GSEB Class 11 Chemistry Solutions Chapter 13 હાઇડ્રોકાર્બન

 

Question 1. ઇથેન બને છે, તે તમે કેવી રીતે સમજાવશો. મિથેનના ક્લોરિનેશનની ક્રિયાવિધિ સમજાવો.
Answer: આલ્કેનનું હેલોજીનેશન મુક્તમૂલક શૃંખલા દ્વારા "મુક્તમૂલક વિસ્થાપન ક્રિયાવિધિ"થી ત્રણ તબક્કાઓ પૂર્ણ થાય છે: (a) પ્રારંભન, (b) સંચરણ અને (c) સમાપન. મિથેનના ક્લોરિનેશનની મુક્તમૂલક વિસ્થાપન ક્રિયાવિધિ નીચે પ્રમાણે છે:

(a) પ્રારંભન (initiation) (તબક્કો-I): આ પ્રક્રિયા પ્રકાશ (\(\mathrm{h\nu}\)) અથવા ગરમી 573 થી 773 K તાપમાનની હાજરીમાં શરૂ થાય છે. ગરમી કે પ્રકાશની ઊર્જાથી ક્લોરિન (\(\mathrm{Cl}_2\)) ના અણુનું સમવિભાજન થઈને ક્લોરિન મુક્તમૂલક (\(\dot{\mathrm{C}}\mathrm{l}\)) બને છે.

\( \mathrm{Cl}-\mathrm{Cl} \xrightarrow{\text{h\nu અથવા}} \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \) ... (i)
573-773
ક્લોરિન મુક્તમૂલકો

\( \mathrm{C}-\mathrm{C} \) અને \( \mathrm{C}–\mathrm{H} \) બંધ કરતાં \( \mathrm{Cl}–\mathrm{Cl} \) બંધ નિર્બળ હોય છે, અને તેથી તે સરળતાથી તૂટી શકે છે.

(b) સંચરણ (Propagation) (તબક્કો-II): ક્લોરિન મુક્તમૂલક ઘણોજ ક્રિયાશીલ છે; તે મિથેનના અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \mathrm{C}–\mathrm{H} \) બંધનું સમવિભાજન કરે છે, તેને \( \mathrm{H}–\mathrm{Cl} \) માં ફેરવે છે; અને મિથાઇલ મુક્તમૂલક (\(\dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3\)) ઉત્પન્ન કરે છે.

(i) \( \mathrm{CH}_4 + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \xrightarrow{\text{h\nu}} \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \mathrm{H} - \mathrm{Cl} \) ... (ii)
મિથેન ક્લોરિન મુક્તમૂલક મિથાઇલ મુક્તમૂલક

(ii) આ રીતે બનેલો મિથાઇલ મુક્તમૂલક (\(\dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3\)) ક્લોરિનના બીજા અણુનું સમવિભાજન કરીને મિથાઇલ ક્લોરાઇડ અને ક્લોરિન મુક્તમૂલક બનાવે છે.

\( \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 + \mathrm{Cl} - \mathrm{Cl} \xrightarrow{\text{h\nu}} \mathrm{H}_3\mathrm{C} - \mathrm{Cl} + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \) ... (iii)
મિથાઈલ મુક્તમૂલક ક્લોરિનનો બીજો અણુ ક્લોરોમિથેન ક્લોરિન મુક્તમૂલક

સમીકરણો (i) અને (ii) પ્રમાણે પ્રક્રિયા સતત ચાલ્યા કરે છે. પ્રક્રિયા શરૂ થયા પછી તે અટકે નહીં તેવું વિચારી શકાય. આથી, આ બીજો તબક્કો સંચરણ (Propagation) સતત ચાલ્યા કરે છે.
પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા મિથાઇલ અને ક્લોરિન મુક્તમૂલકો પુન:યોગ્ય સ્થિતિ મેળવીને શૃંખલા પ્રક્રિયાનો પ્રારંભ કરે છે. પ્રક્રિયા (a) અને (b) ની વધુ પ્રમાણમાં હેલોજનયુક્ત (પોલીહેલો મિથેન) નીપજો નીચે દર્શાવ્યા પ્રમાણે બને છે:

\( \mathrm{CH}_3\mathrm{Cl} + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \implies \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2\mathrm{Cl} + \mathrm{HCl} \)
\( \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2\mathrm{Cl} + \mathrm{Cl} - \mathrm{Cl} \implies \mathrm{CH}_2\mathrm{Cl}_2 + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \)

(c) સમાપન (termination): તબક્કો-II પ્રમાણે પ્રક્રિયા પ્રારંભ કર્યા પછીથી h\(\nu\) કે ગરમીની હાજરી ન હોય તો પણ પૂર્ણ થાય તેવું લાગે છે, પણ વાસ્તવિકતામાં પ્રક્રિયામાં સતત h\(\nu\) ની જરૂર રહે છે. કારણ કે, નીચે પ્રમાણેની આડપ્રક્રિયામાં મુક્તમૂલકો પરસ્પર જોડાવાથી તેમની સંખ્યા ઘટી જાય છે. મુક્તમૂલકો જોડાવાથી પ્રક્રિયાનું સમાપન થાય અને પુરોગામી થતી અટકી જાય. આપેલ પ્રક્રિયામાં સતત સૂર્યપ્રકાશની હાજરી જરૂરી છે. મુક્તમૂલકોના જોડકાં બનવાની આડપ્રક્રિયા નીચે આપી છે:

(i) \( \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \implies \mathrm{Cl} - \mathrm{Cl} \)
(ii) \( \mathrm{H}_3\dot{\mathrm{C}} + \dot{\mathrm{C}}\mathrm{H}_3 \implies \mathrm{H}_3\mathrm{C} - \mathrm{CH}_3 \) (ઇથેન)
(iii) \( \mathrm{H}_3\dot{\mathrm{C}} + \mathrm{C}\dot{\mathrm{l}} \implies \mathrm{CH}_3 - \mathrm{Cl} \)

પ્રક્રિયા કોઈ એક પ્રક્રિયક સંપૂર્ણ વપરાય ત્યાં સુધી સતત ચાલ્યા જ કરે છે. કારણ કે તબક્કો- (II) માં તે ચાલતી રહે છે.
મિથેન ક્લોરિનેશનમાં ઉપપેદાશ ઇથેન પણ બને છે, કારણ કે તબક્કો-III(b) પ્રમાણે મિથાઇલ મુક્તમૂલકો જોડાઈને ઇથેન નીપજ રચે છે.
In simple words: મિથેનના ક્લોરિનેશનની પ્રક્રિયા ત્રણ ભાગમાં થાય છે: શરૂઆત, ફેલાવો અને અંત. ક્લોરિન મુક્તમૂલકો મિથેન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને નવા મુક્તમૂલકો બનાવે છે, જે પ્રક્રિયાને આગળ વધારે છે, અને પછી મુક્તમૂલકો એકબીજા સાથે જોડાઈને પ્રક્રિયાને સમાપ્ત કરે છે.

Exam Tip: Always remember the three steps of free radical halogenation: initiation, propagation, and termination, and show the chemical equations for each step clearly.

 

Question 2. નીચેના સંયોજનોનાં IUPAC નામ આપો.
(a) \( \mathrm{CH}_3\mathrm{CH} = \mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)_2 \)
(b) \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{CH} - \mathrm{C} \equiv \mathrm{C} - \mathrm{CH}_3 \)
(c) or \( \mathrm{CH}_2 = \mathrm{CH} - \mathrm{CH} = \mathrm{CH}_2 \)
(d) (benzene ring with CH2-CH2-CH=CH2 chain)
(e) (phenol with methyl group)
(f) \( \mathrm{CH}_3(\mathrm{CH}_2)_4 \mathrm{CH}(\mathrm{CH}_2)_3 \mathrm{CH}_3 \)
    \(\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_3)_2\)
(g) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH} = \mathrm{CH}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_2 \)
        \(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_5\)
Answer:
(a) 2-મિથાઇલબ્યુટ-2-ઈન
(b) પેન્ટ-1-ઈન-3-આઈન
(c) બ્યુટા-1,3-ડાઇન
(d) 4-ફિનાઇલ-બ્યુટ-1-ઇન
(e) 2-મિથાઈલ ફિનોલ
(f) 5-(2-મિથાઈલ પ્રોપેન) ડેકેન
(g) 4-ઇથાઇલડેકા-1,5,8-ટ્રાઈન
In simple words: અહીં, આપેલા રસાયણિક સંયોજનોના આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે માન્ય નામો આપવામાં આવ્યા છે.

Exam Tip: Always remember to identify the longest carbon chain, prioritize functional groups, and number the carbons to give substituents the lowest possible numbers when naming compounds.

 

Question 3. નીચે દર્શાવેલા સંયોજનો કે જેમાં રહેલા દ્વિબંધ અથવા ત્રિબંધની સંખ્યા દર્શાવેલી છે, તેઓનાં સંભવિત બધા સમઘટકોનાં બંધારણીય સૂત્રો અને IUPAC નામ આપો.
(a) \( \mathrm{C}_4\mathrm{H}_6 \) (એક ટ્રિબંધ)
Answer:
**આવશ્યકતા: \( \mathrm{C}_4\mathrm{H}_6 \) (એક ટ્રિબંધ)**
\( \mathrm{C}_4\mathrm{H}_6 \) માટે, એક ટ્રિબંધ ધરાવતા બે સંભવિત સમઘટકો છે:

1. બ્યુટ-1-આઈન:
   \( \mathrm{CH} \equiv \mathrm{C}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \)
2. બ્યુટ-2-આઈન:
   \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{C} \equiv \mathrm{C}-\mathrm{CH}_3 \)

(a) \( \mathrm{C}_4\mathrm{H}_8 \) (એક દ્વિબંધના સમઘટકો):
સ્થાન સમઘટકતા: બ્યુટીન (\( \mathrm{C}_4\mathrm{H}_8 \)) ના બે સ્થાન સમઘટકો (I) અને (II) છે.

(I) \( \mathrm{CH}_2=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \) (બ્યુટ-1-ઈન)
(II) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}_3 \) (બ્યુટ-2-ઈન)

બંધારણ (I) અને (II) માં દ્વિબંધનું સ્થાન ભિન્ન હોવાથી તેઓ સ્થાન સમઘટકો છે.
(I) અને (II) બંને સરળ કાર્બન શૃંખલા ધરાવે છે.

આલ્કીન શૃંખલા સમઘટકતા: બ્યુટીન (\( \mathrm{C}_4\mathrm{H}_8 \)) ના શૃંખલા સમઘટકો નીચે પ્રમાણે છે:

(I) \( \mathrm{CH}_2=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_3 \) (બ્યુટ-1-ઈન)
(III) \( \mathrm{CH}_2=\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_3 \) (2-મિથાઈલ પ્રોપ-1-ઇન)

(I) અને (III) એકબીજાના શૃંખલા સમઘટક છે.
(II) અને (III) એક જ સમાન અણુસૂત્ર, પણ બે ભિન્ન બંધારણો ધરાવે છે, જેમાં કાર્બન શૃંખલા ભિન્ન છે.

(b) \( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_8 \) (એક ત્રિબંધ)ના સમઘટકો:
આલ્કાઇન શ્રેણીનો ચોથો સભ્ય એટલે 5 કાર્બન ધરાવતો આલ્કાઇન અને તેનું અણુસૂત્ર \( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_8 \) થાય. \( \mathrm{C}_5\mathrm{H}_8 \) ના ત્રણ બંધારણીય સમઘટકો નીચે પ્રમાણે છે:

સ્થાન સમઘટકો: (I) અને (II) સ્થાન સમઘટકો છે, તેઓમાં ત્રિબંધનું સ્થાન ભિન્ન છે. બંધારણ (III) તે (I) તેમજ (II) નો શૃંખલા સમઘટક છે. (III) માં શૃંખલા છે. જ્યારે (I) અને (II) માં શૃંખલા નથી.
In simple words: આપેલા અણુસૂત્ર માટે, કાર્બન શૃંખલામાં દ્વિબંધ અથવા ત્રિબંધના સ્થાન બદલીને તેમજ કાર્બન શૃંખલાનો આકાર બદલીને અલગ-અલગ સંયોજનો બનાવી શકાય છે. આ બધા સંયોજનો મૂળ અણુસૂત્રના સમઘટકો કહેવાય છે.

Exam Tip: When drawing isomers, always ensure all valencies are satisfied and systematically vary the position of double/triple bonds and branching points to find all possibilities.

