુટેન
Answer: (B) 3, 4-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન
આપેલા બંધારણને સૌથી લાંબી સરળ શૃંખલામાં લખતાં નીચે પ્રમાણે છે:
\(CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_2-CH_3\)
બે મિથાઇલ વિસ્થાપનો હોવાથી ડાયમિથાઇલ અને તેમનાં સ્થાન 3 અને 4 કાર્બન ઉપર છે.
આથી, નામ 3,4-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન છે.
In simple words: સૌથી લાંબી કાર્બન શૃંખલા શોધીને, તેમાં શાખાઓના સ્થાનને સૌથી ઓછા નંબર આપો. અહીં, 6 કાર્બનની શૃંખલા છે અને 3 અને 4 નંબરના કાર્બન પર મિથાઇલ ગ્રુપ છે, તેથી નામ 3,4-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન થાય.

Exam Tip: Always draw out the full structural formula to clearly see the longest carbon chain. Then, number the chain to give the substituents the lowest possible locants, and list them alphabetically with appropriate prefixes.

 

Question 11. નીચેનાં સંયોજનોમાં ફૂદડીથી દર્શાવેલ કાર્બન પૈકી કયાનો અપેક્ષિત ધન વીજભાર સૌથી વધારે હશે ?
(A) \( *CH_3-CH_2-Cl\)
(B) \( *CH_3-CH_2-Mg^+Cl^-\)
(C) \( *CH_3-CH_2-Br\)
(D) \( *CH_3-CH_2-CH_3\)
Answer: (A) \( *CH_3-CH_2-Cl\)
(A) \(-Cl\) સમૂહ તેની ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક પ્રેરક અસરથી બંધના ઇલેક્ટ્રૉનને પોતાની તરફ આકર્ષી \(CH_3\) ના કાર્બનને ધન બનાવે છે.
\( *CH_3 \xrightarrow{+\delta} CH_2 \xrightarrow{+\delta} Cl^{-\delta}\)
(B) \( *CH_3-CH_2-Mg^+Cl^-\) માં ધાતુ \(Mg\) વિદ્યુત ધન હોવાથી ઇલેક્ટ્રૉનનું અપાકર્ષણ કરી \( *CH_3\) ના \( *C\) નો ધનભાર ઘટાડે છે.
\( *CH_3 \leftarrow CH_2 \leftarrow Mg^+Cl^-\)
(C) \( *CH_3-CH_2-Br\) માં \(Br\) ની (-I) ની પ્રબળતા \(Cl\) ની (-I) ની પ્રબળતા કરતાં ઓછી હોવાથી \( *CH_3CH_2Br\) માં કાર્બનને ઓછો ધન બનાવે છે.
\( *CH_3 \xrightarrow{+\delta} CH_2 \xrightarrow{+\delta} Br^{-\delta}\)
ઓછો ધન કાર્બન
(D) \( *CH_3-CH_2-CH_3\) નું \(-CH_2CH_3\) સમૂહ (+I) અસરથી ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત કરે છે અને \( *CH_3\) ના \(C\) ની ઇલેક્ટ્રૉન ઘનતા વધારે છે.
\( *CH_3 \leftarrow CH_2 \leftarrow CH_3\)
આમ, \( *CH_3-CH_2-Cl\) ના \( *CH_3\) ના કાર્બનની ઉપર ઇલેક્ટ્રૉન ઘનતા લઘુતમ છે અને આ કાર્બન મહત્તમ ધન છે.
In simple words: કાર્બન પરનો ધન વીજભાર ત્યારે સૌથી વધુ હોય છે જ્યારે તેની સાથે જોડાયેલો સમૂહ સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક હોય. \(Cl\) એ \(Br\) કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક છે, અને \(Mg\) અથવા અન્ય \(CH_3\) સમૂહ ઇલેક્ટ્રૉન-દાતા હોય છે. તેથી, \(Cl\) સાથેના કાર્બન પર સૌથી વધુ ધન વીજભાર હોય.

Exam Tip: The magnitude of the partial positive charge on a carbon atom is determined by the electron-withdrawing or electron-donating effects of adjacent groups. Halogens are electron-withdrawing, and their effect increases with electronegativity (\(Cl > Br\)). Alkyl groups are electron-donating, and Grignard reagents (\(R-MgX\)) introduce a strongly nucleophilic carbon, reducing positive charge.

 

Question 12. આયનીય સ્વિસીઝ વીજભારના પ્રસારથી સ્થાયી બને છે. નીચેનામાંથી કો કાર્બોક્સિલેટ આયન સૌથી વધુ સ્થાયી છે ?
(A) \(CH_3-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O\)
(B) \(Cl-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O\)
(C) \(F-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O\)
(D) \(\begin{smallmatrix} F \\ \mid \\ F-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}H-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \\ \mid \\ F \end{smallmatrix}\)
Answer: (D) \(\begin{smallmatrix} F \\ \mid \\ F-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}H-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \\ \mid \\ F \end{smallmatrix}\)
આ (D) સૌથી વધુ સ્થાયી છે.
(i) આ ચારેય કાર્બોક્સિલેટ આયનોમાં સસ્પંદનથી ઋણ વીજભારનું વિસ્તરણ થાય છે, જેમ \(O\)-નું ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ આયનમાં ભિન્ન પરમાણુ ઉપર જાય છે.
આ સસ્પંદન બંધારણો નીચે પ્રમાણે છે:
(a) \(CH_3-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \leftrightarrow CH_3-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}=O\)
\( = CH_3-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O\)
(b) \(Cl-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \leftrightarrow Cl-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}=O\)
\( = Cl-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O\)
(c) \(F-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \leftrightarrow F-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}=O\)
\( = F-CH_2-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O\)
(d) \(\begin{smallmatrix} F \\ \mid \\ F-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}H-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \\ \mid \\ F \end{smallmatrix} \leftrightarrow \begin{smallmatrix} F \\ \mid \\ F-CH-C=O \\ \mid \\ F \end{smallmatrix}\)
\( = \begin{smallmatrix} F \\ \mid \\ F-CH-C \stackrel{\ominus}{\mathrm{C}}O \\ \mid \\ F \end{smallmatrix}\)
સસ્પંદનમાં બે \(F\) ના કારણે (D) માં વીજભારનું મહત્તમ સ્થાયીકરણ થાય છે.
In simple words: કાર્બોક્સિલેટ આયનની સ્થિરતા ઇલેક્ટ્રૉન-આકર્ષક સમૂહો દ્વારા વધે છે. વિકલ્પ (D) માં, ત્રણ ફ્લોરિન પરમાણુઓ ઋણ વીજભારને સૌથી વધુ ફેલાવે છે, જેના કારણે તે સૌથી સ્થિર બને છે.

Exam Tip: Carbocation stability is enhanced by electron-donating groups and resonance, while carbanion stability is enhanced by electron-withdrawing groups and resonance that delocalizes the negative charge. Halogens are electron-withdrawing via the -I effect, and fluorine is the most electronegative, thus providing the strongest stabilizing effect.

 

Question 13. Electron-loving addition reaction occurs in two steps: In the first step, what is the type of intermediate formed in the following addition reaction? \( \mathrm{H}_3 \mathrm{C} - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 + \mathrm{H}^{+} \rightarrow ? \)
(a) 2° carbanion
(b) 1° carbocation
(c) 2° carbocation
(d) 1° carbanion
Answer: (c) 2° carbocation
Electron-loving addition reactions proceed in two main stages. In the first step, an electrophile adds to the double bond. When \( \mathrm{H}^{+} \) (an electrophile) attacks an alkene, the electron cloud of the \( \pi \) bond in the alkene becomes polarized towards \( \mathrm{H}^{+} \). The \( \pi \) bond breaks due to the attack of \( \mathrm{H}^{+} \), and \( \mathrm{H}^{+} \) attaches to one of the carbon atoms, forming a carbocation. The specific reaction, \( \mathrm{H}_3 \mathrm{C} - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 + \mathrm{H}^{+} \), forms a carbocation. The \( \mathrm{H}^{+} \) preferentially adds to the carbon atom with more hydrogen atoms, leading to the formation of a more stable carbocation.
\( \mathrm{H}^{+} + \mathrm{CH}_3 - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 \longrightarrow \mathrm{CH}_3 - \stackrel{+}{\mathrm{C}}\mathrm{H} - \mathrm{CH}_3 \) (2° carbocation)
\( \mathrm{H}^{+} + \mathrm{CH}_3 - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 \longrightarrow \stackrel{+}{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2 - \mathrm{CH}_2 - \mathrm{CH}_3 \) (1° carbocation)
The 2° carbocation formed in this reaction is more stable than a 1° carbocation due to inductive effects and hyperconjugation. Therefore, a 2° carbocation is the correct intermediate.
In simple words: When the alkene reacts with \( \mathrm{H}^{+} \), the hydrogen adds to the end carbon, making the middle carbon positive. This forms a 2° carbocation, which is the most stable option.

Exam Tip: Remember Markovnikov's rule: when an unsymmetrical reagent adds to an unsymmetrical alkene, the positive part of the reagent adds to the carbon atom of the double bond that carries the greater number of hydrogen atoms, forming the most stable carbocation intermediate.

 

Question 14. Covalent bond cleavage can occur in two ways: Which one correctly represents the heterolytic cleavage of \( \mathrm{CH}_3 - \mathrm{Br} \)?
(a) \( \mathrm{CH}_3 \overset{\curvearrowright}{-\mathrm{B}}\mathrm{r} \longrightarrow \stackrel{+}{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \mathrm{Br}^{\ominus} \)
(b) \( \mathrm{CH}_3 \overset{\curvearrowleft}{-\mathrm{B}}\mathrm{r} \longrightarrow \stackrel{+}{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \mathrm{Br}^{\ominus} \)
(c) \( \mathrm{CH}_3 \overset{\curvearrowright}{-\mathrm{B}}\mathrm{r} \longrightarrow \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \dot{\mathrm{B}}\mathrm{r} \)
(d) \( \mathrm{CH}_3 \overset{\curvearrowleft}{-\mathrm{B}}\mathrm{r} \longrightarrow \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \dot{\mathrm{B}}\mathrm{r} \)
Answer: (b) \( \mathrm{CH}_3 \overset{\curvearrowleft}{-\mathrm{B}}\mathrm{r} \longrightarrow \stackrel{+}{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \mathrm{Br}^{\ominus} \)
In the \( \mathrm{C}-\mathrm{Br} \) bond, bromine has higher electronegativity than carbon. Therefore, heterolytic cleavage occurs where both bonding electrons move towards the more electronegative bromine atom. This process forms a carbocation and a bromide ion. Option (b) correctly illustrates this by showing the electron pair from the \( \mathrm{C}-\mathrm{Br} \) bond moving completely to the bromine atom, leading to the products \( \stackrel{+}{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 \) and \( \mathrm{Br}^{\ominus} \). Option (a) shows the arrow originating from bromine towards the bond, which is an incorrect representation for heterolytic cleavage. Options (c) and (d) depict homolytic cleavage, which forms radicals (indicated by a dot on bromine), not ions, making them unsuitable for representing heterolytic cleavage.
In simple words: Heterolytic cleavage means the bond breaks unevenly, with one atom taking both electrons. Since bromine is more electronegative than carbon, it takes both electrons, forming a positive carbon and a negative bromine ion.

Exam Tip: Recognize heterolytic cleavage by the complete transfer of a bonding electron pair to one atom, forming ions, as opposed to homolytic cleavage which forms radicals.

 

Question 15. The addition of \( \mathrm{HCl} \) to an alkene occurs in two steps: In the first step, the \( \mathrm{H}^{+} \) ion attacks the \( \mathrm{C} = \mathrm{C} \) part. How is this represented?
(a) \( \mathrm{H}^{+} \) attacks one carbon of the double bond first.
(b) \( \mathrm{H}^{+} \) interacts with the \( \pi \) electron cloud of the double bond.
(c) The electron pair moves from \( \mathrm{H}^{+} \) to the carbon.
(d) All of the options
Answer: (b) \( \mathrm{H}^{+} \) interacts with the \( \pi \) electron cloud of the double bond.
The addition of \( \mathrm{HCl} \) to an alkene proceeds in two stages. In the first step, the electrophilic \( \mathrm{H}^{+} \) ion is attracted to the \( \pi \) electron cloud of the alkene's double bond. This attraction causes the \( \pi \) bond to break, and the \( \mathrm{H}^{+} \) ion attaches to one of the carbon atoms, forming a carbocation. The most accurate representation of this initial attack shows the \( \pi \) electrons of the double bond moving towards the \( \mathrm{H}^{+} \) ion, indicating the electrophile's interaction with the electron-rich \( \pi \) system.
In simple words: The positive hydrogen first "touches" the cloud of electrons in the double bond of the alkene. This makes the double bond break and the hydrogen attaches, leaving a positive charge on the other carbon.

Exam Tip: Always remember that in electrophilic addition, the electron-rich \( \pi \) bond acts as a nucleophile, attacking the electron-deficient electrophile (like \( \mathrm{H}^{+} \)) in the first step.

III. Multiple Choice Questions (Type - II)
In the following questions, two or more options may be correct.

 

Question 1. Do all carbon atoms in the following compounds have the same hybridization state?
(a) \( \mathrm{H} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{H} \)
(b) \( \mathrm{CH}_3 - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{CH}_3 \)
(c) \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{C} = \mathrm{CH}_2 \)
(d) \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{CH} - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 \)
Answer: (a) \( \mathrm{H} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{H} \), (d) \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{CH} - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 \)
Let's examine the hybridization of carbon atoms in each compound:
(a) \( \mathrm{H} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{H} \): All four carbon atoms are involved in triple bonds, so each carbon is sp hybridized. Therefore, all carbons have the same hybridization.
(b) \( \mathrm{CH}_3 - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{CH}_3 \): The two methyl carbons \( (\mathrm{CH}_3) \) are sp\(^{3}\) hybridized, while the two carbons in the triple bond \( (\mathrm{C} \equiv \mathrm{C}) \) are sp hybridized. So, not all carbons have the same hybridization.
(c) \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{C} = \mathrm{CH}_2 \) (allene): The terminal \( \mathrm{CH}_2 \) carbons are sp\(^{2}\) hybridized, but the central carbon is sp hybridized. Hence, the hybridization states are not all the same.
(d) \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{CH} - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 \) (1,3-butadiene): All four carbon atoms are involved in double bonds, so each carbon is sp\(^{2}\) hybridized. Thus, all carbons have the same hybridization.
In simple words: For (a), all carbons have triple bonds, so they are all sp-hybridized. For (d), all carbons have double bonds, so they are all sp2-hybridized. In both cases, all carbons share the same hybridization.

Exam Tip: To determine hybridization, count the number of sigma bonds and lone pairs around each atom. A triple bond has one sigma and two pi bonds (sp), a double bond has one sigma and one pi bond (sp2), and single bonds are all sigma bonds (sp3).

 

Question 2. Which of the following representations has a spatial arrangement different from the given structure (a)?

Reference Structure (a):

Options:

(a)

(b)

(c)

(d)

Answer: (a), (c), (d)
To determine if a spatial arrangement is different, we compare the configurations of the structures. Structure (a) serves as our reference. We consider structures (A), (B), (C), and (D) against this reference.

(A) This structure represents an enantiomer of the reference (a). Enantiomers are non-superimposable mirror images and therefore have different spatial arrangements.
(B) This structure is superimposable with the reference (a) through simple rotation, meaning it has the same spatial arrangement.
(C) This structure represents an enantiomer of the reference (a), thus possessing a different spatial arrangement.
(D) This structure differs from the reference (a) either by a change in substituents or a rotation that alters the overall configuration, resulting in a different spatial arrangement.
Therefore, options (a), (c), and (d) depict spatial arrangements that are distinct from the initial reference structure (a).
In simple words: When we compare the 3D shape of molecule (a) with options (A), (B), (C), and (D), we find that (A), (C), and (D) have a different arrangement of atoms in space compared to (a). Option (B) actually has the same arrangement, just viewed differently.

Exam Tip: For comparing spatial arrangements, either determine the R/S configuration for each chiral center or visualize rotations to see if structures are superimposable (same) or mirror images (enantiomers), or neither (diastereomers).