 

Question 4. નીચે દર્શાવલા સંયોજનોના ઓઝોનોલીસિસથી મળતી નીપજના IUPAC નામ લખો.
(i) પેન્ટ-2-ઈન
(ii) 3, 4-ડાયમિથાઈલ-પેન્ટ-3-ઈન
(iii) 2-ઈથાઈલ-બ્યુટ-1-ઈન
(iv) 1-ફિનાઈલ-બ્યુટ-1-ઇન
Answer:
(i) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}_3 \) (પેન્ટ-2-ઈન)


(ii) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)=\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)-\mathrm{CH}_3 \) (3,4-ડાયમિથાઈલપેન્ટ-3-ઈન)


(iii) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_2\mathrm{CH}_3)=\mathrm{CH}_2 \) (2-ઈથાઈલ-બ્યુટ-1-ઈન)


(iv) \( \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{C_6H_5} \) (1-ફિનાઈલ-બ્યુટ-1-ઇન)


ઓઝોનોલિસિસની નીપજો નક્કી કરવાની રીત:

જે બે કાર્બન વચ્ચે દ્વિબંધ છે, ત્યાં તે બંને કાર્બનની સાથે 'O' મૂકો. જેથી \( \mathrm{C} = \mathrm{O} \) થશે અને બે ભિન્ન અણુ રચો.
દ્વિબંધવાળા કાર્બન સાથે બાકીનું બંધારણ બદલશો નહીં, પરિણામે બે નીપજો મળી જશે.
In simple words: ઓઝોનોલિસિસમાં, આલ્કીનનો ડબલ બોન્ડ તૂટી જાય છે અને તેના બદલે ઓક્સિજનના બે નવા બોન્ડ બને છે, જેના પરિણામે બે કાર્બોનિલ સંયોજનો મળે છે.

Exam Tip: For ozonolysis, remember that a double bond breaks, and an oxygen atom is added to each carbon that was part of the double bond, forming aldehydes or ketones depending on the substitution pattern.

 

Question 5. કોઈ આલ્કીન સંયોજન ‘A' ના ઓઝોનોલિસીસથી ઈથેનોલ અને પેન્ટેન-3-ઑનનું મિશ્રણ મળે છે. તો સંયોજન A નું બંધારણ અને IUPAC નામ લખો.
Answer:
આલ્કીન 'A' ના ઓઝોનોલિસિસથી ઈથેનાલ (\( \mathrm{CH_3CH=O} \)) અને પેન્ટેન-3-ઓન (\( \mathrm{CH_3CH_2COCH_2CH_3} \)) મળે છે.

ઓઝોનોલિસિસ પ્રક્રિયા ઊલટાવીને, આપેલ આલ્કીન 'A' ના બંધારણને ઓળખવા માટે:
ઓઝોનોલિસિસની નીપજોનાં બંધારણ લખો.
આ બંધારણોમાંથી 'ઓક્સિજન પરમાણુ' દૂર કરો.
ઓક્સિજન ધરાવતા બે કાર્બન વચ્ચે દ્વિબંધ મૂકો.
બંને કાર્બન સાથે બાકીના બંધારણીય મૂળ ઘટકો મૂકો.

\( \mathrm{CH_3CH=O} \) + \( \mathrm{CH_3CH_2C(=O)CH_2CH_3} \)
ઈથેનાલ પેન્ટેન-3-ઓન

\( \mathrm{CH_3CH=C(CH_2CH_3)-CH_2CH_3} \)

સંયોજન 'A' નું IUPAC નામ 3-ઈથાઈલ-પેન્ટ-2-ઈન છે.
In simple words: જો ઓઝોનોલિસિસ પછી ઈથેનાલ અને પેન્ટેન-3-ઓન બને છે, તો મૂળ આલ્કીન 3-ઈથાઈલ-પેન્ટ-2-ઈન હશે.

Exam Tip: To find the original alkene from ozonolysis products, remove the oxygen atoms from the carbonyl groups and connect the two carbon atoms with a double bond.

 

Question 6. કોઈ આલ્કીન-A ત્રણ C – C, આઠ C – H \( \sigma \)-બંધ અને એક C – C \( \pi \)-બંધ ધરાવે છે. A નું ઓઝોનોલીસિસ થઈ 44 u મોલરદળ ધરાવતા બે મોલ આલ્ડિહાઈડ બને છે. A નું IUPAC નામ લખો.
Answer:
નીપજ તરીકે 44 u મોલર દળ ધરાવતો આલ્ડિહાઇડ બને છે.
આલ્ડિહાઇડ સમૂહ એટલે \( \mathrm{CHO} \) નું દળ
\( = 12 + 1 + 16 = 29 \)
કુલ દળ \( = 44 - 29 = 15 = \mathrm{CH}_3 \) સમૂહ
\( \therefore \) નીપજ આલ્ડિહાઇડ \( \mathrm{CH_3CHO} \) હોવો જોઈએ.

બે અણુ \( \mathrm{CH_3CHO} \) જેમાંથી નીપજે તે આલ્કીન (A) નું બંધારણ નીચે પ્રમાણે નક્કી થાય.

\( \mathrm{CH_3CHO + O = CHCH_3} \)
\( \mathrm{CH_3CH = CHCH_3} \)

આલ્કીન A એ બ્યુટ-2-ઈન (\( \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} \)) છે.
બ્યુટ-2-ઈનનું વિસ્તૃત બંધારણ અને બંધોની ગણતરી:



આ બંધારણમાં ત્રણ \( \mathrm{C} - \mathrm{C} \sigma \)-બંધ છે.
આ બંધારણમાં આઠ \( \mathrm{C} - \mathrm{H} \sigma \)-બંધ છે.
આ બંધારણમાં એક \( \mathrm{C} - \mathrm{C} \pi \)-બંધ છે.
જે પ્રશ્નમાં આપેલ વિગત સાથે મળતું આવે છે.
\( \therefore \) ચોક્કસ મૂળ પદાર્થ-A બ્યુટ-2-ઈન જ છે.

સમજો:
અણુભાર ઉપરથી અણુસૂત્ર તારવ્યું.
અણુસૂત્રથી બંધારણ પ્રાપ્ત થાય છે.
બંધારણો ઉપરથી આલ્કીન નક્કી થયો.
પૂર્ણ બંધારણમાં \( \sigma \), \( \pi \) બંધ ગણતાં, આપેલી વિગત જેવું જ પરિણામ મળે છે.
In simple words: જો આલ્કીન A ને ઓઝોનોલિસિસ કરવામાં આવે તો 44 u મોલર દળ ધરાવતા બે આલ્ડિહાઈડ બને છે. આલ્કીન A નું નામ બ્યુટ-2-ઈન છે.

Exam Tip: When given bond counts and ozonolysis products, calculate the molecular formula of the product to identify it, then reconstruct the alkene by joining the carbonyl carbons with a double bond.

 

Question 7. પ્રોપેનાલ અને પેન્ટન-3-ઓન કોઈ એક આલ્કીનના ઓઝોનોલિસીસથી મળતી નીપજો છે, તો તે આલ્કીનનું બંધારણ દોરો.
Answer:
ઓઝોનોલિસિસથી મળતી નીપજો પ્રોપેનાલ (\( \mathrm{CH_3CH_2CHO} \)) અને પેન્ટેન-3-ઓન (\( \mathrm{CH_3CH_2COCH_2CH_3} \)) છે. તેમના બંધારણો નીચે આપ્યાં છે.

\( \mathrm{CH_3CH_2CHO} \) (પ્રોપેનાલ)
or \( \mathrm{CH_3CH_2CH=O} \)

+ \( \mathrm{CH_3CH_2COCH_2CH_3} \) (પેન્ટેન-3-ઓન)
or \( \mathrm{O=C(CH_2CH_3)_2} \)



નીપજ (A) અને (B) માંના \( \mathrm{C} = \mathrm{O} \) વાળા બે કાર્બન વચ્ચે \( \mathrm{C} = \mathrm{C} \) મૂકી, A અને B ને જોડતા ઓઝોનીકરણ પામતો પદાર્થ (X) હોય. તેનું નામ 3-ઈથાઈલ-હેક્સ-3-ઈન છે.
In simple words: જો પ્રોપેનાલ અને પેન્ટેન-3-ઓન ઓઝોનોલિસિસ દ્વારા મળે છે, તો મૂળ આલ્કીન 3-ઈથાઈલ-હેક્સ-3-ઈન છે.

Exam Tip: When forming an alkene from ozonolysis products, mentally "stitch" the two carbonyl carbons together with a double bond, removing the oxygen atoms.

 

Question 8. નીચે દર્શાવેલા હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનોની દહન પ્રક્રિયાના રાસાયણિક સમીકરણ લખો.
(i) પેન્ટીન
(ii) હેક્ઝાઈન
(iii) ટોલ્યુઇન
Answer:
(i) \( \mathrm{C_5H_{10}(g) + \frac{15}{2}O_2(g) \xrightarrow{\Delta} 5CO_2(g) + 5H_2O(g)} \)
(ii) \( \mathrm{C_6H_{10}(g) + \frac{17}{2}O_2(g) \xrightarrow{\Delta} 6CO_2(g) + 5H_2O(g)} \)
(iii) \( \mathrm{C_7H_8(g) + 9O_2(g) \xrightarrow{\Delta} 7CO_2(g) + 4H_2O(g)} \)
In simple words: આ પ્રશ્નમાં, જુદા-જુદા હાઈડ્રોકાર્બન જેવા કે પેન્ટીન, હેક્ઝાઈન અને ટોલ્યુઇનના સંપૂર્ણ દહન માટેના રાસાયણિક સમીકરણો આપવામાં આવ્યા છે, જેમાં તે ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણી બનાવે છે.

Exam Tip: For complete combustion equations, always balance carbon first, then hydrogen, and finally oxygen. For hydrocarbons, the products are always carbon dioxide and water.

 

Question 9. હેક્ઝ-2-ઈનના સીસ અને ટ્રાન્સ સમઘટકોનાં બંધારણો દોરો. કયા સમઘટકનું ઉત્કલનબિંદુ ઊંચું હશે? શા માટે?
Answer:
\( \mathrm{CH_3CH = CHCH_2CH_2CH_3} \) તે હેક્ઝ-2-ઈન છે. તેના અવકાશીય સમઘટકો સીસ અને ટ્રાન્સ નીચે પ્રમાણે છે:

સીસ-હેક્ઝ-2-ઈન:


ટ્રાન્સ-હેક્ઝ-2-ઈન:


તેમાં સીસ સમઘટકનું ઉત્કલનબિંદુ ઊંચુ હશે.
સિસ-હેક્ઝ-2-ઈનનું ઉત્કલનબિંદુ ઊંચુ હોય છે, કારણ કે તેની દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રા વધુ હોય છે.
વળી, ઉત્કલનબિંદુ ધ્રુવીય ચાકમાત્રા (\(\mu\)) પર આધાર રાખે છે:
સિસ-સમઘટકનું ઉત્કલનબિંદુ > ટ્રાન્સનું ઉત્કલનબિંદુ

ઉત્કલનબિંદુ, પ્રવાહી માટે જેમાં ધ્રુવીયતા હોય ત્યાં તે ઊંચું હોય છે.
ગલનબિંદુ ઘન માટે જેમાં આંતરઆણ્વીય બળો હોય ત્યાં તે ઊંચું હોય છે.
ટ્રાન્સ-સમઘટકનું ગલનબિંદુ વધારે હોય છે.
In simple words: સીસ અને ટ્રાન્સ હેક્ઝ-2-ઈન અલગ-અલગ ભૌમિતિક આકાર ધરાવે છે. સીસ-સમઘટકનું ઉત્કલનબિંદુ વધારે હોય છે કારણ કે તેમાં વધુ ધ્રુવીયતા હોય છે, જ્યારે ટ્રાન્સ-સમઘટકનું ગલનબિંદુ વધારે હોય છે કારણ કે તે વધુ સારી રીતે ગોઠવાય છે.

Exam Tip: Remember that cis isomers often have higher boiling points due to their greater dipole moment, while trans isomers often have higher melting points due to their more symmetrical structure allowing for better packing in the solid state.

 

Question 10. બેન્ઝિનમાં ત્રણ દ્વિબંધ હોવા છતાં તે અતિસ્થાયિ શા માટે છે ?
Answer:
બેન્ઝિન નીચે દર્શાવેલ બે સંસ્પંદન સૂત્રોની સંકર રચના ધરાવે છે.



or


ઉપરાંત બેન્ઝિનના ત્રણ દ્વિબંધના કુલ \( 6\pi \) ઇલેક્ટ્રૉન કોઈ પણ કાર્બનના કેન્દ્ર પર રહેવાને બદલે વિસ્થાનીકૃત થઈ છ કાર્બન કેન્દ્રો પર મુક્ત રીતે ફરી શકે છે.
આમ, બેન્ઝિનમાં વિસ્થાનીકૃત \( \pi \) ઇલેક્ટ્રૉનની હાજરીથી સંસ્પંદનને તે અતિસ્થાયિ છે.
In simple words: બેન્ઝિનમાં ત્રણ ડબલ બોન્ડ હોવા છતાં, તે ખૂબ સ્થિર છે કારણ કે તેના ઇલેક્ટ્રોન એક જગ્યાએ ફસાયેલા નથી, પરંતુ આખી રિંગમાં ફરે છે, જેને સંસ્પંદન કહેવાય છે.

Exam Tip: The key to benzene's extraordinary stability lies in the delocalization of its pi electrons over the entire ring, leading to resonance stabilization and fulfilling Huckel's rule for aromaticity.

 

Question 11. કોઈ પ્રણાલીને ઍરોમૅટિકતા દર્શાવવા કઈ શરતો આવશ્યક છે ?
Answer:
કોઈ પણ પ્રણાલીને ઍરોમૅટિકતા દર્શાવવા નીચે મુજબની શરતો આવશ્યક છે:
(i) સમતલીય
(ii) વલયમાં રહેલા \( \pi \) ઇલેક્ટ્રૉનનું સંપૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ
(iii) વલયમાં \( (4n + 2)\pi \) ઇલેક્ટ્રૉનની હાજરી. (જ્યાં \( \mathrm{n} = \) પૂર્ણાંક સંખ્યા \( (\mathrm{n} = 0, 1, 2, \ldots) \))
આને હ્યુકેલનો નિયમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
In simple words: કોઈ રસાયણિક સંયોજનને ઍરોમેટિક ગણવા માટે, તે સપાટ હોવું જોઈએ, તેના \( \pi \) ઇલેક્ટ્રોન આખા રિંગમાં ફરતા હોવા જોઈએ, અને તેમાં \( (4n + 2) \) જેટલા \( \pi \) ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.

Exam Tip: Remember Huckel's rule (4n+2 pi electrons) as the primary criterion for aromaticity, along with planarity and cyclic conjugation.

 

Question 12. નીચે દર્શાવલી પ્રણાલીઓ શા માટે એરોમેટિકતા દર્શાવતી નથી, સમજાવો.
Answer:
આ ત્રણેય સંયોજનોમાં વલયની સંખ્યા \( \mathrm{n} = 1 \) છે.
\( \therefore \) તેમાં \( \pi \) (દ્વિબંધના) ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા \( = (4n + 2) = (4(1) + 2) = 6 \) હોવી જોઈએ.

**બંધારણ – (i)**

તેમાં ત્રણ દ્વિબંધ છે, પણ તેમાંથી એક વલયમાં નથી. જેથી છ ઇલેક્ટ્રૉન વલયમાં નથી.
તેમાં વલયમાંનો એક કાર્બન \( \mathrm{sp^3} \) હોવાથી સમતલિયતા નથી. આમ, એરોમેટિક હોવા માટેની શરતોનું પાલન થતું નથી. જેથી આ સંયોજન એરોમેટિક નથી.

**પ્રણાલી – (ii)**

તેમાં બે દ્વિબંધના \( 4\pi \) ઇલેક્ટ્રૉન છે, છ નથી.
તેમાં એક કાર્બન \( \mathrm{sp^3} \) હોવાથી પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં નથી.
આ કારણોથી એરોમેટિકતાની શરતો પૂર્ણ થતી નથી માટે પ્રણાલી (ii) એરોમેટિક નથી.

**પ્રણાલી – (iii)**

એરોમેટિક નથી, કારણ કે તેમાં ચાર દ્વિબંધ છે અને \( \pi \) ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા 8 છે, છ નથી.
આ સંયોજન સમતલીય નથી.
In simple words: આ સંયોજનો ઍરોમેટિક નથી કારણ કે તેમાં \( \mathrm{sp^3} \) કાર્બન હોવાથી તેઓ સપાટ નથી, અથવા તેમાં હ્યુકેલના નિયમ મુજબ યોગ્ય સંખ્યામાં \( \pi \) ઇલેક્ટ્રોન નથી.

Exam Tip: When evaluating aromaticity, check for cyclicity, planarity (no sp3 carbons in the ring), complete conjugation, and Huckel's (4n+2) pi electron rule. Violation of any of these makes a compound non-aromatic.

 

Question 13. બેઝિનને નીચે દર્શાવેલાં સંયોજનોમાં કેવી રીતે પરિવર્તિત કરશો ?
(i) p-નાઈટ્રોબ્રોમોબેઝિન
(ii) m-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન
(iii) p-નાઈટ્રોટોલ્યુઈન
Answer:
(i) બેન્ઝિન → p-નાઈટ્રોબ્રોમોબેઝિન:


(ii) બેન્ઝિન → m-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન:


(iii) બેન્ઝિન → p-નાઈટ્રોટોલ્યુઈન:

In simple words: બેન્ઝિનમાંથી p-નાઈટ્રોબ્રોમોબેન્ઝિન, m-નાઈટ્રોક્લોરોબેન્ઝિન અને p-નાઈટ્રોટોલ્યુઈન બનાવવા માટે વિવિધ તબક્કાની પ્રક્રિયાઓ જેમ કે હેલોજીનેશન, નાઈટ્રેશન અને ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ આલ્કીલેશનનો ઉપયોગ થાય છે.

Exam Tip: Remember that the order of reactions is crucial for substituted benzenes. For example, bromination before nitration for p-nitrobromobenzene, and nitration before chlorination for m-nitrochlorobenzene.

 

Question 14. આલ્કેન \( \mathrm{H}_{3}\mathrm{C}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_{3})_{2}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH}_{3})_{2} \) માં 1º, 2º, 3° કાર્બન પરમાણુઓ અને તે દરેક કાર્બનની સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની સંખ્યા પણ જણાવો.
Answer: આપેલા આલ્કેનનું વિસ્તૃત બંધારણ અને તેમાંના કાર્બનનો 1°, 2°, 3° પ્રકાર પણ બંધારણમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે છે.

(i) 1° કાર્બન અને હાઇડ્રોજનની સંખ્યા: આ બંધારણમાં પાંચ \( -\mathrm{CH}_{3} \) છે, જે બધાં જ છેડા ઉપર છે અને દરેક \( -\mathrm{CH}_{3} \) ના ત્રણે હાઇડ્રોજન 1° છે. આથી કુલ 15 હાઇડ્રોજન 1° પ્રકારના છે.
(ii) 2° કાર્બન અને હાઇડ્રોજનની સંખ્યા: બંધારણમાં \( -\mathrm{CH}_{2} \) નો કાર્બન 2° પ્રકારનો છે. બંધારણમાં બે \( -\mathrm{CH}_{2} \) છે, જેથી દરેક \( -\mathrm{CH}_{2} \) ના બે હાઇડ્રોજન તેમ કુલ 4 હાઇડ્રોજન 2° છે.
(iii) 3° કાર્બન અને હાઇડ્રોજનની સંખ્યા: બંધારણમાં એક \( -\mathrm{CH} \) છે, જેમાં 1 હાઇડ્રોજન છે; જે \( \mathrm{CH} \) નો હાઇડ્રોજન 3° હાઇડ્રોજન છે.
(iv) એક કાર્બનની સાથે 4 કાર્બન છે; જે ચતુર્થક કાર્બન છે અને તેની સાથે H હોઈ શકે જ નહીં.
In simple words: This molecule has 15 primary (1°) hydrogens, 4 secondary (2°) hydrogens, and 1 tertiary (3°) hydrogen. There's also one quaternary (4°) carbon, which means it doesn't have any hydrogen atoms attached to it.

Exam Tip: Remember to count the number of hydrogens attached to each type of carbon (primary, secondary, tertiary, quaternary) to correctly determine their classification and total count. Quaternary carbons have zero hydrogens.

 

Question 15. આલ્કેન શૃંખલામાં શાખાના કારણે તેના ઉત્કલનબિંદુ પર શું અસર પડે છે ?
Answer:

• પદાર્થનું ગલનબિંદુ તેના આણ્વીય કદ ઉપરાંત તેની ઘન લેટિસ રચનામાં અણુઓ કેટલા ગીચ ગોઠવાયેલા છે તેના પર આધાર રાખે છે.
• ઘન લેટિસ રચનામાં અણુઓ જેમ વધારે ગીચ ગોઠવાય તેમ તેના ગલનબિંદુ ઊંચા હોય છે.
• સમઘટકીય આલ્કેન અણુમાં શાખાઓની સંખ્યા વધે તેમ તેમના અસરકારક આણ્વીય કદ નાના થતા જાય છે. તેથી તેમના ગલનબિંદુ ઘટવા જોઈએ. પરંતુ આલ્કેનમાં શાખાઓ વધવાથી તેના ગલનબિંદુ વધે છે. કેમ કે તેમના અણુઓ ગોળાકાર બનતા જતા હોવાથી વધારે નજીક આવીને અસરકારક ગીચ ગોઠવણી ધરાવે છે.
• આથી, આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ વધારે હોય છે અને ગલનબિંદુ ઊંચા હોય છે. જેમ કે પેન્ટેનના ત્રણ શૃંખલા સમઘટકોના ગલનબિંદુ નીચેના ક્રમમાં હોય છે.

• આમ, n-પેન્ટેન → iso-પેન્ટેન → neo-પેન્ટનમાં શાખા વધે છે.
• neo-પેન્ટેનમાં બે શાખાઓ હોવાથી તેનો અણુ ગોળાકાર હોય છે અને તેથી સ્ફટિક લેટિસ રચનામાં વધારે ગીચ ગોઠવાઈ શકે તેથી તેનું ગલનબિંદુ સૌથી ઊંચું હોય છે.
• iso-પેન્ટનમાં એક શાખા હોવાથી તેનો અણુ ઘન લેટિસ રચનામાં વધારે ગીચ ગોઠવાતો નથી. તેથી તેનું ગલનબિંદુ સૌથી નીચું હોય છે.
• ગલનબિંદુનો ક્રમ: neo-પેન્ટેન > n-પેન્ટેન > iso-પેન્ટેન,

In simple words: Adding more branches to an alkane molecule usually makes its boiling point lower because the molecules can't pack as closely. However, for melting points, more branches can sometimes make it higher if the molecule becomes more spherical and can pack tightly into a crystal lattice. This means neo-pentane has the highest melting point, followed by n-pentane, and then iso-pentane has the lowest.

Exam Tip: For boiling points, increased branching leads to a decrease due to reduced surface area and weaker Van der Waals forces. For melting points, highly symmetrical, branched isomers can pack more efficiently in a crystal lattice, potentially leading to higher melting points than less branched isomers.