 

Question 3. Electrophiles are electron-deficient species. Which of the following groups contains only electrophiles?
(a) \( \mathrm{BF}_3, \mathrm{NH}_3, \mathrm{H}_2\mathrm{O} \)
(b) \( \mathrm{AlCl}_3, \mathrm{SO}_3, \mathrm{NO}_2^{+} \)
(c) \( \mathrm{NO}_2^{+}, \mathrm{CH}_3^{+}, \mathrm{CH}_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}} = \mathrm{O} \)
(d) \( \mathrm{C}_2\mathrm{H}_5^{-}, \dot{\mathrm{C}}_2\mathrm{H}_5, \mathrm{C}_2\mathrm{H}_5^{+} \)
Answer: (b) \( \mathrm{AlCl}_3, \mathrm{SO}_3, \mathrm{NO}_2^{+} \), (c) \( \mathrm{NO}_2^{+}, \mathrm{CH}_3^{+}, \mathrm{CH}_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}} = \mathrm{O} \)
Let's evaluate each option to determine if it contains only electrophiles, which are species that are electron-deficient and can accept an electron pair:
(a) \( \mathrm{BF}_3 \) is an electrophile (incomplete octet). However, \( \mathrm{NH}_3 \) and \( \mathrm{H}_2\mathrm{O} \) are nucleophiles because they have lone pairs of electrons that they can donate. Therefore, this option does not contain only electrophiles.
(b) \( \mathrm{AlCl}_3 \) is an electrophile (incomplete octet). \( \mathrm{SO}_3 \) is an electrophile (sulfur can accept electrons into its d-orbitals). \( \mathrm{NO}_2^{+} \) (nitronium ion) is an electrophile due to its positive charge and electron deficiency. All species in this group are electrophiles.
(c) \( \mathrm{NO}_2^{+} \) is an electrophile. \( \mathrm{CH}_3^{+} \) (methyl carbocation) is an electrophile (electron-deficient carbon). \( \mathrm{CH}_3-\stackrel{+}{\mathrm{C}} = \mathrm{O} \) (acylium ion) is also an electrophile. All species in this group are electrophiles.
(d) \( \mathrm{C}_2\mathrm{H}_5^{-} \) (ethyl carbanion) is a nucleophile (electron-rich). \( \dot{\mathrm{C}}_2\mathrm{H}_5 \) (ethyl radical) is generally not considered a strong electrophile or nucleophile. \( \mathrm{C}_2\mathrm{H}_5^{+} \) (ethyl carbocation) is an electrophile. This option does not contain only electrophiles.
Thus, only options (b) and (c) consist entirely of electrophilic species.
In simple words: Electrophiles like \( \mathrm{AlCl}_3 \), \( \mathrm{SO}_3 \), \( \mathrm{NO}_2^{+} \), \( \mathrm{CH}_3^{+} \), and acylium ion want electrons because they don't have enough. Things with extra electrons, like \( \mathrm{NH}_3 \) or \( \mathrm{H}_2\mathrm{O} \) (with lone pairs), are nucleophiles and are not electrophilic.

Exam Tip: To identify an electrophile, look for species with a positive charge, an incomplete octet, or atoms with vacant d-orbitals that can accept electron pairs.

 

Question 4. Which of the following pairs are position isomers?
(I) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{H} \)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{CH}_3 \)
(III) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(IV) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{H} \)
(a) I and II
(b) II and III
(c) II and IV
(d) III and IV
Answer: (b) II and III
Position isomers are compounds that have the same molecular formula and the same carbon skeleton, but differ in the position of the functional group or a substituent. Let's analyze the given options:
(I) This is pentanal, an aldehyde.
(II) This is 2-pentanone, a ketone with the carbonyl group at the second carbon.
(III) This is 3-pentanone, a ketone with the carbonyl group at the third carbon.
(IV) This is 3-methylbutanal, an aldehyde with a branched chain.

(a) I and II are functional isomers (aldehyde vs. ketone).
(b) II and III are both ketones (pentanones) and have the same carbon chain. They differ only in the position of the carbonyl functional group (at C2 in (II) and C3 in (III)). Therefore, they are position isomers.
(c) II and IV are functional isomers (ketone vs. aldehyde) and also chain isomers.
(d) III and IV are functional isomers (ketone vs. aldehyde) and also chain isomers.
Thus, only option (b) represents a pair of position isomers.
In simple words: Position isomers are like brothers who live in the same house but in different rooms. Here, 2-pentanone and 3-pentanone are position isomers because they are both ketones with five carbons, but the ketone group is in a different spot.

Exam Tip: To identify position isomers, ensure that the compounds have the same molecular formula, the same functional group, and the same carbon skeleton, but with the functional group or substituent at a different position.

 

Question 5. Which of the following pairs is NOT a functional group isomer?
(I) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{H} \)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{CH}_3 \)
(III) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(IV) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_2-\overset{\text{O}}{\mathrm{C}}-\mathrm{H} \)
(a) II and III
(b) I and II
(c) I and IV
(d) I and III
Answer: (a) II and III, (c) I and IV
Functional group isomers are compounds that share the same molecular formula but possess different functional groups. We need to identify pairs that do NOT fit this definition.
(I) Pentanal (aldehyde)
(II) 2-Pentanone (ketone)
(III) 3-Pentanone (ketone)
(IV) 3-Methylbutanal (aldehyde)

(a) II and III: Both compounds are ketones (2-pentanone and 3-pentanone). Since they have the same functional group, they are not functional group isomers. They are position isomers.
(b) I and II: Pentanal (aldehyde) and 2-pentanone (ketone). These have different functional groups, so they are functional group isomers.
(c) I and IV: Both compounds are aldehydes (pentanal and 3-methylbutanal). Since they have the same functional group, they are not functional group isomers. They are chain isomers.
(d) I and III: Pentanal (aldehyde) and 3-pentanone (ketone). These have different functional groups, so they are functional group isomers.
Therefore, the pairs that are NOT functional group isomers are (a) and (c).
In simple words: Functional isomers have different main chemical groups (like an aldehyde vs. a ketone). We're looking for pairs that have the *same* main chemical group. Options (a) and (c) fit this, as both compounds in each pair are either both ketones or both aldehydes.

Exam Tip: To correctly identify functional group isomers, always check if the compounds have the same molecular formula but different functional groups (e.g., alcohol vs. ether, aldehyde vs. ketone, carboxylic acid vs. ester).

 

Question 6. What must a nucleophilic species possess?
(a) A transferable electron pair
(b) A positive charge
(c) A negative charge
(d) Electron-deficient components
Answer: (a) A transferable electron pair, (c) A negative charge
Nucleophilic species are defined by their ability to donate an electron pair. For this, they must be electron-rich. Let's examine the options:
(a) Possessing a transferable electron pair (like lone pairs on oxygen or nitrogen, or pi electrons) is a fundamental characteristic of nucleophiles, allowing them to form new bonds.
(b) A positive charge indicates electron deficiency, which is characteristic of an electrophile, not a nucleophile.
(c) A negative charge signifies an excess of electrons, making the species electron-rich and capable of donating an electron pair. Therefore, negatively charged species are typically good nucleophiles.
(d) Electron-deficient components are characteristic of electrophiles, as they seek electrons, rather than donate them.
Thus, options (a) and (c) correctly describe what a nucleophilic species must possess.
In simple words: Nucleophiles are "electron givers." So, they need to either have a spare pair of electrons they can share, or they need to have a negative charge, which means they have extra electrons to give.

Exam Tip: Remember that nucleophiles are electron-rich species (Lewis bases), while electrophiles are electron-deficient species (Lewis acids).

 

Question 7. In hyperconjugation, what is delocalized?
(a) The electrons of the carbon-hydrogen sigma bond of an alkyl group directly attached to an atom of an unsaturated system.
(b) The electrons of the carbon-hydrogen sigma bond of an alkyl group directly attached to a positively charged carbon atom.
(c) Carbon-carbon pi bond electrons.
(d) Non-bonding electron pair.
Answer: (a) The electrons of the carbon-hydrogen sigma bond of an alkyl group directly attached to an atom of an unsaturated system., (b) The electrons of the carbon-hydrogen sigma bond of an alkyl group directly attached to a positively charged carbon atom.
Hyperconjugation involves the delocalization of electrons from a sigma \( (\sigma) \) bond into an adjacent empty p-orbital or a \( \pi \) (pi) antibonding orbital. Let's analyze the options:
(a) This describes the delocalization of \( \sigma \)-electrons from a \( \mathrm{C}-\mathrm{H} \) bond of an alkyl group adjacent to an unsaturated system (like an alkene or alkyne). This is a correct form of hyperconjugation.
(b) This describes the delocalization of \( \sigma \)-electrons from a \( \mathrm{C}-\mathrm{H} \) bond of an alkyl group adjacent to a positively charged carbon (a carbocation), which has an empty p-orbital. This is also a correct form of hyperconjugation.
(c) Delocalization of carbon-carbon \( \pi \) bond electrons is characteristic of resonance, not hyperconjugation.
(d) Delocalization of a non-bonding electron pair is also a form of resonance or lone pair delocalization, not hyperconjugation.
Therefore, both options (a) and (b) accurately describe what is delocalized in hyperconjugation.
In simple words: In hyperconjugation, the electrons from a single bond between carbon and hydrogen move a little bit into a nearby empty space, like an empty orbital next to a double bond or a positive carbon.

Exam Tip: Hyperconjugation primarily involves the interaction of \( \sigma \)-electrons with adjacent \( \pi \) systems or empty p-orbitals, leading to stabilization of carbocations, radicals, and alkenes.

III. Short Answer Type Questions

 

Question 1. Which of the above pairs will form metamers?
(I) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(III) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(IV) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(V) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VI) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VII) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_3 \)
Answer:
Metamers are isomers that have the same molecular formula and the same functional group but differ in the nature of the alkyl groups attached to the functional group or the position of the functional group within the chain. All given structures (V), (VI), and (VII) are ethers with the molecular formula \( \mathrm{C_4H_{10}O} \).
(V) Diethyl ether: has two ethyl \( (\mathrm{C_2H_5}) \) groups on either side of the oxygen.
(VI) Methyl propyl ether: has a methyl \( (\mathrm{CH_3}) \) group and a n-propyl \( (\mathrm{CH_2CH_2CH_3}) \) group on either side of the oxygen.
(VII) Methyl isopropyl ether: has a methyl \( (\mathrm{CH_3}) \) group and an isopropyl \( (\mathrm{CH(CH_3)_2}) \) group on either side of the oxygen.

Therefore:
- Pairs (V) and (VI) are metamers because the alkyl groups attached to the oxygen atom are different (\( \mathrm{C_2H_5} \) and \( \mathrm{C_2H_5} \) versus \( \mathrm{CH_3} \) and \( \mathrm{C_3H_7} \)).
- Pairs (VI) and (VII) are also metamers because while one alkyl group is methyl in both, the other group is n-propyl in (VI) and isopropyl in (VII), representing different arrangements of carbon atoms around the oxygen. They are also chain isomers of the propyl group.
In simple words: Metamers are like two twins with the same toy, but the toy has different parts attached to it. For ethers, this means the carbon chains on either side of the oxygen atom are arranged differently.

Exam Tip: To identify metamers, look for compounds with the same functional group and molecular formula, but different alkyl substituents attached directly to the functional group's central atom.

 

Question 2. Identify the pair of compounds that possess functional group isomerism.
(I) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(III) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(IV) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(V) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VI) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VII) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_3 \)
Answer:
Functional group isomers are compounds that share the same molecular formula but have different functional groups. In this set of compounds, structures (I), (II), (III), and (IV) are all alcohols, while structures (V), (VI), and (VII) are all ethers. Both alcohols and ethers with the same number of carbon atoms can be functional group isomers if they share the same molecular formula, which for this set is \( \mathrm{C_4H_{10}O} \).

Therefore, any pair consisting of one alcohol and one ether from this list will demonstrate functional group isomerism. Examples of such pairs include:
- (I) and (V): 1-butanol (alcohol) and diethyl ether (ether)
- (I) and (VI): 1-butanol (alcohol) and methyl propyl ether (ether)
- (I) and (VII): 1-butanol (alcohol) and methyl isopropyl ether (ether)
- (II) and (V): 2-butanol (alcohol) and diethyl ether (ether)
- (II) and (VI): 2-butanol (alcohol) and methyl propyl ether (ether)
- (II) and (VII): 2-butanol (alcohol) and methyl isopropyl ether (ether)
- (III) and (V): 2-methyl-2-propanol (alcohol) and diethyl ether (ether)
- (III) and (VI): 2-methyl-2-propanol (alcohol) and methyl propyl ether (ether)
- (III) and (VII): 2-methyl-2-propanol (alcohol) and methyl isopropyl ether (ether)
All these pairs have the same molecular formula \( \mathrm{C_4H_{10}O} \) but different functional groups (alcohol vs. ether).
In simple words: Functional isomers are like two different kinds of toys that use the same battery. Here, alcohols and ethers with the same number of carbon atoms are functional isomers because they have the same formula but a different main chemical group.

Exam Tip: Functional group isomers require the same molecular formula but a change in the type of functional group present (e.g., changing from an -OH group to an -O- ether linkage).

 

Question 3. Which of the following pairs are position isomers?
(I) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(III) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(IV) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(V) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VI) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VII) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_3 \)
Answer:
Position isomers are compounds that share the same molecular formula, the same functional group, and the same carbon skeleton, but differ in the placement of the functional group. Let's look for pairs among the given alcohols and ethers:

Among the alcohols:
(I) 1-butanol (straight chain, -OH at C1)
(II) 2-butanol (straight chain, -OH at C2)
Pairs (I) and (II) are position isomers. Both are straight-chain butanols, and they only differ in the position of the hydroxyl (-OH) functional group. The molecular formula for both is \( \mathrm{C_4H_{10}O} \).

Among the branched-chain alcohols:
(III) 2-methyl-2-propanol
(IV) 2-methyl-1-propanol
Pairs (III) and (IV) are also position isomers. Both are 2-methylpropanols, differing in the position of the -OH group (at C2 in (III) and C1 in (IV)). The molecular formula for both is also \( \mathrm{C_4H_{10}O} \).

Among the ethers, metamers are more common, which are a type of position isomerism for ethers.
In simple words: Position isomers are compounds where the main group is in a different spot on the same basic carbon chain. For example, 1-butanol and 2-butanol are position isomers because the alcohol group is on the first carbon in one and the second carbon in the other, but the carbon chain is the same.

Exam Tip: When searching for position isomers, always verify that the carbon chain length and the functional group type remain constant; only the position of the functional group or substituent should change.

 

Question 4. Which of the following pairs are chain isomers?
(I) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(III) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)(\mathrm{OH})-\mathrm{CH}_3 \)
(IV) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_2-\mathrm{OH} \)
(V) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VI) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
(VII) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{O}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_3 \)
Answer:
Chain isomers are compounds that possess the same molecular formula and the same functional group, but differ in the arrangement of the carbon skeleton (i.e., straight chain versus branched chain). All compounds (I) to (VII) have the molecular formula \( \mathrm{C_4H_{10}O} \).

Among the alcohols:
(I) 1-butanol is a straight-chain alcohol.
(IV) 2-methyl-1-propanol is a branched-chain alcohol.
Thus, (I) and (IV) are chain isomers, both being alcohols with a \( \mathrm{C_4H_{10}O} \) formula but different carbon skeletons.

Among the ethers:
(VI) Methyl propyl ether has an n-propyl group \( (\mathrm{CH_2CH_2CH_3}) \).
(VII) Methyl isopropyl ether has an isopropyl group \( (\mathrm{CH(CH_3)_2}) \).
Therefore, (VI) and (VII) are chain isomers because the propyl chain attached to the oxygen has a different arrangement (straight vs. branched).
In simple words: Chain isomers are like different LEGO builds using the same blocks but ending up with different shapes (straight or branched). For example, 1-butanol is a straight chain, while 2-methyl-1-propanol has a branch, making them chain isomers.

Exam Tip: To identify chain isomers, check for the same functional group and molecular formula, but look for variations in the branching of the main carbon chain.

 

Question 5. In the halogen test for organic compounds (Lassaigne's test), after acidifying the sodium fusion extract with dilute \( \mathrm{HNO_3} \), \( \mathrm{AgNO_3} \) is added. What would happen if a student acidifies the sodium fusion extract with \( \mathrm{H_2SO_4} \) instead of dilute \( \mathrm{HNO_3} \)?
Answer:
If the sodium fusion extract is acidified with \( \mathrm{H_2SO_4} \) instead of \( \mathrm{HNO_3} \), a reaction would occur between \( \mathrm{AgNO_3} \) and \( \mathrm{H_2SO_4} \), forming silver sulfate \( (\mathrm{Ag_2SO_4}) \). The reaction is:
\( 2\mathrm{AgNO_3} + \mathrm{H_2SO_4} \longrightarrow \mathrm{Ag_2SO_4} + 2\mathrm{HNO_3} \)
Silver sulfate \( (\mathrm{Ag_2SO_4}) \) has low solubility and would precipitate as a white solid. This white precipitate could easily be mistaken for silver chloride \( (\mathrm{AgCl}) \), which is formed if a halogen (chlorine) is present in the organic compound. This misidentification would lead to a false positive result for the halogen test, resulting in an incorrect conclusion about the presence of halogens.
In simple words: If you use \( \mathrm{H_2SO_4} \) instead of \( \mathrm{HNO_3} \), the silver nitrate will react with the sulfuric acid to make a white solid, silver sulfate. This solid looks just like the silver chloride you'd expect if a halogen was present, causing confusion and a wrong result.