 

Question 16. પ્રોપીનમાં HBr ઉમેરવાથી 2-બ્રોમોપ્રોપેન નીપજ મળે છે. જ્યારે બેન્ઝોઈલ પેરોક્સાઇડની હાજરીમાં 1-બ્રોમોપ્રોપેન મળે છે. ક્રિયાવિધિ સહિત સમજાવો.
Answer:
(a) પ્રોપીનમાં HBr ઉમેરવાથી 2-બ્રોમોપ્રોપેન બને તે ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી યોગશીલ ક્રિયાવિધિથી થતી પ્રક્રિયા છે. માર્કોવનીકોવના નિયમ પ્રમાણે પ્રક્રિયક HBr નો ઋણ ભાગ Br ઓછા હાઇડ્રોજનવાળા, દ્વિબંધવાળા કાર્બનની સાથે નીપજ (I) રચે છે. જે વાસ્તવિક મુખ્ય નીપજ છે.
\( \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2} + \mathrm{HBr} \xrightarrow{+ \delta- \delta} \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Br})-\mathrm{CH}_{3} \) ....(I)
(ઓછા H વાળો કાર્બન) (વધારે H વાળો કાર્બન)
(ધન ભાગ) (ઋણ ભાગ)
(2-બ્રોમોપ્રોપેન)
ક્રિયાવિધિથી માર્કોવનીકોવ નિયમની નીપજ બનવાની સમજૂતી: હંમશાં કોઈપણ પ્રક્રિયા વધારે સ્થાયિ મધ્યસ્થ નીપજ બનીને થાય છે. કાર્બોકેટાયનોની સ્થિરતાનો ક્રમ \( 3^\circ > 2^\circ > 1^\circ > \mathrm{C}^{+H}_{3} \) હોય છે. \( \pi \) બંધમાંના \( \pi \) ઇલેક્ટ્રૉનના ઋણભાર તરફ ધન ભારિત ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી (\( \mathrm{H}^{+} \)) આકર્ષાય છે અને \( \pi \) બંધ તોડી, \( \sigma \) બંધ રચી કાર્બોકેટાયન રચે છે.
(i) \( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2} + \mathrm{H}-\mathrm{Br} \xrightarrow{+ \delta- \delta} \)
\( \pi \text{ ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી} \)

(ii) પ્રથમ, ઝડપી બનેલ (y) માં તરત જ ઋણ ભાગ BF નીચેની નીપજ બનાવે છે.
\( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}^{+}-\mathrm{CH}_{3} + \mathrm{Br}^{-} \rightarrow \mathrm{H}_{3}\mathrm{C}-\mathrm{CH}(\mathrm{Br})-\mathrm{CH}_{3} \)
(વધારે સ્થાયી કાર્બોકટાયન) (પ્રક્રિયકનો ઋણભાગ) (2-બ્રોમોપ્રોપેન)
(b) પ્રોપીનમાં પેરૉક્સાઇડની હાજરીમાં HBr ઉમેરાવાથી 1-બ્રોમોપ્રોપેન બને તે મુક્તમૂલક યોગશીલ ક્રિયાવિધિથી થતી પ્રક્રિયા છે. (પ્રતિમાર્કોવનીકોવ પ્રક્રિયાનું સમીકરણ):
\( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2} + \mathrm{HBr} \xrightarrow{(\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}\mathrm{CO})_{2}\mathrm{O}_{2}} \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} \)
(1-બ્રોમોપ્રોપેન)
(c) પેરૉક્સાઇડ અસરથી મુક્તમૂલક યોગશીલ ક્રિયાવિધિની સમજૂતી: પેરૉક્સાઇડમાંથી મુક્તમૂલક બને છે, જે આલ્કીનના \( \pi \) બંધનું સમવિભાજન કરીને વધારે સ્થાયિ મધ્યસ્થ મુક્તમૂલક રચીને મુક્તમૂલક યોગશીલ પ્રકારે પ્રક્રિયાને દોરે છે. મુક્તમૂલકોની સ્થિરતાનો ક્રમ: \( 3^\circ > 2^\circ > 1^\circ > \mathrm{CH}_{3} \) હોય છે. હંમેશાં વધારે સ્થાયિ મુક્તમૂલક ઝડપથી પ્રથમ બને અને તેમાંથી મુખ્ય નીપજ રચાય છે.
તબક્કો-(i) મુક્તમૂલક ફિનાઈલની રચના:
\( \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}-\mathrm{C}(\mathrm{O})-\mathrm{O}-\mathrm{O}-\mathrm{C}(\mathrm{O})-\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5} \)
(બેન્ઝોઈલપેરોક્સાઈડ)
\( \xrightarrow{\text{પેરોક્સાઈડ બંધનું સમવિભાજન}} 2\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}-\mathrm{C}(\mathrm{O})-\mathrm{O}^{\bullet} \rightarrow 2\mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}^{\bullet} + 2\mathrm{CO}_{2} \)
(બેન્ઝોઈલ મૂલક) (ફિનાઈલ મૂલક)
તબક્કો-(ii) બ્રોમિન મુક્તમૂલક (Br)ની રચના:
\( \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{5}^{\bullet} + \mathrm{H}-\mathrm{Br} \xrightarrow{\text{સમવિભાજન}} \mathrm{C}_{6}\mathrm{H}_{6} + \mathrm{Br}^{\bullet} \)
(ફિનાઈલ મૂલક) (H-Br બંધ) (બ્રોમિન મુક્તમૂલક)
તબક્કો-(iii) (વધારે સ્થાયિ) પ્રોપાઈલ મુક્તમૂલકની રચના:
\( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}_{2} + \mathrm{Br}^{\bullet} \xrightarrow{\pi \text{ બંધનું સમવિભાજન}} \)
તબક્કો-(iv) મુક્તમૂલક (b) તરત જ બને અને HBr ના અણુનું સમવિભાજન કરી મુખ્ય નીપજ 1-બ્રોમોપ્રોપેન બનાવે છે.
\( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Br})-\mathrm{CH}_{2}^{\bullet} + \mathrm{H}-\mathrm{Br} \xrightarrow{\text{સમવિભાજન}} \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} + \mathrm{Br}^{\bullet} \)
(મુખ્ય નીપજ 1-બ્રોમોપ્રોપેન)
તબક્કો-(v) ઓછો સ્થાયિ મુક્તમૂલક (a) ધીમેથી બને અને અલ્પ નીપજ 2-બ્રોમોપ્રોપેન બનાવે છે.
\( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}^{\bullet}-\mathrm{CH}_{2}\mathrm{Br} + \mathrm{H}-\mathrm{Br} \xrightarrow{\text{સમવિભાજન}} \mathrm{Br}^{\bullet} + \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}(\mathrm{Br})-\mathrm{CH}_{3} \)
(અલ્પનીપજ 2-બ્રોમોપ્રોપેન)
આ પ્રક્રિયા મધ્યસ્થ મુક્તમૂલક બનીને યોગશીલ નીપજ રચતી હોવાથી આ પ્રક્રિયાની ક્રિયાવિધિ મુક્તમૂલક યોગશીલ પ્રકારની છે.
In simple words: When HBr is added to propene without peroxides, it follows Markovnikov's rule, giving 2-bromopropane as the main product. This happens because a more stable carbocation forms. But if you add HBr with peroxides, it follows anti-Markovnikov's rule, giving 1-bromopropane. This is a free radical mechanism where the more stable free radical intermediate is formed.

Exam Tip: Always remember the presence or absence of peroxides in HBr addition to unsymmetrical alkenes. Peroxides direct the addition via a free radical mechanism, resulting in anti-Markovnikov addition.

 

Question 17. 1,2-ડાયમિથાઈલ બેન્ઝિન (0-ઝાયલિન)ના ઓઝોનોલિસીસથી મળતી નીપજો લખો. આ પરિણામ બંધારણની તરફેણ કેવી રીતે કરે છે ?
Answer: 0-ઝાયલિન નીચેના ત્રિબંધ ધરાવતાં બે (I, II) બંધારણોનું સસ્પંદન છે. આ બંને બંધારણમાં દ્વિબંધ ઉપર \( \mathrm{O}_{3} \) ઉમેરતાં રિડકટીવ ઓઝોનોલીસિસ નીચેની નીપજો બને છે.
ઝાયલિન↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3↔C5H3&#

 

Question 6. નીચેનામાંથી કયું ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવશે નહીં ?
Question 8. નીચેના કાર્બનાયનને ઊતરતા ક્રમમાં ગોઠવો : (Arrange the following carbanions in decreasing order of stability:)
(A) \( \mathrm{H}_{3} \mathrm{C}-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}} \equiv \mathrm{C} \)
(B) \( \mathrm{H}-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}} \equiv \mathrm{C} \)
(C) \( \mathrm{H}_{3} \mathrm{C}-\stackrel{\ominus}{\mathrm{C}} \mathrm{H}_{2} \)
Answer: (B) B > A > C
In simple words: Electronegativity of carbon atoms depends on their hybridization. sp-hybridized carbons are most electronegative and can best stabilize a negative charge. In option (B), the negative charge is on an sp carbon, making it most stable. In (A), the negative charge is also on an sp carbon, but the attached \( \mathrm{CH}_3 \) group is electron-donating, which slightly reduces stability. In (C), the negative charge is on an sp3 carbon, which is least electronegative, making it the least stable.

Exam Tip: Remember that the stability of carbanions increases with increasing s-character of the carbon bearing the negative charge and decreases with the presence of electron-donating groups.

 

Question 9. નીચેના આલ્કાઇલ હેલાઇડને આલ્કોહોલીય KOH સાથેની β-વિલોપન પ્રક્રિયા વેગના ઊતરતા ક્રમમાં ગોઠવો : (Arrange the following alkyl halides in decreasing order of rate of β-elimination reaction with alcoholic KOH:)
(A) \( \mathrm{CH}_{3}-\stackrel{\mathrm{CH}_{3}}{\mathrm{C} \mathrm{H}}-\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Br} \)
(B) \( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{Br} \)
(C) \( \mathrm{CH}_{3}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{CH}_{2}-\mathrm{Br} \)
Answer: (D) A > C > B
In simple words: The speed of beta-elimination depends on how easily beta-hydrogens can be removed. Tertiary beta-hydrogens are easiest to remove, then secondary, then primary. In option (A), the beta-carbon acts like a tertiary carbon, making elimination very fast. In (C), the beta-carbon is secondary, so it's slower than (A). In (B), the beta-carbon is primary, making it the slowest to react.

Exam Tip: For β-elimination reactions, remember that the ease of removing β-hydrogens, and consequently the reaction rate, increases with the degree of substitution of the β-carbon (tertiary > secondary > primary). Also consider the stability of the resulting alkene.

 

Question 1. આલ્કન સંયોજનો શા માટે ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા આપે છે જ્યારે એરીન સંયોજનો ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપે છે. સમજાવો. (Why do alkene compounds undergo electrophilic addition reactions, while arene compounds undergo electrophilic substitution reactions? Explain.)
Answer: Alkenes possess a pi (\( \pi \)) bond, which is a weak bond that can easily break. Electrophiles, being electron-seeking species, are drawn to this electron-rich pi bond. When an electrophile attacks an alkene, it leads to an addition reaction where the pi bond breaks and new sigma bonds form, yielding a more stable, saturated product. This process is favored because becoming saturated from an alkene increases stability.
Conversely, arene compounds, such as benzene, have a highly stable delocalized pi electron system. If arenes were to undergo addition reactions, their stable aromaticity would be lost, resulting in a less stable product. Consequently, arenes favor electrophilic substitution reactions, where an electrophile replaces a hydrogen atom, allowing the aromatic system to remain intact and preserve its inherent stability.
The main difference is that alkenes achieve stability by becoming saturated, while arenes maintain stability by upholding their aromaticity through substitution.
In simple words: Alkenes have a loose bond that easily picks up new atoms, making them more stable. Benzene, however, is already very stable because its electrons are spread out in a special way called aromaticity. If benzene added new atoms, it would lose this special stability, so it just swaps one atom for another instead, keeping its stable structure.

Exam Tip: Highlight the difference in stability: alkenes gain stability by becoming saturated, while arenes maintain stability by preserving their aromatic ring system. Emphasize the role of the pi electron cloud in both cases.

 

Question 2. પ્રવાહી એમોનિયામાં આલ્કાઇન સોડિયમ સાથેની રિડક્શન પ્રક્રિયાથી ટ્રાન્સ આલ્કીન બનાવે છે. આ પ્રમાણે બ્યુટ-2- આઇનનાં રિડક્શન પ્રક્રિયાથી નીપજતો બ્યુટિન ભૌમિતિક સમઘટકતા દર્શાવશે ? ઉત્તર: (Reduction of alkynes with sodium in liquid ammonia produces trans-alkenes. Will the butyne produced by the reduction of but-2-yne in this way show geometrical isomerism? Answer:)
Answer: Yes, but-2-yne will produce but-2-ene upon reduction with sodium in liquid ammonia. This but-2-ene will indeed show geometrical isomerism. Specifically, it will form trans-but-2-ene.
Geometrical isomerism (cis-trans isomerism) happens when there's restricted rotation around a double bond and each carbon atom of the double bond is bonded to two different groups. But-2-ene ( \( \mathrm{CH_3CH=CHCH_3} \) ) fits this description because each carbon of the double bond is attached to one hydrogen and one methyl group, which are different. The resulting trans-but-2-ene is a geometrical isomer.
In simple words: Yes, when but-2-yne is changed into but-2-ene using sodium and liquid ammonia, it makes a 'trans' version. This 'trans' but-2-ene can have geometrical isomers (like cis and trans forms) because its double bond stops parts of the molecule from spinning freely, and the groups on each side of the double bond are different.

Exam Tip: Clearly state that but-2-ene exhibits geometrical isomerism and specifically mention trans-but-2-ene as the product. Define the conditions for geometrical isomerism.

 

Question 3. ઇથેનના કાર્બન-કાર્બન એકલબંધ આસપાસનું ભ્રમણ સંપૂર્ણ મુક્ત નથી. વિધાનનું વાજબીપણું ચર્ચો. (Rotation around the carbon-carbon single bond in ethane is not completely free. Discuss the reasonableness of the statement.)
Answer: The statement that rotation around the carbon-carbon single bond in ethane is not completely free is correct. While single bonds generally permit rotation, this rotation is not entirely unrestricted. There's a slight energy barrier that needs to be overcome for one part of the molecule to rotate relative to the other.
This energy barrier happens because of torsional strain. When the hydrogen atoms on one carbon are directly aligned with the hydrogen atoms on the adjacent carbon (eclipsed conformation), there is repulsive interaction between the electron clouds of the C-H bonds. This eclipsed conformation is higher in energy than the staggered conformation, where the hydrogens on one carbon are as far as possible from the hydrogens on the other. The energy difference between these conformations is typically small, around 1 to 20 kJ/mol, which means rotation is still possible but requires a small amount of energy input to pass through the eclipsed forms. Thus, it is not completely free.
In simple words: The carbon-carbon bond in ethane can spin, but not totally freely. There's a small energy hurdle to jump over when the hydrogen atoms line up. This hurdle means it takes a tiny bit of energy to turn, so the spin isn't perfectly unrestricted.

Exam Tip: Emphasize "torsional strain" and the energy difference between "eclipsed" and "staggered" conformations as the key reasons why rotation is not completely free. Mentioning the energy range (1-20 kJ/mol) adds precision.

 

Question 4. ઇથેનના સંરૂપણો માટે ન્યૂમેન અને સોહોર્સ પ્રક્ષેપણ દોરો. આ સંરૂપણો પૈકી કયું વધુ સ્થાયી છે ? ઉત્તર: (Draw Newman and Sawhorse projections for the conformations of ethane. Which of these conformations is more stable? Answer:)
Answer: The conformations of ethane can be visualized using Newman and Sawhorse projections.
**Sawhorse Projection:**
Sawhorse projections show the molecule from an oblique angle, displaying the C-C bond and all C-H bonds.
*Staggered Ethane (more stable):* The hydrogens on the front carbon are positioned between the hydrogens on the back carbon. The back carbon has H atoms at the right, left, and top. The front carbon also has H atoms at the top, left, and right, but rotated by 60 degrees relative to the back.
*Eclipsed Ethane (less stable):* The hydrogens on the front carbon are directly aligned with those on the back carbon. The back carbon has H atoms at the right, left, and top. The front carbon also has H atoms at the top, left, and right, directly covering the back H atoms.

**Newman Projection:**
Newman projections view the molecule along the C-C bond, with the front carbon represented by a dot and the back carbon by a circle.
*Staggered Ethane (more stable):* The three H atoms on the front carbon are visible. The three H atoms on the back carbon are drawn emerging from the circle, positioned between the H atoms of the front carbon (with a 60° dihedral angle).
*Eclipsed Ethane (less stable):* The three H atoms on the front carbon are visible. The three H atoms on the back carbon are drawn emerging from the circle, directly behind the H atoms of the front carbon (with a 0° dihedral angle).

**Stability:**
The **staggered conformation** is more stable. This is because in the staggered form, the C-H bonds on the front carbon are as far apart as possible from the C-H bonds on the back carbon. This minimizes electron-electron repulsion, known as torsional strain, making it the lower energy and thus more stable conformation. The eclipsed conformation, where bonds are aligned, experiences greater torsional strain and is less stable.
In simple words: Draw the ethane molecule looking from the side (Sawhorse) and straight down the middle bond (Newman). The 'staggered' shape, where all hydrogen atoms are spread out as much as possible, is the most stable one because the atoms are not bumping into each other.

Exam Tip: When drawing projections, ensure clarity in distinguishing between front and back carbons. Clearly label the staggered and eclipsed forms. Emphasize that staggered is more stable due to reduced torsional strain.

 

Question 5. HI, HBr, અને HCIની પ્રોપીન સાથેની પ્રક્રિયામાં ઉદ્ભવતો મધ્યસ્થી કાર્બોકેટાયન સમાન હોય છે અને HCI, HBr અને HIની બંધ ઊર્જા અનુક્રમે 430.5 kg mol-1, 363.7 kJ mol-1 અને 296.8 kJ mol-1 છે. આ હેલોજન ઍસિડની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ શું હશે ? ઉત્તર: (The intermediate carbocation formed in the reaction of HI, HBr, and HCl with propene is the same, and the bond energies of HCl, HBr, and HI are 430.5 kJ mol-1, 363.7 kJ mol-1, and 296.8 kJ mol-1 respectively. What will be the order of reactivity of these halogen acids? Answer:)
Answer: The order of reactivity of these halogen acids with propene will be **HI > HBr > HCl**.
This is because the reaction involves electrophilic addition, where \( \mathrm{H^+} \) is the electrophile. The rate-determining step is the formation of the carbocation, which is the same for all three halogen acids with propene. Therefore, the reactivity is determined by the ease with which \( \mathrm{H^+} \) is generated from the HX acid.
The bond dissociation energies for H-X bonds are given as:
\( \mathrm{H-Cl} = 430.5 \, \mathrm{kJ \, mol}^{-1} \)
\( \mathrm{H-Br} = 363.7 \, \mathrm{kJ \, mol}^{-1} \)
\( \mathrm{H-I} = 296.8 \, \mathrm{kJ \, mol}^{-1} \)
A lower bond energy means the H-X bond is weaker and can break more easily, leading to a faster formation of \( \mathrm{H^+} \). Since HI has the lowest bond energy, it will most readily release \( \mathrm{H^+} \) and thus be the most reactive. The bond energy increases from HI to HBr to HCl, so the ease of \( \mathrm{H^+} \) formation decreases in the order HI > HBr > HCl, directly correlating to their reactivity order.
In simple words: When HI, HBr, or HCl react with propene, they all form the same type of unstable intermediate. So, how fast they react depends on how easily they can release a hydrogen ion. Since the H-I bond is the weakest (lowest bond energy), HI releases hydrogen ions most easily, making it the fastest to react. HBr is next, and HCl is the slowest because its bond is the strongest.

Exam Tip: For electrophilic addition to alkenes, if the carbocation intermediate is the same, the reaction rate is governed by the ease of formation of the electrophile. Here, compare H-X bond dissociation energies: weaker bond means faster release of \( \mathrm{H^+} \) and higher reactivity.

 

Question 6. નીચેની પ્રક્રિયામાં પરિણામે કઈ નીપજ મળશે ? શા માટે ? (What product will be obtained from the following reaction? Why?)
Answer: The reaction will produce **isopropylbenzene (cumene)** as the major product. This is an example of a Friedel-Crafts alkylation reaction. In this reaction, a carbocation is formed, which then acts as an electrophile to attack the benzene ring.
1. **Formation of the primary carbocation:** The 1-chloropropane (\( \mathrm{CH_3CH_2CH_2Cl} \)) reacts with anhydrous \( \mathrm{AlCl_3} \) to form a primary carbocation:
\( \mathrm{CH_3CH_2CH_2Cl} + \mathrm{AlCl_3} \longrightarrow \mathrm{CH_3CH_2CH_2^+} + \mathrm{AlCl_4^-} \)
(1-propyl carbocation, 1°)
2. **Rearrangement to a more stable carbocation:** Primary carbocations are less stable and tend to rearrange to form more stable secondary or tertiary carbocations through hydride shifts or alkyl shifts. In this case, a 1,2-hydride shift occurs:
\( \mathrm{CH_3CH_2CH_2^+} \xrightarrow{1,2-hydride \, shift} \mathrm{CH_3CH^+CH_3} \)
(2-propyl carbocation, 2°)
The secondary carbocation (\( \mathrm{CH_3CH^+CH_3} \)) is more stable than the primary one.
3. **Electrophilic attack on benzene:** This more stable secondary carbocation then attacks the benzene ring in an electrophilic aromatic substitution reaction:
Benzene + \( \mathrm{CH_3CH^+CH_3} \longrightarrow \mathrm{Isopropylbenzene \, (Cumene)} \)
Therefore, the major product is isopropylbenzene.
In simple words: When benzene reacts with 1-chloropropane, the initial unstable form changes into a more stable one. This stable form then attaches to the benzene ring, making isopropylbenzene (also called cumene). The unstable part shifts to become more secure before joining the benzene.

Exam Tip: In Friedel-Crafts alkylation, always check for possible carbocation rearrangements. If a more stable carbocation can form (e.g., from primary to secondary or tertiary), it will rearrange, leading to different products than initially expected.

 

Question 7. તમે બેન્ઝિનને (i) p-નાઇટ્રોબ્રોમોબેઝિન અને (ii) m-નાઇટ્રોબ્રોમોબેન્ઝિનમાં કેવી રીતે પરિવર્તિત કરશો ? (How will you convert benzene into (i) p-nitro-bromobenzene and (ii) m-nitro-bromobenzene?)
Answer: To convert benzene to p-nitro-bromobenzene, we need to consider the directing effects of substituents. Bromine is an ortho-para director, while the nitro group is a meta director. To obtain a para-substituted product, the activating group (or less deactivating group) should be introduced first.
Here's the synthetic pathway:

**Conversion of Benzene to p-Nitro-bromobenzene:**
1. **Bromination of Benzene:** First, brominate benzene to introduce a bromine atom. Bromine is an ortho-para director and deactivating, but it's less deactivating than a nitro group.
\[ \text{Benzene} + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{Anhydrous FeBr}_3} \text{Bromobenzene} + \text{HBr} \]
2. **Nitration of Bromobenzene:** Next, nitrate bromobenzene. Since bromine is an ortho-para director, the incoming nitro group will predominantly attach at the para position.
\[ \text{Bromobenzene} + \text{Conc. HNO}_3/\text{Conc. H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\Delta} \text{p-Nitrobromobenzene} + \text{o-Nitrobromobenzene} \]
3. **Separation:** The para isomer is typically the major product and can be separated from the ortho isomer by fractional distillation or crystallization.

**Conversion of Benzene to m-Nitro-bromobenzene:**
To obtain m-nitro-bromobenzene, the meta-directing group should be introduced first.
1. **Nitration of Benzene:** First, nitrate benzene to introduce a nitro group. The nitro group is a meta-director and deactivating.
\[ \text{Benzene} + \text{Conc. HNO}_3/\text{Conc. H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\Delta} \text{Nitrobenzene} \]
2. **Bromination of Nitrobenzene:** Next, brominate nitrobenzene. Since the nitro group is a meta-director, the incoming bromine atom will predominantly attach at the meta position.
\[ \text{Nitrobenzene} + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{Anhydrous FeBr}_3} \text{m-Nitrobromobenzene} + \text{HBr} \]
In simple words: To make p-nitro-bromobenzene from benzene, first, put a bromine atom on the benzene. Then, add a nitro group. The bromine will guide the nitro group to the 'para' spot, which is directly opposite to it, giving the desired product. To make m-nitro-bromobenzene from benzene, first, put a nitro group on the benzene. Then, add a bromine atom. The nitro group will guide the bromine atom to the 'meta' spot, which is two carbons away, giving the desired product.

Exam Tip: For electrophilic aromatic substitution, the order of introducing substituents is critical. Introduce ortho/para directors first for ortho/para products, and meta directors first for meta products.

 

Question 8. નીચેનાં સંયોજનોના સેટને તેમની ઇલેક્ટ્રૉન અનુરાગી પ્રત્યેની સાપેક્ષ પ્રતિક્રિયાત્મકતાના ઊતરતા ક્રમમાં ગોઠવો. કારણ આપો. (Arrange the following set of compounds in decreasing order of their reactivity towards electrophilic substitution. Give reason.)
Answer: The decreasing order of reactivity towards electrophilic substitution for the given compounds is:
**Anisole > Chlorobenzene > Nitrobenzene**
**Reasoning:**
The reactivity of an aromatic ring towards electrophilic substitution depends on the electron density of the ring. Electron-donating groups activate the ring (increase electron density), making it more reactive, while electron-withdrawing groups deactivate the ring (decrease electron density), making it less reactive.
1. **Anisole (\( \mathrm{C_6H_5OCH_3} \)):** The methoxy group (\( -\mathrm{OCH_3} \)) is a strong electron-donating group primarily through resonance (+R effect). It donates its lone pair electrons into the benzene ring, significantly increasing the electron density, especially at the ortho and para positions. This makes anisole highly activated and most reactive towards electrophilic substitution.
2. **Chlorobenzene (\( \mathrm{C_6H_5Cl} \)):** Chlorine (\( -\mathrm{Cl} \)) is an interesting case. It is deactivating due to its strong electron-withdrawing inductive effect (-I effect), which pulls electron density away from the ring. However, it is an ortho-para director because of its +R effect (lone pairs can be donated to the ring via resonance), which increases electron density at the ortho and para positions more than the meta position. The -I effect dominates over the +R effect in terms of overall reactivity, making it a deactivating but ortho-para directing group. So, it's less reactive than anisole but more reactive than nitrobenzene.
3. **Nitrobenzene (\( \mathrm{C_6H_5NO_2} \)):** The nitro group (\( -\mathrm{NO_2} \)) is a strong electron-withdrawing group through both resonance (-R effect) and inductive effect (-I effect). It strongly pulls electron density away from the benzene ring, significantly decreasing the electron density across the entire ring, making it highly deactivated and least reactive towards electrophilic substitution. It is also a meta-director.
In simple words: Anisole is the most reactive because the oxygen group pushes extra electrons into the ring, making it very attractive to new atoms. Chlorobenzene is less reactive because chlorine pulls electrons away, but it still helps new atoms find the right spots. Nitrobenzene is the least reactive because the nitro group pulls many electrons away, making the ring unattractive to new atoms.