Exam Tip: Always use dilute \( \mathrm{HNO_3} \) for acidifying the Lassaigne's extract to prevent interference from other precipitates (like \( \mathrm{Ag_2SO_4} \)) that might form with \( \mathrm{AgNO_3} \), ensuring accurate halogen detection.

 

Question 6. What will be the hybridization of each carbon in \( \mathrm{H_2C = C = CH_2} \)?
Answer:
The compound \( \mathrm{H_2C = C = CH_2} \) is called allene, and its molecular formula is \( \mathrm{C_3H_4} \). Let's determine the hybridization of each carbon atom:
In allene, there are three carbon atoms.
1. The terminal carbon atoms (the two \( \mathrm{CH_2} \) groups) are each involved in one double bond and two single bonds. Therefore, they are sp\(^{2}\) hybridized.
2. The central carbon atom is involved in two double bonds. It forms two sigma bonds and two pi bonds. Therefore, the central carbon is sp hybridized.
So, the hybridization sequence is: \( \stackrel{\text{sp}^2}{\mathrm{H_2C}} = \stackrel{\text{sp}}{\mathrm{C}} = \stackrel{\text{sp}^2}{\mathrm{CH_2}} \).
In simple words: In allene, the two carbon atoms at the ends are sp2 hybridized because they each form one double bond. The carbon atom in the middle is sp hybridized because it forms two double bonds.

Exam Tip: Remember that a carbon forming two double bonds (as in allenes) is sp hybridized, while carbons forming one double bond are sp2 hybridized, and carbons forming four single bonds are sp3 hybridized.

 

Question 7. સમજાવો ઃ કાર્બનિક સંયોજનોમાં કાર્બન પરમાણુની વિદ્યુતઋણમયતા તેની સંકરણ અવસ્થા સાથે કઈ રીતે સંબંધિત છે.
Answer: કાર્બનના સંયોજકતા કોષમાં 2s અને 2p કક્ષકો હોય છે. આમાંથી 2s કક્ષક ગોળાકાર હોય છે અને કેન્દ્રની ખૂબ નજીક હોવાથી તે પ્રબળ આકર્ષણ ધરાવે છે. આના પરિણામે 2s ની વિદ્યુત-ઋણમયતા 2p કરતાં ઓછી હોય છે. સંકર કક્ષકોમાં 2s નું પ્રમાણ જેટલું વધે, તેટલી તેમની વિદ્યુતઋણમયતા પણ વધે છે.

In simple words: કાર્બનની વિદ્યુતઋણતા તેના કક્ષકોના સંકરણ પર આધાર રાખે છે. 2s કક્ષક કેન્દ્રની નજીક હોવાથી, તેમાં 2s ગુણધર્મ વધુ હોય તેવા સંકર કક્ષકો વધુ વિદ્યુતઋણ બને છે.

Exam Tip: સંકરણમાં s-કક્ષકના પ્રમાણ અને વિદ્યુતઋણતા વચ્ચેના સીધા સંબંધને યાદ રાખો. sp સંકર કક્ષકોમાં સૌથી વધુ s-લક્ષણ હોય છે, તેથી તેઓ સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે.

 

Question 8. નીચેના બંધારણમાં કાર્બન-મેગ્નેશિયમ બંધની ધ્રુવીયતા દર્શાવો :
\( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{Mg}-\text{X} \)
Answer: કાર્બન-મેગ્નેશિયમ બંધ ધ્રુવીય હોય છે. મેગ્નેશિયમની વિદ્યુતઋણતા (લગભગ 1.2) કાર્બન (લગભગ 2.5) કરતાં ઓછી હોય છે. તેથી, કાર્બન-મેગ્નેશિયમ બંધમાં, મેગ્નેશિયમ ધનભારિત બને છે અને કાર્બન ઋણભારિત બને છે. આથી \( \text{C}-\text{Mg} \) બંધ ધ્રુવીય હોય છે. મેગ્નેશિયમ ધન આયન બને છે. પરિણામે, વધુ ઋણ કાર્બન તરફ \( \text{C}-\text{Mg} \) બંધના ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષાય છે અને બંધ ધ્રુવીય બને છે. કાર્બન આંશિક ઋણભાર અને મેગ્નેશિયમ આંશિક ધનભાર ધરાવે છે.
\( \stackrel{\delta-}{\text{CH}_3}-\stackrel{\delta-}{\text{CH}_2}-\stackrel{\delta-}{\text{CH}_2}-\stackrel{\delta-}{\text{CH}_2} \leftarrow \stackrel{\delta+\text{ X}}{\text{Mg}} \)
In simple words: કાર્બન અને મેગ્નેશિયમ વચ્ચેના બંધમાં, મેગ્નેશિયમ ઓછું વિદ્યુતઋણ હોવાથી તેના પર થોડો ધન ચાર્જ આવે છે, જ્યારે કાર્બન પર થોડો ઋણ ચાર્જ આવે છે, આથી બંધ ધ્રુવીય બને છે.

Exam Tip: ધાતુ-કાર્બન બંધ હંમેશાં ધ્રુવીય હોય છે કારણ કે ધાતુઓ કાર્બન કરતાં ઘણી ઓછી વિદ્યુતઋણ હોય છે, જેના પરિણામે કાર્બન પર આંશિક ઋણભાર આવે છે.

 

Question 9. સંયોજનોના આણ્વીય સૂત્રો સમાન હોય પરંતુ બંધારણીય સૂત્ર અલગ-અલગ હોય, તો તેમને બંધારણીય સમઘટકો કહે છે.
\( \text{CH}_3-\text{S}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \) અને
\( \text{CH}_3-\text{S}-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_3 \) કયા પ્રકારની બંધારણીય સમઘટકતા દર્શાવે છે ?
Answer: સંયોજનોના આણ્વીય સૂત્રો સમાન હોવા છતાં, જો તેમના બંધારણીય સૂત્રો અલગ-અલગ હોય, તો તેમને બંધારણીય સમઘટકો કહેવામાં આવે છે. આ બંને સંયોજનોનું આણ્વીય સૂત્ર \( \text{C}_4\text{H}_{10}\text{S} \) છે. આ બંનેમાં થાયોઈથર ક્રિયાશીલ સમૂહ (-S-) સમાન રીતે હાજર છે. પરંતુ, સલ્ફર પરમાણુની બંને બાજુએ કાર્બન પરમાણુઓની સંખ્યા અસમાન હોવાથી, તેઓ મેટામેરિઝમ નથી. આ બંને સંયોજનોમાં કાર્બન શૃંખલા ભિન્ન છે. આથી તેમને સ્થાન સમઘટકો અથવા શૃંખલા સમઘટકો કહી શકાય છે.

સંયોજનો અને તેમના IUPAC નામ:
1. \( \text{CH}_3-\stackrel{1}{\text{S}}-\stackrel{2}{\text{CH}_2}-\stackrel{3}{\text{CH}_2}-\stackrel{4}{\text{CH}_3} \)
મિથાઈલ-n-પ્રોપાઈલ થાયોઈથર
અથવા મિથાઈલ સલ્ફોક્સી-n-પ્રોપેન

2. \( \stackrel{1}{\text{CH}_3}-\stackrel{2}{\text{S}}-\stackrel{3}{\stackrel{\text{CH}_3}{\text{CH}}}-\stackrel{4}{\text{CH}_3} \)
મિથાઈલ સલ્ફોક્સી-(2-મિથાઈલ) પ્રોપેન
અથવા આઈસો પ્રોપાઈલ મિથાઈલ થાયોઈથર
In simple words: આ સંયોજનોના અણુસૂત્રો એકસરખાં છે, અને તેમાં સલ્ફર ધરાવતો થાયોઈથર સમૂહ પણ સમાન છે. પરંતુ સલ્ફરની આસપાસની કાર્બન શૃંખલાની લંબાઈ અલગ છે, તેથી તેઓ મેટામર નથી પણ શૃંખલા અથવા સ્થાન સમઘટકો છે.

Exam Tip: મેટામેરિઝમ અને શૃંખલા સમઘટકતા વચ્ચેના તફાવતને હંમેશાં ધ્યાનમાં રાખો. મેટામેરિઝમમાં ક્રિયાશીલ સમૂહની આસપાસના કાર્બન પરમાણુઓની સંખ્યા અલગ હોય છે, જ્યારે શૃંખલા સમઘટકતામાં મુખ્ય કાર્બન શૃંખલાની લંબાઈ અલગ હોય છે.

 

Question 10. \( \text{H}_3\text{C}-\stackrel{\text{C}_2\text{H}_5}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\stackrel{\text{C}_2\text{H}_5}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_3 \) નું સાચું IUPAC નામ
(A) 2-ઇથાઇલ-3-મિથાઇલપેન્ટેન
(B) 3, 4-ડાયમિથાઇલહેકઝેન
(C) 2-દ્વિતીયક-બ્યુટાઈલબ્યુટેન
(D) 2, 3-ડાયમિથાઇલબ્યુટેન
Answer: (B) 3, 4-ડાયમિથાઇલહેકઝેન
આપેલા બંધારણને સૌથી લાંબી સરળ શૃંખલામાં લખતા તે હેકઝેન બને છે. તેમાં બે મિથાઇલ સમૂહો વિસ્થાપનો તરીકે જોડાયેલા છે, જે કાર્બન નંબર 3 અને 4 પર સ્થિત છે. આથી તેનું સાચું IUPAC નામ 3,4-ડાયમિથાઇલહેકઝેન છે.

બંધારણ આ રીતે લખી શકાય છે:
\( \stackrel{1}{\text{CH}_3}-\stackrel{2}{\text{CH}_2}-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\stackrel{5}{\text{CH}_2}-\stackrel{6}{\text{CH}_3} \)
In simple words: સૌથી પહેલાં સૌથી લાંબી સીધી કાર્બન શૃંખલા શોધો. પછી શાખાઓને સૌથી નાના નંબર આપો. અહીં છ કાર્બનની શૃંખલા બને છે અને મિથાઈલ શાખાઓ 3 અને 4 નંબર પર છે, તેથી નામ 3,4-ડાયમિથાઇલહેકઝેન થાય.

Exam Tip: IUPAC નામકરણ કરતી વખતે, હંમેશાં સૌથી લાંબી કાર્બન શૃંખલા પસંદ કરો અને પછી વિસ્થાપકોને સૌથી ઓછા શક્ય નંબર આપો. જો સમાન વિસ્થાપકો હોય, તો 'ડાય', 'ટ્રાય' જેવા પૂર્વગનો ઉપયોગ કરો.

 

Question 11. નીચેનાં સંયોજનોમાં ફૂદડીથી દર્શાવેલ કાર્બન પૈકી કયાનો અપેક્ષિત ધન વીજભાર સૌથી વધારે હશે ?
(A) \( \text{*} \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{Cl} \)
(B) \( \text{*} \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{MgCl} \)
(C) \( \text{*} \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{Br} \)
(D) \( \text{*} \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{CH}_3 \)
Answer: (A) \( \text{*} \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{Cl} \)
(A) \( \text{Cl} \) સમૂહ ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક પ્રેરક અસર (-I અસર) ધરાવે છે. તે બંધના ઇલેક્ટ્રૉનને પોતાની તરફ ખેંચે છે, જેના કારણે \( \text{CH}_3 \) ના કાર્બન પર ધનભાર આવે છે. \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{Cl} \) માં \( \text{CH}_3 \) ના કાર્બન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા સૌથી ઓછી હોય છે અને આ કાર્બન સૌથી વધુ ધનભારિત બને છે.
\( \stackrel{\delta+}{\text{*} \text{CH}_3} \leftarrow \stackrel{\delta+}{\text{CH}_2} \leftarrow \stackrel{\delta-}{\text{Cl}} \)
(B) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{MgCl} \) માં મેગ્નેશિયમ (Mg) ધાતુ વિદ્યુત ધન હોવાથી, તે ઇલેક્ટ્રૉનનું અપાકર્ષણ કરે છે, જેનાથી \( \text{CH}_3 \) ના કાર્બન પરનો ધનભાર ઘટે છે.
\( \stackrel{\delta-}{\text{*} \text{CH}_3} \rightarrow \stackrel{\delta-}{\text{CH}_2} \rightarrow \stackrel{\text{Mg}^+\text{Cl}^-}{\text{MgCl}} \)
(C) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{Br} \) માં બ્રોમિન (Br) ની ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષક પ્રેરક અસર (-I અસર) ક્લોરિન (Cl) ની (-I અસર) કરતાં નબળી હોય છે. તેથી, \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{Br} \) માં કાર્બન પર ઓછો ધનભાર આવે છે.
\( \stackrel{\delta+}{\text{*} \text{CH}_3} \leftarrow \stackrel{\delta+}{\text{CH}_2} \leftarrow \stackrel{\delta-}{\text{Br}} \)
(D) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_3 \) માં \( \text{CH}_2\text{CH}_3 \) સમૂહ ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત કરનારી (+I અસર) દર્શાવે છે. તે \( \text{CH}_3 \) ના કાર્બન પરનો ધનભાર ઘટાડે છે, અથવા કહી શકાય કે તેમાં ધનભાર ઉત્પન્ન થતો નથી.
\( \stackrel{\delta-}{\text{*} \text{CH}_3} \rightarrow \stackrel{\delta-}{\text{CH}_2} \rightarrow \stackrel{\text{CH}_3}{\text{CH}_3} \)
આથી, \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{Cl} \) ના \( \text{*} \text{CH}_3 \) ના કાર્બનની ઉપર ઇલેક્ટ્રૉન ઘનતા લઘુતમ છે અને આ કાર્બન મહત્તમ ધન છે.
In simple words: ક્લોરિન ઇલેક્ટ્રોન પોતાની તરફ ખેંચે છે, તેથી તે જોડાયેલા કાર્બન પર સૌથી વધુ ધન ચાર્જ મૂકે છે. મેગ્નેશિયમ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે, તેથી તે ધન ચાર્જ ઘટાડે છે. બ્રોમિનની ખેંચવાની શક્તિ ક્લોરિન કરતાં ઓછી છે, અને \( \text{CH}_3 \) સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે. આથી, \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{Cl} \) માં ક્લોરિનના કારણે કાર્બન પર સૌથી વધુ ધન ચાર્જ આવે છે.

Exam Tip: હેલોજનની પ્રેરક અસર (-I અસર) તેમની વિદ્યુતઋણતા પર આધાર રાખે છે: F > Cl > Br > I. જેટલી વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક અસર, તેટલો વધુ ધનભાર પ્રેરિત થાય છે. આલ્કાઇલ સમૂહો (+I અસર) ઇલેક્ટ્રોન દાતા હોય છે, જે ધનભારને સ્થિર કરે છે.

 

Question 12. આયનીય સ્વિસીઝ વીજભારના પ્રસારથી સ્થાયી બને છે. નીચેનામાંથી કો કાર્બોક્સિલેટ આયન સૌથી વધુ સ્થાયી છે ?
(A) \( \text{CH}_3-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{O}^- \)
(B) \( \text{Cl}-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{O}^- \)
(C) \( \text{F}-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{O}^- \)
(D) \( \stackrel{\text{F}}{\text{F}}-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{O}^- \)
Answer: (D) \( \stackrel{\text{F}}{\text{F}}-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{O}^- \)
આપેલા (D) કાર્બોક્સિલેટ આયન સૌથી વધુ સ્થાયી છે. (i) આ ચારેય કાર્બોક્સિલેટ આયનોમાં સસ્પંદન દ્વારા ઋણ વીજભારનું વિસ્તરણ થાય છે. ઓક્સિજન પરમાણુનું ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ આયનમાં વિવિધ પરમાણુઓ પર ફરે છે, જે નીચેના સસ્પંદન બંધારણોમાં દર્શાવેલ છે:
(a) \( \text{CH}_3-\stackrel{\overset{\text{O}:}{\parallel}}{\text{C}}-\text{O}^- \leftrightarrow \text{CH}_3-\stackrel{\overset{\text{O}:^-}{\mid}}{\text{C}}=\text{O} \)
\( \implies \) \( \text{CH}_3-\stackrel{\overset{\delta-}{\text{O}}}{\text{C}}-\stackrel{\delta-}{\text{O}} \)
(b) \( \text{Cl}-\text{CH}_2-\stackrel{\overset{\text{O}:}{\parallel}}{\text{C}}-\text{O}^- \leftrightarrow \text{Cl}-\text{CH}_2-\stackrel{\overset{\text{O}:^-}{\mid}}{\text{C}}=\text{O} \)
\( \implies \) \( \text{Cl}-\text{CH}_2-\stackrel{\overset{\delta-}{\text{O}}}{\text{C}}-\stackrel{\delta-}{\text{O}} \)
(c) \( \text{F}-\text{CH}_2-\stackrel{\overset{\text{O}:}{\parallel}}{\text{C}}-\text{O}^- \leftrightarrow \text{F}-\text{CH}_2-\stackrel{\overset{\text{O}:^-}{\mid}}{\text{C}}=\text{O} \)
\( \implies \) \( \text{F}-\text{CH}_2-\stackrel{\overset{\delta-}{\text{O}}}{\text{C}}-\stackrel{\delta-}{\text{O}} \)
(d) \( \stackrel{\text{F}}{\text{F}}-\stackrel{\overset{\text{O}:}{\parallel}}{\text{C}}-\text{O}^- \leftrightarrow \stackrel{\text{F}}{\text{F}}-\stackrel{\overset{\text{O}:^-}{\mid}}{\text{C}}=\text{O} \)
\( \implies \) \( \stackrel{\text{F}}{\text{F}}-\stackrel{\overset{\delta-}{\text{O}}}{\text{C}}-\stackrel{\delta-}{\text{O}} \)
(ii) પ્રેરક અસર: ક્લોરિન (Cl) અને ફ્લોરિન (F) બંને તેમની ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક (-I) અસર દ્વારા બંધના ઇલેક્ટ્રોનને પોતાની તરફ ખેંચે છે. વિકલ્પ (D) માં, બે ફ્લોરિન પરમાણુઓની મજબૂત (-I) અસરને કારણે, ઋણ વીજભાર સૌથી વધુ અસરકારક રીતે વિતરિત થાય છે અને તે મહત્તમ સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરે છે.
In simple words: ઋણ આયનની સ્થિરતા ત્યારે વધે છે જ્યારે ઋણભાર આખા અણુમાં ફેલાયેલો હોય (સસ્પંદન) અથવા જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ખેંચનારા સમૂહો (જેમ કે ફ્લોરિન) તેની નજીક હોય. વિકલ્પ (D) માં, બે ફ્લોરિન પરમાણુઓ ખૂબ જ મજબૂત રીતે ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે, જે ઋણભારને સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.