Exam Tip: When determining reactivity for electrophilic aromatic substitution, prioritize resonance effects for activating/deactivating strength, then inductive effects. Remember chlorine's unique behavior: deactivating overall but ortho-para directing.

 

Question 9. હેલોજનની -I અસર હોવા છતાં તેઓ o અને p-સ્થાન નિર્દેશક સમૂહ છે. સમજાવો. (Even though halogens have a -I effect, they are ortho and para-directing groups. Explain.)
Answer: Halogens indeed have a strong electron-withdrawing inductive effect (-I effect), which means they pull electron density away from the benzene ring through the sigma bonds. This inductive effect should typically deactivate the ring and make them meta-directing. However, halogens also possess lone pairs of electrons that they can donate to the benzene ring through resonance (+R effect).
This resonance effect primarily increases electron density at the ortho and para positions of the benzene ring.
The overall effect of halogens is a balance between the deactivating -I effect and the activating +R effect. For halogens, the -I effect is stronger and dominates the +R effect in terms of overall reactivity, causing them to deactivate the benzene ring (make it less reactive than benzene itself). However, the +R effect is still present, and it concentrates electron density at the ortho and para positions, making these positions relatively more electron-rich than the meta position.
Therefore, while halogens are overall deactivating groups, they are ortho and para-directing because the resonance effect directs incoming electrophiles to these positions where electron density is comparatively higher.
In simple words: Halogens pull electrons away from the benzene ring, making it less reactive overall. But they also push some electrons into specific spots (the ortho and para positions) through a different process called resonance. So, even though they make the ring less eager to react, they guide new atoms to those special spots.

Exam Tip: This is a classic question. Always explain the dual nature of halogens: strong -I effect deactivates the ring, but +R effect makes them ortho-para directing. Emphasize that the inductive effect dictates reactivity, while the resonance effect dictates regioselectivity.

 

Question 11. એસિટિલીનમાંથી નાઇટ્રોબેન્ઝિનની બનાવટનો માર્ગ સૂચવો. (Suggest a method for the preparation of nitrobenzene from acetylene.)
Answer: To prepare nitrobenzene from acetylene, a two-step process can be used:
1. **Cyclization (Polymerization) of Acetylene to Benzene:** Acetylene can undergo trimerization (cyclization) when passed through a red-hot iron tube at 873 K. Three molecules of acetylene combine to form one molecule of benzene.
\[ 3 \mathrm{HC} \equiv \mathrm{CH} \xrightarrow{\text{Red-hot Fe tube, 873 K}} \text{Benzene} \]
2. **Nitration of Benzene:** Once benzene is formed, it can be converted to nitrobenzene through nitration. Benzene reacts with a nitrating mixture (concentrated nitric acid and concentrated sulfuric acid) at moderate temperatures.
\[ \text{Benzene} + \text{Conc. HNO}_3 + \text{Conc. H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\Delta} \text{Nitrobenzene} + \mathrm{H_2O} \]
This overall process allows the conversion of acetylene, an alkyne, into nitrobenzene.
In simple words: First, turn acetylene gas into benzene liquid by heating it very hot through an iron pipe. Second, mix the benzene with strong nitric and sulfuric acids. This adds a nitro group to the benzene, creating nitrobenzene.

Exam Tip: Remember the key reactions: trimerization of acetylene for aromatic ring formation and nitration for introducing the nitro group. Pay attention to catalysts and conditions.

 

Question 12. નીચેની પ્રક્રિયામાં મળતી મુખ્ય નીપજ જણાવો અને તેમનું નિર્માણ સમજાવો : (State the major product obtained in the following reaction and explain its formation:)
Answer: The major product obtained from the reaction of propene (\( \mathrm{H_3C - CH = CH_2} \)) with HBr in the presence of peroxide (e.g., \( \mathrm{(C_6H_5CO)_2O_2} \)) is **1-bromopropane** (\( \mathrm{CH_3CH_2CH_2Br} \)).
This reaction follows the **anti-Markovnikov's rule** due to the presence of peroxide, proceeding via a free radical addition mechanism.
**Mechanism:**
1. **Initiation:** The peroxide (Ph-CO-O)2 breaks down to form free radicals upon heating or light. These radicals then react with HBr to generate bromine free radicals.
\( \mathrm{(C_6H_5CO)_2O_2} \xrightarrow{\Delta} \mathrm{2 \, C_6H_5COO^\cdot} \xrightarrow{-\mathrm{CO_2}} \mathrm{2 \, C_6H_5^\cdot} \)
\( \mathrm{C_6H_5^\cdot} + \mathrm{HBr} \longrightarrow \mathrm{C_6H_6} + \mathrm{Br^\cdot} \)
2. **Propagation:**
* **Step 1 (Attack on alkene):** The bromine free radical attacks the propene molecule. According to the anti-Markovnikov rule, the bromine adds to the carbon atom of the double bond that has more hydrogen atoms, forming the more stable secondary free radical.
\( \mathrm{CH_3CH=CH_2} + \mathrm{Br^\cdot} \longrightarrow \mathrm{CH_3\dot{C}HCH_2Br} \) (secondary radical, more stable)
(If bromine were to add to the other carbon, it would form a less stable primary radical, \( \mathrm{CH_3CHBr\dot{C}H_2} \))
* **Step 2 (Hydrogen abstraction):** The stable secondary free radical then abstracts a hydrogen atom from another HBr molecule.
\( \mathrm{CH_3\dot{C}HCH_2Br} + \mathrm{HBr} \longrightarrow \mathrm{CH_3CH_2CH_2Br} + \mathrm{Br^\cdot} \)
(1-bromopropane)
3. **Termination:** Free radicals combine to form stable molecules, ending the chain reaction.
Therefore, the major product is 1-bromopropane.
In simple words: When propene reacts with HBr and a peroxide, the bromine atom joins the carbon with more hydrogen atoms, against the usual rule. This happens because the reaction uses tiny, highly reactive particles called free radicals, which prefer to form a more stable intermediate before finishing. The main result is 1-bromopropane.

Exam Tip: The presence of peroxides is the key indicator for anti-Markovnikov addition of HBr to unsymmetrical alkenes, proceeding via a free radical mechanism. Always contrast it with Markovnikov's rule.

 

Question 13. કેન્દ્રાનુરાગી અને ઇલેટ્રોન અનુરાગી અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રૉન સમૃદ્ધ અને ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપ ધરાવતાં પ્રક્રિયા મધ્યસ્થી કેન્દ્રો છે. આથી તેઓ અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપ અને ઇલેકટ્રૉન સમૃદ્ધ કેન્દ્રો પર હુમલો કરી શકે છે. નીચેનાં ઘટકોને ઇલેકટ્રોન અનુરાગી અને કેન્દ્રાનુરાગીમાં વર્ગીકરણ કરો : (Nucleophiles and electrophiles are, respectively, electron-rich and electron-deficient reactive intermediates. Therefore, they can attack electron-deficient and electron-rich centers, respectively. Classify the following species as electrophiles and nucleophiles:)
(i) \( \mathrm{H_3CO^-} \)
(ii) \( \mathrm{H_3C-C(=O)-O^-} \)
(iii) \( \mathrm{Cl^\cdot} \)
(iv) \( \mathrm{Cl_2C:} \)
(v) \( \mathrm{(H_3C)_3C^+} \)
(vi) \( \mathrm{Br^-} \)
(vii) \( \mathrm{H_3COH} \)
(viii) \( \mathrm{R-NH-R} \)
Answer: **Electrophiles (Electron-loving species):** These are electron-deficient species that seek electrons. They can be positively charged, have empty orbitals, or be neutral but with highly polar bonds that create an electron-deficient center.
* (v) \( \mathrm{(H_3C)_3C^+} \) (tert-butyl carbocation): This is positively charged and has an empty p-orbital, making it a strong electrophile.
* (iv) \( \mathrm{Cl_2C:} \) (dichlorocarbene): This is a neutral species with only six valence electrons, meaning it has an incomplete octet and an empty p-orbital, making it electron-deficient and a strong electrophile.
* (iii) \( \mathrm{Cl^\cdot} \) (chlorine free radical): Free radicals have an unpaired electron. While typically reactive, they can act as electrophiles if they are electron-deficient or tend to gain an electron to complete an octet. In some reactions, \( \mathrm{Cl^\cdot} \) can behave as an electrophile.

**Nucleophiles (Nucleus-loving species):** These are electron-rich species that can donate a pair of electrons. They can be negatively charged or neutral with at least one lone pair of electrons.
* (i) \( \mathrm{H_3CO^-} \) (methoxide ion): This is negatively charged and possesses lone pairs, making it a strong nucleophile.
* (ii) \( \mathrm{H_3C-C(=O)-O^-} \) (acetate ion): This is negatively charged and possesses lone pairs on oxygen, making it a nucleophile.
* (vi) \( \mathrm{mathrm{Br^-}} \) (bromide ion): This is negatively charged and has lone pairs, making it a nucleophile.
* (vii) \( \mathrm{H_3COH} \) (methanol): This is a neutral molecule with lone pairs on the oxygen atom, allowing it to act as a nucleophile.
* (viii) \( \mathrm{R-NH-R} \) (secondary amine): This is a neutral molecule with a lone pair on the nitrogen atom, allowing it to act as a nucleophile.
In simple words: Electrophiles are like electron magnets – they are missing electrons and want to grab them. Nucleophiles are like electron donors – they have extra electrons and want to give them away. So, positively charged ions and things with missing electrons are electrophiles, while negatively charged ions and molecules with extra electron pairs are nucleophiles.

Exam Tip: Remember the basic definitions: electrophiles are electron-deficient, nucleophiles are electron-rich. Look for positive charges or incomplete octets for electrophiles, and negative charges or lone pairs for nucleophiles. Free radicals can sometimes act as either, depending on the context, but often behave as electron-deficient species seeking a pair to complete an octet.

 

Question 14. ક્લોરિનેશન પ્રત્યે 1°, 2° અને 3° હાઇડ્રોજનની પ્રતિક્રિયાત્મકતા 1 : 3.8 : 5 છે. 2-મિથાઇલબ્યુટેનના મોનોક્લોરિનેશનથી મળતી બધી જ નીપજના ટકા ગણો. (The reactivity of 1°, 2°, and 3° hydrogens towards chlorination is 1 : 3.8 : 5. Calculate the percentage of all products obtained from the monochlorination of 2-methylbutane.)
Answer: First, let's determine the different types of hydrogens in 2-methylbutane and calculate their relative amounts based on their reactivity towards chlorination.
The structure of 2-methylbutane is:
\[ \mathrm{CH_3 - CH(CH_3) - CH_2 - CH_3} \]
Let's analyze the hydrogens:
1. **1° Hydrogens:**
* The \( \mathrm{CH_3} \) group at carbon 1 has 3 H atoms.
* The \( \mathrm{CH_3} \) group attached to carbon 2 has 3 H atoms.
* The \( \mathrm{CH_3} \) group at carbon 4 has 3 H atoms.
Total 1° H atoms = 3 + 3 + 3 = 9.
2. **2° Hydrogens:**
* The \( \mathrm{CH_2} \) group at carbon 3 has 2 H atoms.
Total 2° H atoms = 2.
3. **3° Hydrogens:**
* The \( \mathrm{CH} \) group at carbon 2 has 1 H atom.
Total 3° H atoms = 1.
The total number of hydrogens is \( 9 + 2 + 1 = 12 \).

Given reactivity ratio for 1° : 2° : 3° hydrogens is 1 : 3.8 : 5.

Now, calculate the relative yield for each type of chlorinated product:
* **Relative yield of 1° product:** (Number of 1° H atoms) × (Reactivity of 1° H) = 9 × 1 = 9
* **Relative yield of 2° product:** (Number of 2° H atoms) × (Reactivity of 2° H) = 2 × 3.8 = 7.6
* **Relative yield of 3° product:** (Number of 3° H atoms) × (Reactivity of 3° H) = 1 × 5 = 5

Total relative yield = \( 9 + 7.6 + 5 = 21.6 \)

Finally, calculate the percentage of each monochlorinated product:
* **% of 1° monochlorinated product:** \( \frac{9}{21.6} \times 100 = 41.67\% \) (approx. 41.7%)
* **% of 2° monochlorinated product:** \( \frac{7.6}{21.6} \times 100 = 35.19\% \) (approx. 35.2%)
* **% of 3° monochlorinated product:** \( \frac{5}{21.6} \times 100 = 23.15\% \) (approx. 23.1%)
In simple words: First, count how many hydrogen atoms of each type (primary, secondary, tertiary) are in the molecule. Then, use the given reactivity numbers to see how much of each type of chlorinated product will form. Add up these amounts to get a total, and then figure out the percentage for each product from that total.

Exam Tip: Be careful in identifying all types of hydrogens (1°, 2°, 3°) and counting them correctly. Apply the reactivity ratio accurately to calculate the relative amounts before converting to percentages.

 

Question 15. 1-આયોડો-2-મિથાઇલપ્રોપેન અને 2-આયોડોપ્રોપેનના મિશ્રણની સોડિયમ સાથેની પ્રક્રિયાથી મળતી નીપજોનાં નામ તેમજ બંધારણો લખો. (Write the names and structures of the products obtained from the reaction of a mixture of 1-iodo-2-methylpropane and 2-iodopropane with sodium.)
Answer: This reaction is a Wurtz reaction, which involves coupling of alkyl halides with sodium metal in dry ether to form alkanes. When a mixture of two different alkyl halides is used, three possible products can form: two symmetrical products from the self-coupling of each halide, and one unsymmetrical product from the cross-coupling of the two different halides.

Given alkyl halides:
1. **1-iodo-2-methylpropane (isobutyl iodide):** \( \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2I} \)
2. **2-iodopropane (isopropyl iodide):** \( \mathrm{CH_3CHICH_3} \)

Let \( \mathrm{R_1I = (CH_3)_2CHCH_2I} \) and \( \mathrm{R_2I = CH_3CHICH_3} \).

The products will be:
* **Product 1 (from \( \mathrm{R_1-R_1} \) coupling):** Self-coupling of 1-iodo-2-methylpropane.
\[ \mathrm{2(CH_3)_2CHCH_2I + 2Na \longrightarrow (CH_3)_2CHCH_2-CH_2CH(CH_3)_2 + 2NaI} \]
**Name:** 2,5-dimethylhexane
**Structure:**
\[ \mathrm{CH_3-\stackrel{CH_3}{CH}-CH_2-CH_2-\stackrel{CH_3}{CH}-CH_3} \]

* **Product 2 (from \( \mathrm{R_2-R_2} \) coupling):** Self-coupling of 2-iodopropane.
\[ \mathrm{2CH_3CHICH_3 + 2Na \longrightarrow CH_3CH(CH_3)-CH(CH_3)CH_3 + 2NaI} \]
**Name:** 2,3-dimethylbutane
**Structure:**
\[ \mathrm{CH_3-\stackrel{CH_3}{CH}-\stackrel{CH_3}{CH}-CH_3} \]

* **Product 3 (from \( \mathrm{R_1-R_2} \) coupling):** Cross-coupling of 1-iodo-2-methylpropane and 2-iodopropane.
\[ \mathrm{(CH_3)_2CHCH_2I + CH_3CHICH_3 + 2Na \longrightarrow (CH_3)_2CHCH_2-CH(CH_3)CH_3 + 2NaI} \]
**Name:** 2,4-dimethylpentane
**Structure:**
\[ \mathrm{CH_3-\stackrel{CH_3}{CH}-CH_2-\stackrel{CH_3}{CH}-CH_3} \]
Thus, a mixture of three different alkane products is obtained.
In simple words: When you mix two different iodine-containing molecules with sodium, you get three different larger molecules. One is formed by two of the first molecule joining together, another by two of the second molecule joining, and the third by one of each joining up.

Exam Tip: Remember that the Wurtz reaction with a mixture of two different alkyl halides always produces three products (two symmetrical and one unsymmetrical). This often makes it unsuitable for preparing unsymmetrical alkanes in high yield.

 

Question 16. 2-મિથાઇલપ્રોપેનના મોનોક્લોરિનેશન દરમિયાન મધ્યસ્થી તરીકે નીપજતા હાઇડ્રોકાર્બન મુક્તમૂલકો લખો. તે પૈકી કયું વધુ સ્થાયિ છે ? કારણ આપો. (Write the hydrocarbon free radicals formed as intermediates during the monochlorination of 2-methylpropane. Which one is more stable among them? Give reason.)
Answer: Monochlorination of 2-methylpropane (\( \mathrm{CH_3-CH(CH_3)-CH_3} \)) occurs via a free radical mechanism. During this process, hydrogen atoms are abstracted by a chlorine radical, leading to the formation of different hydrocarbon free radical intermediates.
2-methylpropane has two types of hydrogen atoms:
1. **Primary (1°) hydrogens:** Present on the three methyl groups. There are 9 such hydrogens.
2. **Tertiary (3°) hydrogen:** Present on the central carbon atom. There is 1 such hydrogen.

Upon abstraction of a hydrogen atom, two possible free radicals can form:
1. **Primary free radical (from 1° H abstraction):**
\[ \mathrm{CH_3-\stackrel{CH_3}{\dot{C}H}-CH_2^\cdot} \]
(2-methylpropyl radical or isobutyl radical)
2. **Tertiary free radical (from 3° H abstraction):**
\[ \mathrm{CH_3-\stackrel{CH_3}{\dot{C}}-CH_3} \]
(tert-butyl radical)

**Stability Order:**
The **tertiary free radical (tert-butyl radical)** is more stable than the primary free radical (isobutyl radical).
**Reason:** The stability of alkyl free radicals follows the order: **tertiary (3°) > secondary (2°) > primary (1°) > methyl.**
This stability order is explained by hyperconjugation and inductive effects:
* **Hyperconjugation:** Alkyl groups attached to the radical center can donate electron density to stabilize the unpaired electron through hyperconjugation (delocalization of sigma electrons into the half-filled p-orbital). A tertiary radical has more alpha-hydrogens (hydrogens on carbons adjacent to the radical center) available for hyperconjugation compared to a primary radical. In the tert-butyl radical, there are 9 alpha-hydrogens (from three \( \mathrm{CH_3} \) groups), whereas in the 2-methylpropyl radical, there are 6 alpha-hydrogens. More hyperconjugative structures lead to greater stability.
* **Inductive effect:** Alkyl groups are weakly electron-donating (+I effect). They push electron density towards the radical center, which helps to disperse the unpaired electron and stabilize the radical. A tertiary radical has three alkyl groups, providing more inductive stabilization than a primary radical, which has only one.
Therefore, the tertiary free radical (\( \mathrm{CH_3-\stackrel{CH_3}{\dot{C}}-CH_3} \)) is significantly more stable.
In simple words: When 2-methylpropane reacts, it can form two types of unstable intermediate particles: a primary radical or a tertiary radical. The tertiary radical is more stable. This is because it has more neighboring hydrogen atoms that help spread out its single electron, making it steadier. Also, the groups attached to it help by pushing electrons towards it, which adds to its stability.

Exam Tip: The stability of free radicals (and carbocations) is tertiary > secondary > primary. Always explain this using hyperconjugation (more alpha-hydrogens) and inductive effects (electron-donating alkyl groups).

 

Question 16. 2-મિથાઇલપ્રોપેનના મોનોક્લેરિનેશન દરમિયાન મધ્યસ્થી તરીકે નીપજતા હાઇડ્રોકાર્બન મુક્તમૂલકો લખો. તે પૈકી કયું વધુ સ્થાયિ છે ? કારણ આપો.
Answer: 2-મિથાઇલપ્રોપેનના મોનોક્લોરિનેશન દરમિયાન બે પ્રકારના હાઇડ્રોકાર્બન મુક્તમૂલકો બને છે:
(A) આઇસોપ્રોપાઇલ મુક્તમૂલક (પ્રાથમિક પ્રકારનો)
\( \text{CH}_3 - \dot{\text{CH}} - \text{CH}_2 \)
આ મુક્તમૂલક ઓછો સ્થાયી હોય છે કારણ કે તેની પાસે માત્ર એક જ \( \alpha \)-હાઇડ્રોજન હોય છે જે અતિસંયુગ્મન (hyperconjugation) માં ભાગ લે છે.
(B) તૃતીયક બ્યુટાઇલ મુક્તમૂલક (તૃતીયક પ્રકારનો)
\( \text{CH}_3 - \underset{\text{CH}_3}{\overset{\text{CH}_3}{|}} - \dot{\text{C}} \)
આ મુક્તમૂલક વધુ સ્થાયી હોય છે કારણ કે તેની પાસે નવ \( \alpha \)-હાઇડ્રોજન હોય છે જે અતિસંયુગ્મન દ્વારા સ્થિરતા પૂરી પાડે છે.
In simple words: When 2-methylpropane undergoes monochlorination, it forms two types of free radicals. The tertiary butyl radical is more stable than the isopropyl radical because it has more neighboring hydrogens (alpha-hydrogens) that help to stabilize it through a process called hyperconjugation.

Exam Tip: Remember that tertiary free radicals are generally more stable than secondary, which are more stable than primary, due to hyperconjugation and inductive effects from alkyl groups. Identify the types of radicals formed and count the alpha-hydrogens to determine stability.

 

Question 17. એક પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડની વુર્ટઝ પ્રક્રિયાથી C₈H₁₈ આણ્વીયસૂત્ર ધરાવતી એક માત્ર નીપજ મળે છે. આ આલ્બેનના મોનોબ્રોમિનેશનથી મળતી નીપજ પૈકી તે એક તૃતીયક બ્રોમાઇડ સમઘટક આપે છે. આલ્કેન અને તૃતીયક બ્રોમાઇડના બંધારણ લખો.
Answer:
જો એક પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ (A) વુર્ટઝ પ્રક્રિયા દ્વારા એકમાત્ર C₈H₁₈ આલ્કેન બનાવે છે, તો હેલાઇડ સપ્રમાણ હોવો જોઈએ. C₈H₁₈ એ 2,5-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન છે.
આલ્કાઇલ હેલાઇડ (A)નું બંધારણ \( \text{C}_4\text{H}_9\text{Br} \) છે. શક્ય બંધારણો નીચે મુજબ છે:

આલ્કેન (X) 2,5-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન છે, અને તેનું મોનોબ્રોમિનેશન માત્ર એક તૃતીયક બ્રોમાઇડ આપે છે.
આલ્કેનનું બંધારણ: \( \text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_3 \) (2,5-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન)
તૃતીયક બ્રોમાઇડનું બંધારણ: \( \text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)(\text{Br})-\text{CH}_3 \) (2-બ્રોમો-2,5-ડાયમિથાઇલહેક્ઝેન)
In simple words: We start with a specific primary alkyl bromide. When this bromide undergoes the Wurtz reaction, it forms a single alkane with 8 carbons, which is 2,5-dimethylhexane. Then, if we add just one bromine to this alkane, it creates only one tertiary bromide product. This tertiary bromide is 2-bromo-2,5-dimethylhexane.

Exam Tip: For Wurtz reactions, remember that symmetrical alkanes are formed when a single alkyl halide is used. For monobromination, identify all unique hydrogen positions (1°, 2°, 3°) and consider their relative reactivity to predict major products. Tertiary hydrogens are most reactive to bromination.