Exam Tip: કાર્બોક્સિલેટ આયનોમાં ઋણ વીજભારનું સસ્પંદન સ્થિરતા લાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (-I અસર ધરાવતા) ઋણ આયનોને વધુ સ્થિર બનાવે છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો (+I અસર ધરાવતા) તેમને અસ્થિર બનાવે છે. જેટલા વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો અને તેટલા નજીક, તેટલી સ્થિરતા વધુ.

 

Question 13. ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે : પ્રથમ તબક્કામાં \( \text{H}^+ \) ઉમેરાય છે. નીચેની યોગશીલ પ્રક્રિયાના પ્રથમ તબક્કામાં બનતા મધ્યસ્થીના પ્રકારનું નામ શું છે ? \( \text{H}_3\text{C} – \text{CH} = \text{CH}_2 + \text{H}^+ \rightarrow ? \)
(A) 2° કાર્બનાયન
(B) 1° કાર્બોકેટાયન
(C) 2° કાર્બોકેટાયન
(D) 1° કાર્બનાયન
Answer: (C) 2° કાર્બોકેટાયન
ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે. પ્રથમ તબક્કામાં, પ્રોટોન \( \text{H}^+ \) આલ્કીનના \( \pi \) બંધ પર હુમલો કરે છે. \( \text{H}^+ \) ના ઉમેરાથી કાર્બોકેટાયન બને છે. આલ્કીન \( \text{CH}_3-\text{CH}=\text{CH}_2 \) માં \( \text{H}^+ \) ઉમેરાતાં બે શક્ય કાર્બોકેટાયન બની શકે છે.
એક તો 2° કાર્બોકેટાયન \( \text{CH}_3-\stackrel{+}{\text{C}}\text{H}-\text{CH}_3 \) બને, જે વધુ સ્થાયી હોય છે. બીજો 1° કાર્બોકેટાયન \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\stackrel{+}{\text{C}}\text{H}_2 \) બને, જે ઓછો સ્થાયી હોય છે. 2° કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી હોવાથી તે જ મુખ્ય મધ્યસ્થી બને છે.
In simple words: જ્યારે \( \text{H}^+ \) પ્રોપીન સાથે જોડાય છે, ત્યારે તે બે રીતે જોડાઈ શકે છે: એક 2° કાર્બોકેટાયન બનાવે જે વધુ સ્થિર હોય, અને બીજું 1° કાર્બોકેટાયન બનાવે જે ઓછું સ્થિર હોય. માર્કોવનિકોવના નિયમ મુજબ, વધુ સ્થિર 2° કાર્બોકેટાયન જ બને છે.

Exam Tip: માર્કોવનિકોવનો નિયમ યાદ રાખો: ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયામાં, \( \text{H}^+ \) એવા કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાય છે કે જેના પર વધુ હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ હોય, જેથી વધુ સ્થિર કાર્બોકેટાયન બને.

 

Question 14. સહસંયોજક બંધનું વિખંડન બે પ્રકારે શક્ય છે : \( \text{CH}_3 – \text{Br} \) નું વિષમ વિભાજન દર્શાવતું સાચું નિરૂપણ કર્યું છે?
(A) \( \text{CH}_3 – \text{Br} \rightarrow \stackrel{+}{\text{C}}\text{H}_3 + \text{Br}^- \)
(B) \( \text{CH}_3 \leftarrow \text{Br} \rightarrow \stackrel{+}{\text{C}}\text{H}_3 + \text{Br}^- \)
(C) \( \text{CH}_3 – \text{Br} \rightarrow \text{CH}_3 + \text{Br}^\cdot \)
(D) \( \text{CH}_3 – \text{Br} \rightarrow \text{CH}_3^\cdot + \text{Br}^\cdot \)
Answer: (B) \( \text{CH}_3 \leftarrow \text{Br} \rightarrow \stackrel{+}{\text{C}}\text{H}_3 + \text{Br}^- \)
સહસંયોજક બંધનું વિખંડન બે પ્રકારે શક્ય છે: સમવિભાજન (જેમાં પ્રત્યેક પરમાણુ એક ઇલેક્ટ્રોન મેળવે) અને વિષમવિભાજન (જેમાં એક પરમાણુ બંને ઇલેક્ટ્રોન મેળવે). અહીં, \( \text{CH}_3-\text{Br} \) માં બ્રોમિન (Br) ની વિદ્યુતઋણતા કાર્બન (C) કરતાં વધુ હોય છે. તેથી, વિષમ વિભાજન વખતે, \( \text{C}-\text{Br} \) બંધના બંને ઇલેક્ટ્રોન વધુ વિદ્યુતઋણ બ્રોમિન પરમાણુ પર સ્થળાંતર પામે છે. આના પરિણામે \( \stackrel{+}{\text{C}}\text{H}_3 \) (કાર્બોકેટાયન) અને \( \text{Br}^- \) (બ્રોમાઇડ આયન) બને છે. આથી વિકલ્પ (B) સાચું નિરૂપણ છે.
In simple words: વિષમ વિભાજન એટલે જ્યારે એક બંધ તૂટે અને બંને ઇલેક્ટ્રોન એક જ પરમાણુ લઈ જાય. \( \text{CH}_3\text{Br} \) માં બ્રોમિન ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે, તેથી તે બંધના બંને ઇલેક્ટ્રોન પોતાની સાથે લઈ જાય છે, જેનાથી \( \stackrel{+}{\text{C}}\text{H}_3 \) અને \( \text{Br}^- \) બને છે.

Exam Tip: વિષમવિભાજન હંમેશાં અસમાન વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા બંધોમાં થાય છે, જ્યાં વધુ વિદ્યુતઋણ પરમાણુ બંધના બંને ઇલેક્ટ્રોન લઈને ઋણ આયન બનાવે છે, અને ઓછો વિદ્યુતઋણ પરમાણુ ધન આયન બનાવે છે. સમવિભાજન મુક્તમૂલક બનાવે છે.

 

Question 15. આલ્કીનમાં \( \text{HCl} \) ઉમેરવાની પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છેઃ પ્રથમ તબક્કામાં \( \text{H}^+ \) આયન \( \text{C} = \text{C} < \) ભાગ પર હુમલો કરે છે, જે કઈ રીતે દર્શાવાય છે ?
(A) \( \text{H}^+ \stackrel{\curvearrowright}{\text{C}=\text{C}} < \)
(B) \( \text{H}^+ \curvearrowright \text{C}=\text{C} < \)
(C) \( \text{H}^+ \stackrel{\curvearrowleft}{\text{C}=\text{C}} < \)
(D) આપેલી બધી જ રીતે
Answer: (B) \( \text{H}^+ \curvearrowright \text{C}=\text{C} < \)
આલ્કીનમાં \( \text{HCl} \) ઉમેરવાની પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રકારની છે જે બે તબક્કામાં થાય છે. પ્રથમ તબક્કામાં, \( \text{HCl} \) માંથી ઉત્પન્ન થતો ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી \( \text{H}^+ \) આલ્કીનના \( \pi \) બંધ પર હુમલો કરે છે. આલ્કીનનું \( \pi \) ઇલેક્ટ્રોન વાદળ ધ્રુવીય બને છે અને \( \text{H}^+ \) તરફ આકર્ષાય છે, જેના કારણે \( \pi \) બંધ તૂટે છે અને \( \text{H}^+ \) જોડાય છે. આ જોડાણથી કાર્બોકેટાયન બને છે. વિકલ્પ (B) આ ક્રિયાને સાચી રીતે દર્શાવે છે, જેમાં \( \pi \) ઇલેક્ટ્રોન \( \text{H}^+ \) તરફ ગતિ કરે છે.
In simple words: આલ્કીનમાં \( \text{HCl} \) ઉમેરવાના પહેલા પગલામાં, પ્રોટોન \( \text{H}^+ \) આલ્કીનના \( \pi \) બંધ પર હુમલો કરે છે. \( \pi \) બંધના ઇલેક્ટ્રોન \( \text{H}^+ \) તરફ જાય છે, જેથી \( \pi \) બંધ તૂટે છે અને કાર્બોકેટાયન બને છે. વિકલ્પ (B) આને સાચી રીતે દર્શાવે છે.

Exam Tip: ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયાનો પ્રથમ તબક્કો હંમેશાં ધીમો અને રેટ-ડિટર્મિનિંગ હોય છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી \( \pi \) બંધ પર હુમલો કરીને કાર્બોકેટાયન બનાવે છે. તીરના નિરૂપણ પર ધ્યાન આપો, તે ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ દર્શાવે છે.

 

Question 1. નીચેના પ્રશ્નોમાં બે કે વધારે વિકલ્પો સાચાં હોઈ શકે છે. સંયોજનના બધા જ કાર્બન પરમાણુની સંકરણ અવસ્થા સમાન છે ?
(A) \( \text{H}-\text{C}\equiv\text{C}-\text{C}\equiv\text{C}-\text{H} \)
(B) \( \text{CH}_3-\text{C}\equiv\text{C}-\text{CH}_3 \)
(C) \( \text{CH}_2=\text{C}=\text{CH}_2 \)
(D) \( \text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2 \)
Answer: (A) \( \text{H}-\text{C}\equiv\text{C}-\text{C}\equiv\text{C}-\text{H} \), (D) \( \text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}=\text{CH}_2 \)
આ પ્રશ્નમાં, બધા કાર્બન પરમાણુઓની સંકરણ અવસ્થા સમાન હોય તેવા સંયોજનો શોધવાના છે.
(A) \( \text{H}-\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}\equiv\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}-\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}\equiv\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}-\text{H} \): આ સંયોજનમાં દરેક કાર્બન પરમાણુ sp સંકરિત છે, કારણ કે તેમની પાસે બે \( \sigma \) બંધ અને બે \( \pi \) બંધ હોય છે.
(B) \( \stackrel{\text{sp}^3}{\text{CH}_3}-\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}\equiv\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}-\stackrel{\text{sp}^3}{\text{CH}_3} \): અહીં, \( \text{CH}_3 \) સમૂહના કાર્બન \( \text{sp}^3 \) સંકરિત છે, જ્યારે ટ્રિપલ બંધના કાર્બન \( \text{sp} \) સંકરિત છે. તેથી, બધા કાર્બન સમાન સંકરણ ધરાવતા નથી.
(C) \( \stackrel{\text{sp}^2}{\text{CH}_2}=\stackrel{\text{sp}}{\text{C}}=\stackrel{\text{sp}^2}{\text{CH}_2} \): આમાં, છેડાના \( \text{CH}_2 \) કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંકરિત છે, જ્યારે મધ્યનો કાર્બન \( \text{sp} \) સંકરિત છે. તેથી, બધા કાર્બન સમાન સંકરણ ધરાવતા નથી.
(D) \( \stackrel{\text{sp}^2}{\text{CH}_2}=\stackrel{\text{sp}^2}{\text{CH}}-\stackrel{\text{sp}^2}{\text{CH}}=\stackrel{\text{sp}^2}{\text{CH}_2} \): આ સંયોજનમાં દરેક કાર્બન પરમાણુ \( \text{sp}^2 \) સંકરિત છે, કારણ કે તેમની પાસે ત્રણ \( \sigma \) બંધ અને એક \( \pi \) બંધ હોય છે.
તેથી, વિકલ્પ (A) અને (D) માં બધા કાર્બન પરમાણુઓની સંકરણ અવસ્થા સમાન છે.
In simple words: દરેક કાર્બનના બંધ જુઓ. જો કાર્બન ટ્રિપલ બંધથી જોડાયેલો હોય, તો તે sp છે. જો તે બે ડબલ બંધથી જોડાયેલો હોય, તો તે sp છે. જો તે ડબલ બંધથી જોડાયેલો હોય, તો તે \( \text{sp}^2 \) છે. જો તે ફક્ત સિંગલ બંધથી જોડાયેલો હોય, તો તે \( \text{sp}^3 \) છે. (A) માં બધા ટ્રિપલ બંધ છે, તેથી બધા sp છે. (D) માં બધા ડબલ બંધ છે, તેથી બધા \( \text{sp}^2 \) છે. (B) અને (C) માં અલગ-અલગ પ્રકારના બંધ છે.

Exam Tip: કાર્બનના સંકરણને ઓળખવા માટે, તેની આસપાસના \( \sigma \) બંધોની સંખ્યા ગણો. \( \text{sp}^3 \) માટે 4 \( \sigma \), \( \text{sp}^2 \) માટે 3 \( \sigma \), અને \( \text{sp} \) માટે 2 \( \sigma \) બંધ હોય છે. \( \pi \) બંધ ગણતરીમાં લેવાતા નથી, પરંતુ તે સંકરણ નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે (દા.ત., ડબલ બંધમાં 1 \( \sigma \) + 1 \( \pi \), ટ્રિપલ બંધમાં 1 \( \sigma \) + 2 \( \pi \)).

 

Question 2. નીચે આપેલા નિરૂપણો પૈકી કયામાં સમૂહ / પરમાણુની અવકાશીય ગોઠવણી આપેલા બંધારણ (a) કરતાં અલગ છે ?

(A)
(B)
(C)
(D)
Answer: (A), (C), (D)
આપેલા પ્રારંભિક બંધારણ (a) માં, મધ્યનો કાર્બન પરમાણુ કિરાલ કેન્દ્ર છે કારણ કે તે ચાર અલગ-અલગ સમૂહો સાથે જોડાયેલો છે: \( \text{CH}_3 \), \( \text{H} \), \( \text{Br} \), અને \( \text{Cl} \).
(A) વિકલ્પ (A) માં, \( \text{Cl} \) અને \( \text{H} \) ના સ્થાન બદલવામાં આવ્યા છે. આનાથી મૂળ બંધારણ (a) કરતાં અલગ સ્ટીરિયોઆઇસોમર બને છે.
(B) વિકલ્પ (B) માં, બંધારણ (a) ને 120° ઘડિયાળની દિશામાં ફેરવવાથી મેળવી શકાય છે. તેથી, બંધારણ (a) અને (B) સમાન છે.
(C) વિકલ્પ (C) માં, \( \text{Br} \) અને \( \text{H} \) ના સ્થાન બદલવામાં આવ્યા છે. આ પણ મૂળ બંધારણ (a) કરતાં અલગ સ્ટીરિયોઆઇસોમર બનાવે છે.
(D) વિકલ્પ (D) માં, \( \text{CH}_3 \) અને \( \text{Br} \) ના સ્થાન બદલવામાં આવ્યા છે. આ પણ મૂળ બંધારણ (a) કરતાં અલગ સ્ટીરિયોઆઇસોમર બનાવે છે.
તેથી, વિકલ્પો (A), (C), અને (D) માં સમૂહ/પરમાણુની અવકાશીય ગોઠવણી આપેલા બંધારણ (a) કરતાં અલગ છે.
In simple words: જ્યારે કિરાલ કાર્બન (ચાર જુદા-જુદા સમૂહો સાથે જોડાયેલો) હોય ત્યારે સમૂહોની જગ્યા બદલવાથી નવો અણુ બને છે, જે મૂળ અણુથી અલગ દેખાય છે. જો તમે ફક્ત આખા અણુને ફેરવો, તો તે સમાન જ રહે છે. અહીં (A), (C), અને (D) માં સમૂહોની જગ્યા બદલવાથી અલગ-અલગ ગોઠવણી બને છે, જ્યારે (B) માત્ર મૂળ અણુનું ફેરવેલું સ્વરૂપ છે.

Exam Tip: કિરાલ કેન્દ્ર ધરાવતા અણુઓમાં, બે સમૂહોના સ્થાન બદલવાથી હંમેશાં એક ડાયસ્ટીરિયોમર અથવા ઇનેન્ટીઓમર (એટલે કે, અલગ સ્ટીરિયોઆઇસોમર) બને છે. જો આખો અણુ ફેરવવામાં આવે, તો તે સમાન અણુ રહે છે. કિરાલ કાર્બનને ઓળખો અને દરેક વિકલ્પમાં સમૂહોના સંબંધિત સ્થાન પર ધ્યાન આપો.

 

Question 3. ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપ ધરાવતી સ્વિસીઝ હોય છે. નીચેના પૈકી કયું જૂથ ફક્ત ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી ધરાવે છે ?
(A) \( \text{BF}_3, \text{NH}_3, \text{H}_2\text{O} \)
(B) \( \text{AlCl}_3, \text{SO}_3, \text{NO}_2^+ \)
(C) \( \text{NO}_2^+, \text{CH}_3^+, \text{CH}_3-\stackrel{+}{\text{C}}=\text{O} \)
(D) \( \text{C}_2\text{H}_5^-, \dot{\text{C}}_2\text{H}_5, \text{C}_2\text{H}_5^+ \)
Answer: (B) \( \text{AlCl}_3, \text{SO}_3, \text{NO}_2^+ \), (C) \( \text{NO}_2^+, \text{CH}_3^+, \text{CH}_3-\stackrel{+}{\text{C}}=\text{O} \)
ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી (electrophile) એ એવી પ્રજાતિઓ છે જે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉણપ ધરાવે છે અને ઇલેક્ટ્રોન સમૃદ્ધ કેન્દ્રો પર હુમલો કરી શકે છે. તેમને લુઈસ એસિડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
(A) \( \text{BF}_3 \) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી છે, પરંતુ \( \text{NH}_3 \) (લુઈસ બેઝ) અને \( \text{H}_2\text{O} \) (લુઈસ બેઝ) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી નથી કારણ કે તેમની પાસે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હાજર છે.
(B) \( \text{AlCl}_3 \), \( \text{SO}_3 \), અને \( \text{NO}_2^+ \) આ બધા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી છે. \( \text{AlCl}_3 \) માં \( \text{Al} \) નું અષ્ટક અપૂર્ણ છે, \( \text{SO}_3 \) માં સલ્ફર ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે, અને \( \text{NO}_2^+ \) ધનભારિત છે.
(C) \( \text{NO}_2^+ \), \( \text{CH}_3^+ \), અને \( \text{CH}_3-\stackrel{+}{\text{C}}=\text{O} \) આ બધા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી છે, કારણ કે તેઓ ધનભારિત છે અને ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ ધરાવે છે.
(D) \( \text{C}_2\text{H}_5^- \) (કાર્બનયન) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી નથી (તે કેન્દ્રાનુરાગી છે), \( \dot{\text{C}}_2\text{H}_5 \) (મુક્તમૂલક) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી નથી, જ્યારે \( \text{C}_2\text{H}_5^+ \) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી છે.
તેથી, વિકલ્પો (B) અને (C) માં ફક્ત ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી જ છે.
In simple words: ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એવા હોય છે જે ઇલેક્ટ્રોન ભૂખ્યા હોય છે. તેઓ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારે છે. ધન ચાર્જ ધરાવતા કણો અથવા અપૂર્ણ અષ્ટક ધરાવતા અણુઓ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી હોય છે.

Exam Tip: ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીઓને ઓળખવા માટે, તેમની ઇલેક્ટ્રોન જરૂરિયાત તપાસો. જો કોઈ પ્રજાતિ ધનભારિત હોય, અષ્ટક અપૂર્ણ હોય, અથવા તેમાં ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો હોય, તો તે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી હોય છે. લુઈસ બેઝ (ઇલેક્ટ્રોન દાતા) ક્યારેય ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી હોતા નથી.

 

Question 4. નીચેના પૈકી કઈ જોડ સ્થાન સમઘટકો છે ?
(A) I અને II
(B) II અને III
(C) II અને IV
(D) III અને IV
Answer: (B) II અને III
સ્થાન સમઘટકો એવા સંયોજનો હોય છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર અને ક્રિયાશીલ સમૂહ સમાન હોય, પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહનું સ્થાન મુખ્ય શૃંખલા પર અલગ-અલગ હોય.
(I) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{H} \) (પેન્ટેનાલ - આલ્ડિહાઈડ)
(II) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{CH}_3 \) (પેન્ટેન-2-ઓન - કીટોન)
(III) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \) (પેન્ટેન-3-ઓન - કીટોન)
(IV) \( \text{CH}_3-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{H} \) (3-મિથાઈલબ્યુટેનાલ - આલ્ડિહાઈડ)

વિકલ્પોનું વિશ્લેષણ:
(A) I અને II: આલ્ડિહાઈડ અને કીટોન હોવાથી તેઓ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે, સ્થાન સમઘટકો નથી.
(B) II અને III: આ બંને કીટોન છે અને તેમના કીટોન સમૂહ (\( \stackrel{\text{O}}{\text{C}}- \)) ના સ્થાન ભિન્ન છે (કાર્બન-2 અને કાર્બન-3). તેથી, તેઓ સ્થાન સમઘટકો છે.
(C) II અને IV: કીટોન અને આલ્ડિહાઈડ હોવાથી તેઓ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે, સ્થાન સમઘટકો નથી.
(D) III અને IV: કીટોન અને આલ્ડિહાઈડ હોવાથી તેઓ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે, સ્થાન સમઘટકો નથી.
આથી, વિકલ્પ (B) માં II અને III સ્થાન સમઘટકો છે.
In simple words: સ્થાન સમઘટકોમાં, મુખ્ય ક્રિયાશીલ સમૂહ (જેમ કે કીટોન) એ જ હોય છે, પરંતુ તે અણુમાં અલગ-અલગ જગ્યાએ (કાર્બન પર) જોડાયેલ હોય છે. અહીં, II અને III બંને કીટોન છે, પણ કીટોન સમૂહનું સ્થાન અલગ છે (એક 2 નંબર પર અને બીજો 3 નંબર પર), તેથી તેઓ સ્થાન સમઘટકો છે.

Exam Tip: સ્થાન સમઘટકતા માટે, મુખ્ય કાર્બન શૃંખલા અને ક્રિયાશીલ સમૂહ સમાન હોવા જોઈએ. ફક્ત ક્રિયાશીલ સમૂહ (અથવા વિસ્થાપક) નું સ્થાન બદલાય છે. ક્રિયાશીલ સમૂહ બદલાય તો તે ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકતા કહેવાય.

 

Question 5. નીચેનામાંથી કઈ જોડ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક નથી ?
(A) II અને III
(B) I અને II
(C) I અને IV
(D) I અને III
Answer: (A) II અને III, (C) I અને IV
આ પ્રશ્નમાં ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક ન હોય તેવી જોડ શોધવાની છે. ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકોમાં આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય છે, પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહો ભિન્ન હોય છે.
(I) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{H} \) (પેન્ટેનાલ - આલ્ડિહાઈડ)
(II) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{CH}_3 \) (પેન્ટેન-2-ઓન - કીટોન)
(III) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \) (પેન્ટેન-3-ઓન - કીટોન)
(IV) \( \text{CH}_3-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_2-\stackrel{\text{O}}{\text{C}}-\text{H} \) (3-મિથાઈલબ્યુટેનાલ - આલ્ડિહાઈડ)

વિકલ્પોનું વિશ્લેષણ:
(A) II અને III: આ બંને કીટોન છે અને સમાન ક્રિયાશીલ સમૂહ ધરાવે છે. તેઓ સ્થાન સમઘટકો છે, ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો નથી. આથી આ જોડ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક નથી.
(B) I અને II: આલ્ડિહાઈડ અને કીટોન, ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે.
(C) I અને IV: આ બંને આલ્ડિહાઈડ છે અને સમાન ક્રિયાશીલ સમૂહ ધરાવે છે. તેઓ શૃંખલા સમઘટકો છે, ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો નથી. આથી આ જોડ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક નથી.
(D) I અને III: આલ્ડિહાઈડ અને કીટોન, ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે.
આથી, વિકલ્પો (A) અને (C) માં આપેલી જોડ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક નથી.
In simple words: ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક ન હોય તેનો અર્થ છે કે, અણુસૂત્ર સમાન હોવા છતાં, તેમાં ક્રિયાશીલ સમૂહ પણ સમાન હોય. જેમ કે, (II) અને (III) બંને કીટોન છે, તેથી તેઓ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક નથી. તેવી જ રીતે (I) અને (IV) બંને આલ્ડિહાઈડ છે, તેથી તેઓ પણ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટક નથી.

Exam Tip: ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકતા માટે, સંયોજનોના આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોવા જોઈએ, પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહો અલગ-અલગ હોવા જોઈએ (દા.ત., આલ્કોહોલ અને ઈથર). જો ક્રિયાશીલ સમૂહો સમાન હોય (દા.ત., બે કીટોન), તો તેઓ સ્થાન અથવા શૃંખલા સમઘટકો હોઈ શકે છે, પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો નથી.

 

Question 6. કેન્દ્રાનુરાગી સ્પિસીઝ પાસે શું હોવું જરૂરી છે ?
(A) દાન કરી શકાય તેવું ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ
(B) ધન વિદ્યુતભાર
(C) ઋણ વિદ્યુતભાર
(D) ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપ ધરાવતાં ઘટકો
Answer: (A) દાન કરી શકાય તેવું ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ, (C) ઋણ વિદ્યુતભાર
કેન્દ્રાનુરાગી (nucleophile) એ એવી પ્રજાતિઓ છે જે ઇલેક્ટ્રોનથી સમૃદ્ધ હોય છે અને ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ ધરાવતા કેન્દ્રો પર હુમલો કરી શકે છે. તેમની પાસે દાન કરવા માટે ઓછામાં ઓછું એક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોવું જરૂરી છે. તેઓ ઋણ વીજભારિત અથવા તટસ્થ હોઈ શકે છે, પરંતુ તેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોવા જોઈએ.
(A) દાન કરી શકાય તેવું ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ: આ કેન્દ્રાનુરાગીની મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે.
(B) ધન વિદ્યુતભાર: કેન્દ્રાનુરાગીઓ સામાન્ય રીતે ધનભારિત નથી હોતા.
(C) ઋણ વિદ્યુતભાર: ઘણા કેન્દ્રાનુરાગીઓ ઋણ વીજભારિત હોય છે (દા.ત., \( \text{OH}^- \), \( \text{CN}^- \)).
(D) ઇલેક્ટ્રોન ઊણપ ધરાવતા ઘટકો: આ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીની લાક્ષણિકતા છે, કેન્દ્રાનુરાગીની નહીં.
આથી, વિકલ્પો (A) અને (C) બંને સાચા વિકલ્પો છે.
In simple words: કેન્દ્રાનુરાગી એવા કણો હોય છે જે ઇલેક્ટ્રોન આપી શકે છે. તેમની પાસે વધારાના ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, કાં તો મુક્ત જોડી તરીકે અથવા ઋણ ચાર્જ તરીકે. તેથી, દાન કરી શકાય તેવું ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને ઋણ વીજભાર બંને સાચા છે.

Exam Tip: કેન્દ્રાનુરાગીઓને ઓળખવા માટે, તેમની પાસે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ઉપલબ્ધ છે કે નહીં તે તપાસો. તેઓ ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ હોય છે અને ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપવાળા કેન્દ્રો પર હુમલો કરે છે. લુઈસ બેઝ હંમેશાં કેન્દ્રાનુરાગી હોય છે.

 

Question 7. અતિસંયુગ્મન આકર્ષણમાં કર્યું વિસ્થાનીકૃત થાય છે ?
(A) અસંતૃપ્ત પ્રણાલીના પરમાણુ સાથે સીધા જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના કાર્બન-હાઈડ્રોજન \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રૉન.
(B) ધન વીજભારિત કાર્બન પરમાણુ સાથે સીધા જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના કાર્બન-હાઈડ્રોજન \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રૉન.
(C) કાર્બન-કાર્બન \( \pi \) બંધના ઇલેક્ટ્રૉન.
(D) અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ
Answer: (A) અસંતૃપ્ત પ્રણાલીના પરમાણુ સાથે સીધા જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના કાર્બન-હાઈડ્રોજન \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રૉન., (B) ધન વીજભારિત કાર્બન પરમાણુ સાથે સીધા જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના કાર્બન-હાઈડ્રોજન \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રૉન.
અતિસંયુગ્મન (hyperconjugation) માં \( \sigma \) ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાનીકરણ થાય છે. આ વિસ્થાનીકરણ નીચે મુજબના ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા થાય છે:
(A) અસંતૃપ્ત પ્રણાલી (જેમ કે આલ્કીન) ના પરમાણુ સાથે સીધા જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના કાર્બન-હાઈડ્રોજન (\( \text{C}-\text{H} \)) \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રોન.
(B) ધન વીજભારિત કાર્બન પરમાણુ (કાર્બોકેટાયન) સાથે સીધા જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના કાર્બન-હાઈડ્રોજન (\( \text{C}-\text{H} \)) \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રોન.
આથી, વિકલ્પો (A) અને (B) બંને સાચા છે કારણ કે બંનેમાં \( \text{C}-\text{H} \) \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાનીકરણ થાય છે.
(C) કાર્બન-કાર્બ \( \pi \) બંધના ઇલેક્ટ્રોન: આ સસ્પંદનમાં વિસ્થાનીકરણ થાય છે, અતિસંયુગ્મનમાં નહીં.
(D) અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ: આ પણ સસ્પંદનમાં વિસ્થાનીકરણ થાય છે, અતિસંયુગ્મનમાં નહીં.
તેથી, સાચા વિકલ્પો (A) અને (B) છે.
In simple words: અતિસંયુગ્મન એટલે જ્યારે \( \sigma \) (સિંગલ) બંધના ઇલેક્ટ્રોન નજીકના ખાલી કક્ષકમાં જાય છે. આ ખાસ કરીને ત્યારે થાય છે જ્યારે \( \text{C}-\text{H} \) સિંગલ બંધ (આલ્કાઇલ સમૂહમાં) કોઈ ડબલ બંધ અથવા ધન ચાર્જ ધરાવતા કાર્બન સાથે જોડાયેલ હોય.

Exam Tip: અતિસંયુગ્મન એ 'નો બોન્ડ રેઝોનન્સ' તરીકે પણ ઓળખાય છે, જ્યાં \( \sigma \) ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાનીકરણ થાય છે. તે કાર્બોકેટાયન, આલ્કીન અને મુક્તમૂલકની સ્થિરતામાં મહત્વનો ભાગ ભજવે છે. સસ્પંદનમાં \( \pi \) અથવા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મનું વિસ્થાનીકરણ થાય છે.

 

Question 1. ઉપર્યુક્ત બંધારણ I થી VII પૈકી કઈ જોડ મેટામર્સ બનાવશે ?
(I) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{OH} \)
(II) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\stackrel{\text{OH}}{\text{CH}}-\text{CH}_3 \)
(III) \( \text{CH}_3-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{C}}}-\stackrel{\text{OH}}{\text{CH}_3} \)
(IV) \( \text{CH}_3-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_2-\text{OH} \)
(V) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \)
(VI) \( \text{CH}_3-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \)
(VII) \( \text{CH}_3-\text{O}-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_3 \)
Answer: મેટામર્સ એવા સમઘટકો હોય છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર અને ક્રિયાશીલ સમૂહ સમાન હોય, પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહની બંને બાજુએ જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહોની પ્રકૃતિ કે સંખ્યા ભિન્ન હોય.
(V) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \) (ઈથોક્સિઈથેન) અને (VI) \( \text{CH}_3-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \) (મિથોક્સિપ્રોપેન) બંને ઈથર શ્રેણીના છે. તેમના આણ્વીય સૂત્રો એકસરખાં છે, પરંતુ ઓક્સિજન પરમાણુની બંને બાજુએ જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહો અલગ-અલગ છે (દા.ત., ઈથાઈલ અને પ્રોપાઈલ). તેથી, આ જોડ મેટામર્સ બનાવે છે.
(VI) \( \text{CH}_3-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3 \) (મિથોક્સિપ્રોપેન) અને (VII) \( \text{CH}_3-\text{O}-\stackrel{\text{CH}_3}{\stackrel{|}{\text{CH}}}-\text{CH}_3 \) (મિથોક્સિઆઇસોપ્રોપેન) બંને ઈથર શ્રેણીના છે. તેમના આણ્વીય સૂત્રો સમાન છે, અને ઓક્સિજનની આસપાસના કાર્બન સમૂહો પણ અલગ છે. તેથી, આ જોડ પણ મેટામર્સ છે.
In simple words: મેટામર્સ એવા અણુઓ છે જેનો મુખ્ય ભાગ (જેમ કે ઈથર) સમાન હોય, પરંતુ તે મુખ્ય ભાગની બંને બાજુએ જોડાયેલા કાર્બન સમૂહો અલગ-અલગ હોય. અહીં (V) અને (VI) માં ઈથરના ઓક્સિજનની બંને બાજુએ કાર્બન સમૂહોની ગોઠવણી બદલાય છે. તેવી જ રીતે (VI) અને (VII) માં પણ ઓક્સિજનની આસપાસની કાર્બન શૃંખલા અલગ છે.

Exam Tip: મેટામર્સ એ એક પ્રકારના માળખાકીય સમઘટકો છે. તેમને ઓળખવા માટે, ક્રિયાશીલ સમૂહની બંને બાજુએ કાર્બન પરમાણુઓની સંખ્યા અથવા પ્રકૃતિમાં ફેરફાર જુઓ. ખાસ કરીને ઈથર, કીટોન અને એમાઈનમાં મેટામેરિઝમ સામાન્ય હોય છે.

 

Question 11. નીચેના પૈકી કયા સંયોજન સસ્પંદન સંસ્કૃત તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતા નથી ? તમારા જવાબ માટે કારણ આપો.
(a) CH3OH
(b) R – CONH2
(c) CH3CH = CHCH2NH2
Answer:
(a) \( \text{CH}_3\text{OH} \) માં \( \pi \) ઇલેક્ટ્રૉન નથી, તેથી સસ્પંદન શક્ય નથી. આથી, \( \text{CH}_3\text{OH} \) સસ્પંદન બંધારણ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી.
(b) \( \text{R} - \text{CONH}_2 \) નું સંપૂર્ણ બંધારણ નીચે મુજબ છે:
\[ \text{R}-\text{C}\overset{\text{..}}{=}\text{O} \leftrightarrow \text{R}-\overset{+}{\text{C}}=\text{O} \]
\( \text{NH}_2 \) માં \( 1 \) (અબંધકારક \( \text{e} \) યુગ્મ), \( 2 \)-(\( \pi \) ઇલેક્ટ્રૉન), \( 3 \)-એકલ બંધ અને \( 4 \) \( \text{N} \) ઉપરનું અબંધકારક \( \text{p} \)-ઇલેક્ટ્રૉનથી એકાંતરીય \( \pi \) બંધ પ્રણાલી હોવાથી નીચેનાં સસ્પંદન બંધારણ દર્શાવે છે:
\[ \text{R}-\text{C}(=\text{O})\text{NH}_2 \longleftrightarrow \text{R}-\overset{+}{\text{C}}(-\text{O}^-)=\text{NH}_2 \]
આથી, \( \text{R} - \text{CONH}_2 \) નાં સસ્પંદન સંકૃત બંધારણ શક્ય છે.
(c) \( \text{CH}_3\text{CH} = \text{CH}\text{CH}_2\text{NH}_2 \) માં એકાંતરિત \( \pi/\text{p} \) ઇલેક્ટ્રૉન નથી. \( \text{NH}_2 \) અને \( \text{C} = \text{C} \) ની વચ્ચે એક કરતાં વધુ \( \sigma \) (સિગ્મા) બંધ છે, તેથી (c) માં સસ્પંદન અશક્ય છે.
In simple words: \( \text{CH}_3\text{OH} \) અને \( \text{CH}_3\text{CH}=\text{CH}\text{CH}_2\text{NH}_2 \) સસ્પંદન બંધારણો બનાવતા નથી કારણ કે તેમની પાસે ફરતા ઇલેક્ટ્રોન નથી અથવા તેમની વચ્ચે ઘણાં બધાં એકલ બંધ છે. \( \text{R-CONH}_2 \) સસ્પંદન કરી શકે છે કારણ કે તેમાં યોગ્ય ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી છે.

Exam Tip: For resonance, always look for alternating double bonds, lone pairs next to double bonds, or positive/negative charges next to double bonds. If these conditions are not met, resonance is unlikely.

 

Question 12. \( \text{SO}_3 \) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી તરીકે વર્તે છે. શા માટે ?
Answer: \( \text{SO}_3 \) અણુનાં નીચેનાં બંધારણો શક્ય છે:
\[ \text{O}=\text{S}(=\text{O})=\text{O} \longleftrightarrow \overset{+}{\text{O}}-\text{S}(=\text{O})=\text{O}^- \longleftrightarrow \text{O}=\overset{+}{\text{S}}(\text{O}^-)=\text{O} \]
આ સસ્પંદન રચનાઓ પ્રમાણે તેમાં સલ્ફર ઉપર ધનભાર હોય છે. આથી, \( \text{SO}_3 \) તટસ્થ લાગતો અણુ ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી છે.
In simple words: સલ્ફર ટ્રાયોક્સાઇડ (SO3) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી છે કારણ કે તેના સસ્પંદન બંધારણોમાં સલ્ફર પરમાણુ પર હકારાત્મક વીજભાર હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ દર્શાવે છે અને તે ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષે છે.

Exam Tip: Electrophiles are electron-deficient species. Always check for positive charges, partial positive charges, or incomplete octets to identify them.

 

Question 13. પ્રોપીનાલનાં સસ્પંદન બંધારણો નીચે દર્શાવેલ છે. તે પૈકી કયું બંધારણ વધુ સ્થાયી છે ? તમારા જવાબ માટે કારણ આપો.
\[ \text{CH}_2 = \text{CH} - \text{CH} = \text{O} \longleftrightarrow \overset{+}{\text{CH}}_2 - \text{CH} = \text{CH} - \text{O}^- \]
Answer: બંધારણ (I) \( (\text{CH}_2 = \text{CH} - \text{CH} = \text{O}) \) વધુ સ્થાયી છે. કારણો નીચે મુજબ છે:
(i) તેમાં વીજભારનું અલગીકરણ નથી, તેથી તે વધુ સ્થાયી છે. તે એક તટસ્થ અણુ છે.
(ii) તેમાં વધુ સહસંયોજક બંધ હોવાથી તે વધુ સ્થાયી છે.
(iii) આ બંધારણમાં બધા જ કાર્બન અને ઓક્સિજન પરમાણુઓ અષ્ટક ધરાવે છે, તેથી તે વધુ સ્થાયી છે.
બંધારણ (II) \( (\overset{+}{\text{CH}}_2 - \text{CH} = \text{CH} - \text{O}^-) \) ઓછું સ્થાયી છે, કારણ કે:
(i) તેમાં વીજભારનું અલગીકરણ હોવાથી તે ઓછું સ્થાયી છે.
(ii) તેમાં ઓછા સહસંયોજક બંધ હોવાથી તે ઓછું સ્થાયી છે.
(iii) તેમાં ધનભારવાળો કાર્બન અષ્ટક ધરાવતો નથી, તેથી આ બંધારણ (II) ઓછું સ્થાયી છે.
In simple words: પહેલું બંધારણ (I) વધુ સ્થિર છે કારણ કે તેમાં કોઈ વીજભાર અલગ નથી, તેમાં વધુ રાસાયણિક બંધ છે, અને બધા અણુઓ સ્થિર અષ્ટક નિયમનું પાલન કરે છે. બીજું બંધારણ (II) ઓછું સ્થિર છે કારણ કે તેમાં વીજભાર વિભાજિત છે અને કેટલાક અણુઓ અષ્ટક નિયમનું પાલન કરતા નથી.

Exam Tip: When comparing resonance structures, prioritize structures with no charge separation, complete octets for all atoms, and a greater number of covalent bonds. Structures with negative charges on more electronegative atoms are also more stable.

 

Question 14. ભૂલથી એક આલ્કોહોલ (ઉત્કલનબિંદુ 97°C) હાઇડ્રોકાર્બન (ઉત્કલનબિંદુ 68°C) સાથે મિશ્ર થઈ ગયું છે. આ બંને સંયોજનોને અલગ પાડવા યોગ્ય પદ્ધતિ કારણ સહિત સૂચવો.
Answer: આલ્કોહોલ (ઉત્કલનબિંદુ 97°C) અને હાઇડ્રોકાર્બન (ઉત્કલનબિંદુ 68°C) ના ઉત્કલનબિંદુઓ વચ્ચે 29°C નો મોટો તફાવત છે. તેથી, તેમને સાદા નિસ્યંદન દ્વારા અલગ પાડી શકાય છે. આ પ્રક્રિયામાં, 68°C તાપમાને હાઇડ્રોકાર્બન બાષ્પ બનીને બહાર આવીને અલગ થશે, જ્યારે ફ્લાસ્કમાં આલ્કોહોલ બાકી રહેશે અને પછી તેને પણ અલગ કરી શકાય છે.
In simple words: તમે આલ્કોહોલ અને હાઇડ્રોકાર્બનને સરળ નિસ્યંદનથી અલગ કરી શકો છો, કારણ કે તેમના ઉકળતા બિંદુઓ વચ્ચે મોટો તફાવત છે. હાઇડ્રોકાર્બન પહેલા ઉકળીને અલગ પડશે, જ્યારે આલ્કોહોલ પછીથી અલગ પડશે.

Exam Tip: Simple distillation is effective for separating liquids with a boiling point difference of at least 25°C. For smaller differences, fractional distillation is preferred.

 

Question 15. નીચે આપેલા બંધારણો (A) અને (B) પૈકી કયું બંધારણ સસ્પંદનને લીધે વધુ સ્થાયી છે ? સમજાવો.
(A) \( \text{CH}_3\text{COOH} \)
(B) \( \text{CH}_3\text{COO}^- \)
Answer: (B) \( \text{CH}_3\text{COO}^- \) નું બંધારણ વધુ સ્થાયીકરણ દર્શાવે છે. \( \text{CH}_3\text{COOH} \) નાં સસ્પંદન બંધારણો નીચે મુજબ છે:
\[ \text{H}_3\text{C}-\text{C}(=\text{O})\text{OH} \longleftrightarrow \text{H}_3\text{C}-\overset{+}{\text{C}}(-\text{O}^-)=\text{OH} \]
બંધારણ (II) માં વીજભારનું અલગીકરણ છે, તેથી તે વધુ ઊર્જાવાળું અને ઓછું સ્થાયી છે. આથી, બંધારણ (A) નું સ્થિરીકરણ ઓછું થાય.
\( \text{CH}_3\text{COO}^- \) નાં સસ્પંદન બંધારણો નીચે મુજબ છે:
\[ \text{H}_3\text{C}-\text{C}(=\text{O})\text{O}^- \longleftrightarrow \text{H}_3\text{C}-\text{C}(-\text{O}^-)=\text{O} \]
આ બંધારણ (x) અને (y) માં ઋણ વીજભારનું વિસ્તરણ થયેલું છે, તેથી આ બંધારણ (B) વધુ સ્થાયી છે. સ્થિરતા ક્રમ: (B) > (A). (B) વધુ સ્થાયીકરણ થયેલું છે.
In simple words: \( \text{CH}_3\text{COO}^- \) (એસીટેટ આયન) \( \text{CH}_3\text{COOH} \) (એસીટિક એસિડ) કરતાં વધુ સ્થિર છે. એસિટેટ આયનમાં ઋણ વીજભાર બે ઓક્સિજન પર સરખી રીતે ફેલાયેલો હોય છે, જે તેને વધુ સ્થિર બનાવે છે. એસીટિક એસિડમાં વીજભાર અલગ પડે છે, જે તેને ઓછું સ્થિર બનાવે છે.

Exam Tip: Carboxylate anions are more stable than carboxylic acids due to the delocalization of the negative charge over two electronegative oxygen atoms, which is not possible in the neutral acid.

 

Question 1. કૉલમ – Iમાં આપેલા સંયોજનના મિશ્રણના પ્રકાર અને કૉલમ – IIમાં આપેલા અલગીકરણ / શુદ્ધીકરણની પદ્ધતિ સાથે યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer:
(A) એક જ દ્રાવકમાં ભિન્ન દ્રાવ્યતા ધરાવતા બે ઘન કે જે દ્રાવ્ય નિસ્યંદન કરતાં પ્રક્રિયા કરતાં નથી – (5) સ્ફટિકીકરણ
(B) પ્રવાહી જે તેના ઉત્કલનબિંદુએ વિઘટન પામે છે – (4) નીચા દબાણે નિસ્યંદન
(C) વરાળ બાષ્પશીલ પ્રવાહી – (1) વરાળ નિસ્યંદન
(D) બે પ્રવાહી કે જેમના ઉત્કલનબિંદુ એકબીજાની નજીક હોય – (2) વિભાગીય નિસ્યંદન
(E) બે પ્રવાહીઓના ઉત્કલનબિંદુ વચ્ચે મોટો તફાવત હોય – (3) સાદું નિસ્યંદન
In simple words: અહીં જુદા જુદા મિશ્રણોને અલગ કરવા માટે યોગ્ય પદ્ધતિઓ દર્શાવવામાં આવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો બે ઘન પદાર્થોની દ્રાવ્યતા અલગ હોય, તો તેમને સ્ફટિકીકરણ દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. જો કોઈ પ્રવાહી તેના ઉત્કલનબિંદુ પર વિઘટિત થાય, તો તેને નીચા દબાણે નિસ્યંદન દ્વારા શુદ્ધ કરી શકાય છે.

Exam Tip: Remember the conditions for each purification method: simple distillation for large BP differences, fractional for small BP differences, vacuum distillation for high BP/decomposing liquids, steam distillation for immiscible volatile liquids, and crystallization for different solubilities of solids.

 

Question 2. કૉલમ – ]માં આપેલા પદ સાથે કૉલમ – IIના પદને યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer:
(A) કાર્બોકેટાયન – (3) ખાલી p-કક્ષક ધરાવતો sp2 સંસ્કૃત કાર્બન
(B) કેન્દ્રાનુરાગી – (6) ઇલેક્ટ્રોનયુગ્મ દાતા ઘટક
(C) અતિસંયુગ્મન – (2) C – H \( \sigma \)-બંધના ઇલેક્ટ્રોનનું નજીકના ધન વીજભારિત કાર્બન પરની હાજર ખાલી p-કક્ષક સાથેનું સંયુગ્મન.
(D) સમઘટકો – (1) સાયકલોહેકઝેન અને હેકઝન-1-ઈન
(E) sp સંકરણ – (4) ઇથાઇન
(F) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી – (5) ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ પ્રાપ્તકર્તા
In simple words: અહીં રાસાયણિક પદોને તેમની વ્યાખ્યાઓ અથવા ઉદાહરણો સાથે જોડવામાં આવ્યા છે. કાર્બોકેટાયન એક એવો કાર્બન છે જેનો p-ઓર્બિટલ ખાલી હોય છે. કેન્દ્રાનુરાગી એ ઇલેક્ટ્રોન આપનાર છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી ઇલેક્ટ્રોન લેનાર છે.

Exam Tip: Understand the basic definitions of chemical terms. Electrophiles are electron-loving (deficient), nucleophiles are nucleus-loving (electron-rich). Isomers have the same formula but different structures.

 

Question 3. કોલમ – । અને કોલમ – II ને યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer:
(A) ડ્યુમા-પદ્ધતિ – (3) નાઇટ્રોજન વાયુ
(B) જેલ્ડાહલ-પદ્ધતિ – (5) એમોનિયમ સલ્ફેટ
(C) કેરિયસ-પદ્ધતિ – (1) \( \text{AgNO}_3 \)
(D) ક્રોમેટોગ્રાફી – (2) સિલિકા જેલ
(E) સમવિભાજન – (4) મુક્તમૂલક
In simple words: આ પ્રશ્ન રાસાયણિક વિશ્લેષણની પદ્ધતિઓને તેમના મુખ્ય પરિણામો અથવા વપરાતા પદાર્થો સાથે જોડે છે. ડ્યુમાની પદ્ધતિ નાઇટ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે જેલ્ડાહલ પદ્ધતિ એમોનિયમ સલ્ફેટ બનાવે છે. કેરિયસ પદ્ધતિમાં \( \text{AgNO}_3 \) વપરાય છે અને ક્રોમેટોગ્રાફીમાં સિલિકા જેલનો ઉપયોગ થાય છે.

Exam Tip: Memorize the key reagents, products, or principles associated with named analytical methods like Duma's, Kjeldahl's, and Carius methods. For chromatography, recall the stationary phase materials.

 

Question 4. કૉલમ – । માં આપેલા મધ્યર્વતી અને કૉલમ – II માં । માં શક્ય બંધારણને યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer:
(A) મુક્તમૂલક – (1) સમતલીય ત્રિકોણ
(B) કાર્બોકેટાયન – (1) સમતલીય ત્રિકોણ
(C) કાર્બનાયન – (2) પિરામિડલ
In simple words: મુક્તમૂલક અને કાર્બોકેટાયન બંને ત્રિકોણાકાર સમતલીય બંધારણ ધરાવે છે, જ્યારે કાર્બનાયનનું બંધારણ પિરામિડલ હોય છે.

Exam Tip: Remember the geometry of common intermediates: free radicals and carbocations are sp2 hybridized with trigonal planar geometry, while carbanions are sp3 hybridized with pyramidal geometry.

 

Question 5. કોલમ – । માં આપેલા આયન અને કોલમ – II માં આપેલા સ્વભાવને યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer:
(A) \( \text{CH}_3 - \overset{..}{ \text{O}} - \overset{+}{\text{CH}} - \text{CH}_3 \) – (1) સસ્પંદનને લીધે સ્થાયી છે, (2) પ્રેરક અસરને લીધે અસ્થાયી
(B) \( \text{F}_3 - \text{C}^- \) – (2) પ્રેરક અસરને લીધે અસ્થાયી
(C) \( \text{CH}_3 - \text{C}^+ = \text{O} \) – (2) પ્રેરક અસરને લીધે અસ્થાયી
(D) \( \text{CH}_3 - \overset{+}{\text{CH}} - \text{CH}_3 \) – (3) અતિસંયુગ્મનને લીધે સ્થાયી, (4) દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન
In simple words: અહીં વિવિધ આયનોની સ્થિરતાના કારણો સમજાવ્યા છે. સસ્પંદન અને અતિસંયુગ્મન આયનોને સ્થિર બનાવે છે, જ્યારે પ્રેરક અસર તેમને અસ્થિર બનાવી શકે છે. દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન અતિસંયુગ્મનથી સ્થિર બને છે.

Exam Tip: Stability of carbocations and carbanions is influenced by inductive effects, resonance, and hyperconjugation. A general order for carbocations is \( 3^\circ > 2^\circ > 1^\circ \), and resonance is usually a stronger stabilizing factor than hyperconjugation or inductive effects.

 

Question 1. વિધાન (A) : પ્રોપેન-1-ઑલ (ઉત્કલન-બિંદુ 97°C) અને પ્રોપેનોન (ઉત્કલનબિંદુ 56°C)ના મિશ્રણને સાદી નિસ્યંદન-પદ્ધતિની મદદથી અલગ કરી શકાય છે.
કારણ (R) : પ્રવાહીઓ કે જેમના ઉત્કલનબિંદુનો તફાવત 20°C થી વધુ હોય તેમને સાદા નિસ્યંદન-પદ્ધતિથી અલગ કરી શકાય છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) A અને R બંને ખોટાં છે.
(D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
Answer: (A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
In simple words: પ્રોપેન-1-ઑલ અને પ્રોપેનોનના મિશ્રણને સરળ નિસ્યંદનથી અલગ કરી શકાય છે કારણ કે તેમના ઉત્કલનબિંદુઓ વચ્ચે મોટો તફાવત છે, જે 20°C થી વધુ છે, અને આ જ કારણસર સરળ નિસ્યંદન પદ્ધતિ આવા પ્રવાહીઓને અલગ કરવા માટે યોગ્ય છે.

Exam Tip: Simple distillation is suitable for separating two liquids with a boiling point difference of at least 25°C. The substance with the lower boiling point will vaporize first and condense.

 

Question 2. વિધાન (A) : સસ્પંદન સંકૃતની ઊર્જા એ બધાં જ વિહિત સ્વરૂપોની સરેરાશ ઊર્જા બરાબર હોય છે.
કારણ (R) : સત્પંદન સંસ્કૃત બંધારણને એકલ બંધારણ તરીકે દર્શાવી શકાતું નથી.
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) A અને R બંને ખોટાં છે.
(D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
Answer: (D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
In simple words: સસ્પંદન સંકૃતની ઊર્જા હંમેશાં તેના કોઈપણ એક બંધારણની ઊર્જા કરતાં ઓછી હોય છે, સરેરાશ ઊર્જા જેટલી નથી હોતી, તેથી વિધાન (A) ખોટું છે. જોકે, સસ્પંદન સંકૃતને એક બંધારણથી રજૂ કરી શકાતું નથી, તેથી કારણ (R) સાચું છે.

Exam Tip: Resonance stabilization lowers the energy of the actual molecule (hybrid) compared to any single contributing canonical form. The hybrid is a weighted average, not a simple average, and possesses a unique structure that cannot be fully depicted by any single Lewis structure.

 

Question 3. વિધાન (A) : પેન્ટ-1-ઇન અને પેન્ટ-2-ઇન સ્થાન સમઘટકો છે.
કારણ (R) : સ્થાન સમઘટકો ક્રિયાશીલ સમૂહ અથવા વિસ્થાપકના સ્થાનથી અલગ પડે છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) A અને R બંને ખોટાં છે.
(D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
Answer: (A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
In simple words: પેન્ટ-1-ઇન અને પેન્ટ-2-ઇન સ્થાન સમઘટકો છે કારણ કે તે બંનેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન છે પરંતુ દ્વિબંધનું સ્થાન અલગ અલગ છે. સ્થાન સમઘટકો એવા સંયોજનો હોય છે જેમાં ક્રિયાશીલ સમૂહ અથવા શાખાનું સ્થાન અલગ હોય છે.

Exam Tip: Positional isomers have the same molecular formula and functional group but differ in the position of the functional group or substituent along the carbon chain.

 

Question 4. વિધાન (A) : \( \text{H}_2\text{C} = \text{C} = \text{CH}_2 \) માં બધા જ કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંસ્કૃત છે.
કારણ (B) : આ અણુમાં બધા જ કાર્બન પરમાણુઓ એકબીજા સાથે દ્વિબંધથી જોડાયેલા છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) A અને R બંને ખોટાં છે.
(D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
Answer: (D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
In simple words: એલીન \( \text{H}_2\text{C} = \text{C} = \text{CH}_2 \) માં, બાહ્ય કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંકરણ ધરાવે છે, પરંતુ મધ્ય કાર્બન \( \text{sp} \) સંકરણ ધરાવે છે. તેથી વિધાન (A) ખોટું છે. જોકે, આ અણુમાં બધા કાર્બન પરમાણુઓ દ્વિબંધથી જોડાયેલા છે, તેથી કારણ (R) સાચું છે.

Exam Tip: Hybridization of carbon atoms is determined by the number of sigma bonds and lone pairs. For carbon with one triple bond or two double bonds, it's sp. For carbon with one double bond, it's sp2. For carbon with all single bonds, it's sp3.

 

Question 5. વિધાન (A) : કાર્બનિક સંયોજનમાં હાજર સલ્ફર જથ્થાત્મક પરિમાપન કેરિયસ-પદ્ધતિથી કરવામાં આવે છે.
કારણ (R) : અણુમાંના અન્ય પરમાણુઓમાંથી સલ્ફરનું સરળતાથી અલગીકરણ થાય છે અને તે આછા પીળા ધન તરીકે અવક્ષેપિત થાય છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) A અને R બંને ખોટાં છે.
(D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
Answer: (C) A અને R બંને ખોટાં છે.
In simple words: કાર્બનિક સંયોજનોમાં સલ્ફરનું જથ્થાત્મક માપન કેરિયસ પદ્ધતિ દ્વારા થાય છે, પરંતુ સલ્ફર આછા પીળા ઘન તરીકે અવક્ષેપિત થતો નથી, તે \( \text{BaSO}_4 \) તરીકે સફેદ અવક્ષેપ બનાવે છે. આથી બંને વિધાનો ખોટા છે.

Exam Tip: In the Carius method for sulfur estimation, sulfur is converted to sulfuric acid, which then precipitates as white barium sulfate \( (\text{BaSO}_4) \), not a light yellow solid.

 

Question 6. વિધાન (A) : લાલ અને ભૂરી શાહીના મિશ્રણમાં રહેલાં ઘટકોનું અલગીકરણ પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી વડે ઘટકોનું વિતરણ સ્થિરકલા અને ગતિમાન કલા વચ્ચે થાય છે.
કારણ (R) : શાહીના રંગીન ઘટકોનું સ્થાનાંતર જુદાં-જુદાં દરે થાય છે કારણ કે જુદાં-જુદાં ઘટકોનું બે કલામાં વિતરણ જુદું-જુદું હોવાથી તે જુદાં-જુદાં અંતરે આગળ વધે છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) A અને R બંને ખોટાં છે.
(D) A સાચું નથી પરંતુ R સાચું છે.
Answer: (A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
In simple words: પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી લાલ અને ભૂરી શાહીના ઘટકોને અલગ કરવા માટે વપરાય છે. આ પદ્ધતિમાં, શાહીના ઘટકો સ્થિર અને ગતિશીલ તબક્કાઓ વચ્ચે અલગ અલગ રીતે વહેંચાય છે. કારણ કે આ ઘટકોનું વિતરણ અલગ અલગ હોય છે, તેઓ જુદા જુદા દરે આગળ વધે છે અને તેથી અલગ અલગ અંતર કાપે છે.

Exam Tip: Paper chromatography is a type of partition chromatography. Separation occurs because different components of the mixture have varying affinities for the stationary phase (paper) and the mobile phase (solvent), leading to different rates of movement.

 

Question 1. સંકરણ એટલે શું ? સંયોજન \( \mathrm{CH_2 = C = CH_2} \) માં કાર્બન પરમાણુઓ sp કે \( \mathrm{sp^2} \) સંકરણ ધરાવે છે. આ અણુ સમતલીય હશે ?
Answer: સંકરણ એટલે એક જ પરમાણુની ઓછો શક્તિ તફાવત ધરાવતી પરમાણ્વીય કક્ષકોનું મિશ્રણ થઈને નવી, મિશ્ર અને સમતુલ્ય પરમાણ્વીય સંકર કક્ષકોનું નિર્માણ.
આ સંયોજનમાં કાર્બન પરમાણુઓ sp કે \( \mathrm{sp^2} \) નહીં, પરંતુ sp તેમજ \( \mathrm{sp^2} \) સંકૃત અવસ્થા ધરાવે છે.
આ સંયોજનમાં, \( \mathrm{CH_2 = C = CH_2} \) (એલીન) માં ત્રણ કાર્બન પરમાણુઓ છે.
કેન્દ્રનો કાર્બન \( \mathrm{C_2} \) sp સંકરણ ધરાવે છે, કારણ કે તે બે સિગ્મા બંધ અને બે પાઈ બંધ બનાવે છે.
પ્રથમ કાર્બન \( \mathrm{C_1} \) sp2 સંકરણ ધરાવે છે, કારણ કે તે ત્રણ સિગ્મા બંધ અને એક પાઈ બંધ બનાવે છે.
ત્રીજો કાર્બન \( \mathrm{C_3} \) પણ sp2 સંકરણ ધરાવે છે, કારણ કે તે ત્રણ સિગ્મા બંધ અને એક પાઈ બંધ બનાવે છે.
એલીન અણુના \( \mathrm{CH_2 = C = CH_2} \) બંધારણમાં, \( \mathrm{C_1} \) કાર્બન sp2 સંકરણ ધરાવે છે અને તેની સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ (Ha, Hb) કાગળના સમતલને લંબરૂપ હોય છે. \( \mathrm{C_3} \) કાર્બન પણ sp2 સંકરણ ધરાવે છે અને તેની સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ (Hc, Hd) કાગળના સમતલમાં જ રહેલા હોય છે.
આ \( \mathrm{C_1 - C_2} \) અને \( \mathrm{C_2 - C_3} \) બંધ રેખીય હોય છે.
પરિણામે, હા અને Hbનું સમતલ Hc અને Hdના સમતલથી લંબરૂપ હોય છે. એટલે કે એલીન અણુના બધા પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં હોતા નથી.
In simple words: સંકરણ એટલે પરમાણુ કક્ષકો ભળીને નવી, સમાન કક્ષકો બનાવવાની પ્રક્રિયા. \( \mathrm{CH_2 = C = CH_2} \) માં, વચ્ચેનો કાર્બન sp સંકરિત છે, જ્યારે બહારના બે કાર્બન sp2 સંકરિત છે. આ સંયોજનના બધા પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં આવેલા નથી, કારણ કે p-કક્ષકોની ગોઠવણી અલગ-અલગ હોય છે.

Exam Tip: જ્યારે સંકરણ વિશે પૂછવામાં આવે ત્યારે, દરેક કાર્બન પરમાણુના સિગ્મા અને પાઈ બંધો ગણીને તેનું સંકરણ નક્કી કરો અને પછી અણુની ભૂમિતિ સમજાવો.

 

Question 2. બેન્ઝોઈક ઍસિડ કાર્બનિક સંયોજન છે. તેના અપરિષ્કૃત નમૂનાનું શુદ્ધીકરણ ગરમ પાણીથી સ્ફટિકીકરણ વડે થઈ શકે છે. બેન્ઝોઈક ઍસિડ અને અશુદ્ધિના કયા ગુણધર્મોની લાક્ષણિકતાને લીધે શુદ્ધીકરણની પ્રક્રિયા અનુકૂળ બને છે ?
Answer: બેન્ઝોઈક ઍસિડનું શુદ્ધીકરણ નીચેના ગુણધર્મોને કારણે ગરમ પાણીથી સ્ફટિકીકરણ દ્વારા સરળતાથી થાય છે:
(i) બેન્ઝોઈક ઍસિડ ઠંડા પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય હોય છે, પરંતુ ગરમ પાણીમાં તે વધુ સારી રીતે ઓગળી જાય છે. આ કારણે, તેને ગરમ પાણીમાં ઓગાળીને ઠંડુ પાડવાથી તેના સ્ફટિકો બને છે.
(ii) બેન્ઝોઈક ઍસિડમાં રહેલી અશુદ્ધિઓ કાં તો પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે, જેથી તેમને ગાળણ દ્વારા અલગ કરી શકાય છે, અથવા તો તે ખૂબ જ વધુ દ્રાવ્ય હોય છે, જેથી સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન તે માતૃદ્રાવણમાં જ રહે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ વર્ણવી શકાય:
(1) અપરિષ્કૃત બેન્ઝોઈક ઍસિડ અને અશુદ્ધિના મિશ્રણમાં ગરમ પાણી ઉમેરીને દ્રાવણ બનાવવામાં આવે છે.
(2) અદ્રાવ્ય અશુદ્ધિઓ રહીને અલગ પડે છે.
(3) દ્રાવણને ઠંડુ પાડતા બેન્ઝોઈક ઍસિડના સ્ફટિક બને છે, પરંતુ વધુ દ્રાવ્ય અશુદ્ધિ માતૃદ્રાવણમાં જ રહે છે.
In simple words: બેન્ઝોઈક ઍસિડ ઠંડા પાણીમાં ઓછો ઓગળે, પણ ગરમ પાણીમાં વધુ ઓગળે. અશુદ્ધિઓ કાં તો પાણીમાં ઓગળતી નથી અથવા તો ઘણી વધારે ઓગળે છે. આ ગુણધર્મોને કારણે તેને ગરમ પાણીમાં ઓગાળી, પછી ઠંડુ પાડીને શુદ્ધ કરી શકાય છે.

Exam Tip: સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયામાં, પદાર્થની દ્રાવ્યતા તાપમાન સાથે કેવી રીતે બદલાય છે અને અશુદ્ધિઓની દ્રાવ્યતાનું શું થાય છે તે સ્પષ્ટ કરો.

 

Question 3. બે પ્રવાહીઓ (A) અને (B)ને વિભાગીય નિસ્યંદન-પદ્ધતિથી અલગ કરી શકાય છે. પ્રવાહી (A)નું ઉત્કલનબિંદુ પ્રવાહી (B)ના ઉત્કલનબિંદુ કરતાં ઓછું છે. કયું પ્રવાહી નિસ્યંદનમાં પહેલું બહાર આવશે ? સમજાવો.
Answer: બે પ્રવાહીઓના મિશ્રણમાંથી, જે પ્રવાહીનું ઉત્કલનબિંદુ ઓછું હોય તે નિસ્યંદન પ્રક્રિયામાં સૌથી પહેલા બહાર આવશે. તેથી, પ્રવાહી A, જેનું ઉત્કલનબિંદુ પ્રવાહી B કરતાં ઓછું છે, તે નિસ્યંદનમાં સૌથી પહેલા મળશે.
આવું એટલા માટે થાય છે કારણ કે, ઓછા ઉત્કલનબિંદુવાળું પ્રવાહી વધુ બાષ્પશીલ હોય છે. જ્યારે મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે પ્રવાહી વધુ સરળતાથી વરાળમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ વરાળ પછી ઠંડી પડીને ફરી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને એકત્રિત થાય છે.
In simple words: જે પ્રવાહીનું ઉત્કલનબિંદુ ઓછું હોય, તે મિશ્રણમાંથી પહેલા બહાર આવશે. કારણ કે તે વધુ સરળતાથી વરાળ બની શકે છે.

Exam Tip: નિસ્યંદનના સિદ્ધાંતમાં, ઓછું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક વધુ બાષ્પશીલ હોય છે અને તેથી તે પહેલા નિસ્યંદિત થાય છે.

 

Question 4. તમારી પાસે ત્રણ પ્રવાહીઓ A, B અને Cનું મિશ્રણ છે. પ્રવાહી A તથા બાકીનાં બે પ્રવાહી અર્થાત્ B અને C વચ્ચે ઉત્કલનબિંદુનો તફાવત ઘણો મોટો છે. જ્યારે પ્રવાહી B અને Cના ઉત્કલનબિંદુ ખૂબ જ નજીકના છે. પ્રવાહી A, પ્રવાહી B અને C કરતાં ઊંચા તાપમાને ઊકળે છે અને Bનું ઉત્કલનબિંદુ C કરતાં નીચું છે. આ મિશ્રણના ઘટકોને તમે કઈ રીતે અલગ કરશો ? અલગીકરણની પ્રયોગ-પદ્ધતિનાં સાધનોની ગોઠવણી દર્શાવતી આકૃતિ દોરો.
Answer: આપેલા પ્રવાહીઓના ઉત્કલનબિંદુનો ક્રમ આ મુજબ છે: A >>> B > C.
પ્રવાહી A અને B તેમજ C વચ્ચે ઉત્કલનબિંદુનો મોટો તફાવત છે, જ્યારે B અને Cના ઉત્કલનબિંદુ નજીકના છે. આથી, મિશ્રણના ઘટકોને અલગ કરવા માટે બે તબક્કાની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવો પડશે:

**પ્રથમ તબક્કો: સાદા નિસ્યંદન દ્વારા A ને (B+C) થી અલગ કરવું.**
સાદા નિસ્યંદનનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે બે પ્રવાહી ઘટકોના ઉત્કલનબિંદુ વચ્ચે મોટો તફાવત હોય.

**ગોઠવણી:**

એક ગોળ તળિયાવાળો ફ્લાસ્ક હોય છે જેમાં પ્રવાહી મિશ્રણ A, B અને C ભરેલું હોય છે. ફ્લાસ્કને ગરમ કરવા માટે તાપક (heating mantle) નો ઉપયોગ થાય છે.
ફ્લાસ્કના મોઢા પર થર્મોમીટર લગાવવામાં આવે છે, જે વરાળનું તાપમાન દર્શાવે છે.
વરાળને શીતક (condenser) માંથી પસાર કરવામાં આવે છે. શીતકમાં, ઠંડુ પાણી એક છેડેથી પ્રવેશે છે અને બીજા છેડેથી બહાર નીકળે છે, જે વરાળને ઠંડી પાડીને પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
ઠંડા પડેલા પ્રવાહીને એક સંગ્રાહક (receiver) માં એકત્રિત કરવામાં આવે છે.

**પ્રક્રિયા:**

મિશ્રણને ધીમે ધીમે ગરમ કરવામાં આવે છે.
C અને B, જેમના ઉત્કલનબિંદુ A કરતાં ઘણા નીચા છે, તે પહેલા બાષ્પમાં રૂપાંતરિત થશે.
આ બાષ્પ શીતકમાંથી પસાર થઈને ઠંડી પડશે અને પ્રવાહી B અને C ના મિશ્રણ તરીકે સંગ્રાહકમાં એકત્રિત થશે.
પ્રવાહી A, જેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઊંચું છે, તે ફ્લાસ્કમાં જ રહી જશે.

**બીજો તબક્કો: વિભાગીય નિસ્યંદન દ્વારા B અને C ને અલગ કરવું.**
વિભાગીય નિસ્યંદનનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે બે પ્રવાહી ઘટકોના ઉત્કલનબિંદુ ખૂબ નજીક હોય.

**ગોઠવણી:**

એક ગોળ તળિયાવાળો ફ્લાસ્ક હોય છે જેમાં B અને C નું મિશ્રણ ભરેલું હોય છે.
ફ્લાસ્કના મોઢા પર થર્મોમીટર અને તેની ઉપર પેકિંગ કરેલો વિભાગીય સ્તંભ (fractionating column) લગાવવામાં આવે છે. આ સ્તંભમાં કાચના મણકા અથવા રિંગ્સ ભરેલા હોય છે જે વરાળને ઠંડી પાડવા અને ફરી બાષ્પીભવન કરવા માટે વધુ સપાટી પૂરી પાડે છે.
વિભાગીય સ્તંભની ઉપર શીતક અને સંગ્રાહક ગોઠવવામાં આવે છે.

**પ્રક્રિયા:**

B અને C ના મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે છે.
જેમ જેમ વરાળ વિભાગીય સ્તંભમાંથી ઉપર ચઢે છે, તેમ તેમ તે સ્તંભમાં ઠંડી પડે છે અને ફરી બાષ્પીભવન થાય છે. આ પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય છે, જેના પરિણામે ઓછું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી (પ્રવાહી C) વધુ શુદ્ધ સ્વરૂપમાં ટોચ પર પહોંચે છે.
પ્રવાહી C, જેનું ઉત્કલનબિંદુ B કરતાં નીચું છે, તે પહેલા બાષ્પમાં રૂપાંતરિત થશે, સ્તંભમાંથી ઉપર ચઢશે, શીતકમાં ઠંડુ પડશે અને સંગ્રાહકમાં એકત્રિત થશે.
પ્રવાહી B, જેનું ઉત્કલનબિંદુ C કરતાં ઊંચું છે, તે સ્તંભમાં જ રહી જશે અથવા ધીમે ધીમે નીચે પાછું ફ્લાસ્કમાં આવશે, અને અંતે તેને અલગથી મેળવી શકાય છે.
In simple words: પહેલા, પ્રવાહી A (સૌથી ઊંચા ઉત્કલનબિંદુવાળું) ને સાદા નિસ્યંદનથી અલગ કરો. પછી, પ્રવાહી B અને C (જેના ઉત્કલનબિંદુ નજીકના છે) ના મિશ્રણને વિભાગીય નિસ્યંદનથી અલગ કરો. C (નીચા ઉત્કલનબિંદુવાળું) પહેલા બહાર આવશે, અને B પાછળથી.

Exam Tip: જ્યારે ઉત્કલનબિંદુના તફાવત વિશે વાત કરવામાં આવે, ત્યારે સ્પષ્ટ કરો કે મોટા તફાવત માટે સાદું નિસ્યંદન અને નાના તફાવત માટે વિભાગીય નિસ્યંદનનો ઉપયોગ થાય છે.

 

Question 5. પરપોટા પ્લેટ પ્રકારના વિભાગીય સ્તંભની આકૃતિ દોરો. બે પ્રવાહીઓના અલગીકરણ માટે આ પ્રકારના સ્તંભની આપણને ક્યારે જરૂર પડે ? વિભાગીય સ્તંભના ઉપયોગથી પ્રવાહીઓના મિશ્રણમાંથી ધટકોને અલગ પાડવામાં સંકળાયેલ સિદ્ધાંત સમજાવો. આ પદ્ધતિનો ઔધોગિક ઉપયોગ શું છે ?
Answer:
**આ પ્રકારના સ્તંભની જરૂરિયાત:**
પરપોટા પ્લેટ પ્રકારના વિભાગીય સ્તંભની જરૂર ત્યારે પડે છે જ્યારે બે પ્રવાહીઓના ઉત્કલનબિંદુ વચ્ચેનો તફાવત ખૂબ ઓછો હોય (સામાન્ય રીતે 25°C કરતા ઓછો). આવા મિશ્રણને સાદા નિસ્યંદનથી કાર્યક્ષમ રીતે અલગ કરી શકાતું નથી.

**સિદ્ધાંત:**
વિભાગીય નિસ્યંદનનો સિદ્ધાંત એ છે કે પ્રવાહી મિશ્રણની બાષ્પને ઠંડી પાડતા પહેલા નિસ્યંદન સ્તંભમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. આ સ્તંભમાં પ્લેટો અથવા પેકિંગ મટિરિયલ હોય છે જે વારંવાર બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણ માટે સપાટી પૂરી પાડે છે.

**વિભાગીય સ્તંભની કાર્યપદ્ધતિ:**

(1) પ્રવાહી મિશ્રણને ફ્લાસ્કમાં ગરમ કરવામાં આવે છે, જેનાથી તે બાષ્પમાં ફેરવાય છે.
(2) આ બાષ્પ વિભાગીય સ્તંભમાં પ્રવેશે છે, જ્યાં તે ઉપર ચઢે છે.
(3) સ્તંભમાં ઉપર ચઢતી વખતે, બાષ્પ ઠંડી પડે છે અને ઘનીકરણ પામે છે, જ્યારે નીચે જતી વખતે ગરમ બાષ્પ ઉપર ચઢતા પ્રવાહીને ફરીથી બાષ્પીભૂત કરે છે. આ પ્રક્રિયા વારંવાર થાય છે, જેને "ફ્રેક્શનલ પ્લેટ" અથવા "સૈદ્ધાંતિક પ્લેટ" કહેવામાં આવે છે.
(4) ઓછું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક વધુ બાષ્પશીલ હોવાથી, તે સ્તંભમાં વધુ ઊંચાઈ સુધી ચઢે છે અને છેવટે સ્તંભની ટોચ પર પહોંચે છે.
(5) ટોચ પર પહોંચેલી બાષ્પ શીતકમાંથી પસાર થઈને ઠંડી પડે છે અને શુદ્ધ પ્રવાહી તરીકે એકત્રિત થાય છે.
(6) વધુ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક સ્તંભના નીચેના ભાગમાં કે ફ્લાસ્કમાં જ રહી જાય છે.

**ઔદ્યોગિક ઉપયોગ:**
વિભાગીય નિસ્યંદનનો ઔદ્યોગિક સ્તરે વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે, ખાસ કરીને પેટ્રોલિયમ રિફાઇનરીઓમાં ક્રૂડ ઓઇલમાંથી પેટ્રોલ, ડીઝલ, કેરોસીન, લ્યુબ્રિકેટિંગ ઓઇલ અને અન્ય ઘટકો જેવાં વિવિધ પેટ્રોકેમિકલ ઉત્પાદનોને અલગ કરવા માટે. આ પ્રક્રિયા ગેસોલીન, કેરોસીન અને ડીઝલ જેવા તેલના ઘટકોને અલગ કરવામાં મદદ કરે છે.

**પરપોટા પ્લેટ પ્રકારના સ્તંભની આકૃતિનું વર્ણન:**

પરપોટા પ્લેટ પ્રકારનો વિભાગીય સ્તંભ એક ઊભો નળાકાર સ્તંભ હોય છે જેમાં નિયમિત અંતરે આડી પ્લેટો ગોઠવેલી હોય છે. દરેક પ્લેટમાં નાના છિદ્રો અથવા બબલ કેપ્સ (bubble caps) હોય છે.
નીચેથી આવતી ગરમ બાષ્પ આ છિદ્રોમાંથી પસાર થઈને પ્લેટ પર રહેલા પ્રવાહીમાં પરપોટા બનાવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, બાષ્પ અને પ્રવાહી વચ્ચે ઉષ્મા અને દ્રવ્યનું વિનિમય થાય છે, જેનાથી ઓછું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક બાષ્પમાં વધુ સાંદ્ર બને છે અને વધુ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક પ્રવાહીમાં વધુ સાંદ્ર બને છે.
સ્તંભનો ઉપરનો ભાગ શીતક સાથે જોડાયેલો હોય છે જ્યાં સૌથી શુદ્ધ, ઓછું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી એકત્રિત થાય છે, જ્યારે નીચેનો ભાગ ફ્લાસ્ક સાથે જોડાયેલો હોય છે જ્યાં વધુ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી રહી જાય છે.
In simple words: પરપોટા પ્લેટ સ્તંભનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રવાહીઓના ઉત્કલનબિંદુ ઘણા નજીક હોય. તે ઘટકોને વારંવાર બાષ્પ બનાવી અને ઘન કરીને અલગ પાડે છે. પેટ્રોલિયમ શુદ્ધિકરણમાં તેનો મોટો ઉપયોગ થાય છે.

Exam Tip: વિભાગીય સ્તંભનો સિદ્ધાંત સમજાવતી વખતે, વારંવાર બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની પ્રક્રિયા પર ભાર મૂકો જે ઘટકોને અલગ કરવામાં મદદ કરે છે.

 

Question 6. ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી સાદા નિસ્યંદન દરમિયાન વિઘટન પામે છે, પરંતુ તેનું શુદ્ધીકરણ વરાળ નિસ્યંદન પદ્ધતિથી થઈ શકે છે. આ કઈ રીતે શક્ય છે તે સમજાવો.
Answer: વરાળ નિસ્યંદન (steam distillation) એ એક એવી પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતા કાર્બનિક પદાર્થોને શુદ્ધ કરવા માટે થાય છે, ખાસ કરીને જ્યારે તે પદાર્થો તેમના ઉત્કલનબિંદુએ ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે વિઘટન પામે. આ પદ્ધતિ નીચેના સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે:

(1) કાર્બનિક સંયોજન પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોવું જોઈએ, અથવા તેની દ્રાવ્યતા ખૂબ જ ઓછી હોવી જોઈએ.
(2) કાર્બનિક સંયોજન પાણી સાથે મિશ્ર થઈ શકે નહીં અને તે પાણીની વરાળ સાથે બાષ્પશીલ હોવું જોઈએ.

**પ્રક્રિયા:**

અશુદ્ધ કાર્બનિક સંયોજનને એક ફ્લાસ્કમાં લેવામાં આવે છે અને તેમાં પાણી ઉમેરવામાં આવે છે.
આ મિશ્રણમાં બહારથી પાણીની વરાળ પસાર કરવામાં આવે છે.
જ્યારે પાણીની વરાળ મિશ્રણમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે કાર્બનિક પદાર્થને પણ પોતાની સાથે બાષ્પીભૂત કરે છે.
મિશ્રણનું કુલ બાષ્પ દબાણ (P) એ પાણીના બાષ્પ દબાણ (\( P_1 \)) અને કાર્બનિક પદાર્થના બાષ્પ દબાણ (\( P_2 \)) ના સરવાળા જેટલું હોય છે: \( P = P_1 + P_2 \).
આ મિશ્રણ ત્યારે ઊકળવાનું શરૂ કરે છે જ્યારે કુલ બાષ્પ દબાણ વાતાવરણના દબાણ જેટલું થાય છે.
મહત્વની વાત એ છે કે, \( P_1 \) અને \( P_2 \) બંને હંમેશા વાતાવરણના દબાણ (P) કરતાં ઓછા હોય છે, તેથી મિશ્રણ તેના દરેક ઘટકના વ્યક્તિગત ઉત્કલનબિંદુ કરતાં નીચા તાપમાને ઊકળે છે. એટલે કે, કાર્બનિક પદાર્થ તેના પોતાના ઉત્કલનબિંદુ સુધી પહોંચ્યા વિના જ બાષ્પીભૂત થાય છે, જેનાથી તેનું વિઘટન અટકાવી શકાય છે.

**ઉદાહરણ:**
એનિલીન, નાઇટ્રોબેન્ઝીન જેવા પદાર્થોનું શુદ્ધીકરણ વરાળ નિસ્યંદન દ્વારા કરી શકાય છે.

**નિષ્કર્ષ:**
આ પદ્ધતિ દ્વારા, ઉચ્ચ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું અને વિઘટન પામતું પ્રવાહી તેના ઉત્કલનબિંદુ કરતાં નીચા તાપમાને શુદ્ધ થઈ શકે છે કારણ કે તે પાણીની વરાળ સાથે મિશ્ર થઈને ઓછું કુલ બાષ્પ દબાણ બનાવે છે.
In simple words: જો કોઈ પ્રવાહી તેના પોતાના ઊંચા ઉત્કલનબિંદુએ તૂટી જાય, તો તેને પાણીની વરાળ સાથે ગરમ કરીને શુદ્ધ કરી શકાય છે. આનાથી તે પ્રવાહી પોતાના સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુ પહેલા જ વરાળ બની જાય છે, કારણ કે પાણીની વરાળ અને પ્રવાહી બંનેનું દબાણ ભળીને કુલ દબાણ વાતાવરણના દબાણ જેટલું થાય છે.

Exam Tip: વરાળ નિસ્યંદન માટેની મુખ્ય શરતો યાદ રાખો: પદાર્થ પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોવો જોઈએ અને પાણીની વરાળ સાથે બાષ્પશીલ હોવો જોઈએ.