 

Question 18. નીચેની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતી વલય પ્રણાલી એરોમેટિક હોય છે : (i) સંયુગ્મિત \( \text{π} \)-બંધ ધરાવતી સમતલીય વલય પ્રણાલી (ii) વલયમાં રહેલા ત્તે ઇલેક્ટ્રોનનું સંપૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ એટલે કે વલયમાં રહેલા દરેક પાસે અસંસ્કૃત p-કક્ષક + 2) n ઇલેક્ટ્રૉનની હાજરી (જ્યાં n = 0, 1, 2, ક્ષુકેલનો નિયમ] ૭૫વુંગા નાહતાને આધારે નીચના સંયોજનોનું ઍરોમેટિક અને બિનઍરોમૅટિકમાં વર્ગીકરણ કરો :
Answer: હ્યુકેલના નિયમ મુજબ, એરોમેટિકતા માટે નીચેની શરતો પૂરી કરવી જોઈએ: (i) સંયોજન ચક્રીય અને સમતલિય હોવું જોઈએ. (ii) વલયમાં \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોનનું સંપૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ હોવું જોઈએ. (iii) વલયમાં (4n+2) \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન હાજર હોવા જોઈએ, જ્યાં n = 0, 1, 2... નીચે આપેલા સંયોજનોનું વર્ગીકરણ આ નિયમો પર આધારિત છે:

In simple words: To be called "aromatic", a molecule needs to be a flat, closed ring, have all its π-electrons spread out perfectly (delocalized), and have a specific number of π-electrons following Hückel's rule (4n+2). We checked each molecule against these three rules to decide if it was aromatic or not.

Exam Tip: Always check all three conditions for aromaticity: cyclic, planar (all ring atoms sp² or sp-hybridized for delocalization), and (4n+2) π-electrons. If any one condition fails, the compound is not aromatic.

 

Question 19. નીચેનાં પૈકી કયાં સંયોજનો હુકેલના નિયમ પ્રમાણે એરોમેટિક છે ?
Answer:
(A) ઍરોમેટિક નથી. તેના કોઈપણ ચક્રમાં એકાંતરીય \( \text{π} \) બંધ નથી. ત્રણેય \( \text{π} \) બંધ અલગ છે, તેથી તે એરોમેટિક નથી.

(B) ઍરોમેટિક છે.
(i) સમતલીયતા છે.
(ii) બધા \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન વિસ્થાનીકૃત છે.
(iii) બે \( \text{π} \) બંધના ચાર અને N પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ (બે ઇલેક્ટ્રૉન) મળીને કુલ છ \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન છે. હ્યુકેલના નિયમ (4n+2)નું પાલન થાય છે, જ્યાં n = 1 છે.

(C) ઍરોમેટિક નથી. આમાં sp³ કાર્બન છે, તેથી તે સમતલીય નથી અને હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરતું નથી.

(D) ઍરોમેટિક છે. તેના બે ચક્રીય રચનામાંથી એક એરોમેટિકતા ધરાવે છે.
ચક્રીય રચના Aમાં:
(i) સમતલીયતા છે.
(ii) ચક્ર (A)માં બધા \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન પૂર્ણ રીતે વિસ્થાનીકૃત છે.
(iii) સંયોજનમાં કુલ 5 દ્વિબંધના 10 \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન છે. ચક્ર Aમાં ત્રણ દ્વિબંધના છ \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન છે, જે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે છે.

(E) ઍરોમેટિક છે.
(i) સમતલીયતા છે.
(ii) ચક્રમાંના બધા છ ઇલેક્ટ્રૉન પૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ છે.
(iii) ચક્ર Aમાં ત્રણ \( \text{π} \) બંધના છ \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન છે, n = 1 લેતાં હ્યુકેલના નિયમનું પાલન થાય છે.

(F) ઍરોમેટિક છે.
(i) બધા sp² કાર્બન હોવાથી સમતલીયતા છે.
(ii) 7 \( \text{π} \) બંધ એકાંતરીય સ્થાને છે અને તેના કારણે બધા \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉનનું પૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ છે.
(iii) (4n+2) \( \text{π} \) ઇલેક્ટ્રૉન (n=3.5) નિયમનું પાલન થતું નથી, પરંતુ તે બેન્ઝેનોઈડ સિસ્ટમ છે અને તે એરોમેટિક છે.
In simple words: We checked six different molecules to see if they follow Hückel's rule for being aromatic. Molecules (B), (D), (E), and (F) are aromatic because they are flat rings, their π-electrons are spread out (delocalized), and they have a (4n+2) count of π-electrons. Molecules (A) and (C) are not aromatic because they fail one or more of these rules, like not being flat or having the wrong number of π-electrons.

Exam Tip: For complex cyclic systems, remember to consider the overall delocalization and planarity of the ring. Sometimes, non-benzenoid systems can also be aromatic if they follow Hückel's rule, while benzenoid systems always are.

 

Question 20. ઇથેનોલ (C₂H₅OH)થી શરૂ કરી ઇથાઇલ હાઇડ્રોજનસલ્ફેટ (CH3CH2 – OSO2 – OH) બનાવવાના માર્ગ સૂચવો.
Answer: ઇથેનોલ \( (\text{CH}_3\text{CH}_2 - \text{OH}) \) માંથી ઇથાઇલ હાઇડ્રોજનસલ્ફેટ \( (\text{CH}_3\text{CH}_2 - \text{OSO}_2 - \text{OH}) \) બનાવવાની પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે:
તબક્કો - (I) : આલ્કોહોલનું પ્રોટોનેશન અને કાર્બોકેટાયનનું બનવું
સૌપ્રથમ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ \( (\text{H}_2\text{SO}_4) \) પ્રોટોન \( (\text{H}^+) \) મુક્ત કરે છે:
\( \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{H}^+ + \text{ŌSO}_2\text{OH} \)
પછી ઇથેનોલનો હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ પ્રોટોનિત થાય છે, જેનાથી એક સારો છોડનાર સમૂહ \( (\text{H}_2\text{O}) \) બને છે:
\( \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{O} – \text{H} + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{OH}_2^+ \)
પછી, પાણીનો અણુ દૂર થાય છે અને ઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન બને છે:
\( \text{CH}_3 – \text{CH}_2 – \text{OH}_2^+ \rightarrow \text{CH}_3 – \text{CH}_2^+ + \text{H}_2\text{O} \)
તબક્કો - (II) : કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકનો હુમલો
બનેલો ઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન કેન્દ્રાનુરાગી \( (\text{HŌ}-\text{SO}_2 - \text{Ō}) \) પર હુમલો કરે છે, જેનાથી ઇથાઇલ હાઇડ્રોજનસલ્ફેટ બને છે:
\( \text{HŌ}-\text{SO}_2 - \text{Ō} + \text{CH}_3-\text{CH}_2^+ \rightarrow \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{O}-\text{SO}_2-\text{OH} \)
આ રીતે ઇથાઇલ હાઇડ્રોજનસલ્ફેટ મેળવી શકાય છે.
In simple words: To make ethyl hydrogen sulfate from ethanol, we first add a proton (H+) from sulfuric acid to the ethanol molecule. This makes it easier for a water molecule to leave, forming an ethyl carbocation. Then, a negatively charged part of the sulfuric acid (bisulfate ion) attacks this carbocation, creating ethyl hydrogen sulfate.

Exam Tip: Remember that alcohol protonation is a key first step in many reactions because it converts a poor leaving group (-OH) into a good one (-OH2+). This is crucial for subsequent formation of carbocations and attack by nucleophiles or bases.

 

Question 1. નીચેના કેટલાંક પ્રશ્નોમાં ડાબી બાજુની કોલમનો એક વિકલ્પ જમણી બાજુની કોલમના એક અથવા એકથી વધુ વિકલ્પો સાથે સંલગ્ન હોઈ શકે છે. કૉલમ – Iમાં આપેલ પ્રક્રિયકની CH3 – CH = CH₂ સાથેની પ્રક્રિયાથી મળતી નીપજ કોલમ – IIમાં આપેલ છે. કૉલમ – I અને કૉલમ-IIને સાચી રીતે જોડો .
Answer:
(A) \( \text{O}_3/\text{Zn} + \text{H}_2\text{O} \) સાથેની પ્રક્રિયા (ઓઝોનોલીસિસ) પ્રોપીનને ઍસિટાલ્ડિહાઇડ \( (\text{CH}_3\text{CHO}) \) અને ફૉર્માલ્ડિહાઇડ \( (\text{HCHO}) \) માં રૂપાંતરિત કરે છે.
(B) \( \text{KMnO}_4/\text{H}^+ \) સાથેની પ્રક્રિયા (પ્રબળ ઓક્સિડેશન) પ્રોપીનને ઍસેટિક ઍસિડ \( (\text{CH}_3\text{COOH}) \) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ \( (\text{CO}_2) \) માં રૂપાંતરિત કરે છે.
(C) ઠંડા અને મંદ \( \text{KMnO}_4/\text{OH}^- \) સાથેની પ્રક્રિયા (બેર કસોટી) પ્રોપીનને પ્રોપેન-1,2-ડાયોલ \( (\text{CH}_3\text{CH}(\text{OH})\text{CH}_2\text{OH}) \) માં રૂપાંતરિત કરે છે.
(D) \( \text{H}_2\text{O}/\text{H}^+ \) સાથેની પ્રક્રિયા (હાઇડ્રેશન) માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ પ્રોપીનને પ્રોપેન-2-ઓલ \( (\text{CH}_3\text{CH}(\text{OH})\text{CH}_3) \) માં રૂપાંતરિત કરે છે.
(E) \( \text{B}_2\text{H}_6/\text{NaOH} \) અને \( \text{H}_2\text{O}_2 \) સાથેની પ્રક્રિયા (હાઇડ્રોબોરેશન-ઓક્સિડેશન) એન્ટિ-માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ પ્રોપીનને પ્રોપેન-1-ઓલ \( (\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}) \) માં રૂપાંતરિત કરે છે.

In simple words: This question asks us to match different reactions of propene with their resulting products. For example, ozonolysis of propene gives acetaldehyde and formaldehyde. Strong oxidation with potassium permanganate gives acetic acid and carbon dioxide. Mild oxidation gives propane-1,2-diol. Hydration gives propan-2-ol, and hydroboration-oxidation gives propan-1-ol.

Exam Tip: For alkene reactions, pay attention to the specific reagents. Ozonolysis cleaves the double bond. KMnO4 can be mild (diol formation) or strong (cleavage). Hydration (acid-catalyzed) follows Markovnikov's rule, while hydroboration-oxidation follows anti-Markovnikov's rule for water addition.

 

Question 2. કૉલમ – ।માં આપેલ હાઇડ્રોકાર્બનને કૉલમ – IIમાં આપેલ તેમના ઉત્કલનબિંદુ સાથે યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer: આલ્કેનના સમઘટકોના ઉત્કલનબિંદુ કાર્બન શૃંખલાના શાખાકરણ સાથે ઘટે છે. શાખાઓ વધે તેમ ગોળાકાર આકાર વધે છે અને સંપર્ક સપાટી ઘટે છે, જેનાથી વાન્ ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો નબળા પડે છે, અને ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે.
(A) n-પેન્ટેન \( (\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3) \) : રેખીય શૃંખલા હોવાથી મહત્તમ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે છે.
(B) આઇસોપેન્ટેન \( (\text{CH}_3\text{CH}(\text{CH}_3)\text{CH}_2\text{CH}_3) \) : એક શાખા ધરાવે છે, તેથી n-પેન્ટેન કરતાં ઓછું ઉત્કલનબિંદુ.
(C) નિયોપેન્ટેન \( (\text{H}_3\text{C}-\text{C}(\text{CH}_3)_2-\text{CH}_3) \) : બે શાખા ધરાવે છે અને સૌથી ગોળાકાર હોવાથી લઘુતમ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે છે.

ઉત્કલનબિંદુ ક્રમશઃ ઘટે છે: n-પેન્ટેન > આઇસોપેન્ટેન > નિયોપેન્ટેન. તેથી, (A) – 2, (B) – 3, (C) – 1 એ સાચું જોડાણ છે.
In simple words: We are matching different pentane isomers to their boiling points. The more branches an alkane has, the lower its boiling point will be because the molecule becomes more spherical, reducing its surface area for intermolecular forces. So, n-pentane has the highest boiling point, followed by isopentane, and then neopentane has the lowest.

Exam Tip: Remember the general trend: increased branching in alkane isomers leads to a decrease in boiling point due to reduced surface area and weaker van der Waals forces. Straight-chain isomers have the highest boiling points.

 

Question 3. કૉલમ – । માં આપેલ પ્રક્રિયકોમાંથી બનતી નીપજને કૉલમ – ॥ માં દર્શાવેલ નીપજ સાથે યોગ્ય રીતે જોડો
Answer:
(A) બેન્ઝિન \( (\text{C}_6\text{H}_6) \) માં ક્લોરિન \( (\text{Cl}_2) \) અને નિર્જળ \( \text{AlCl}_3 \) ઉમેરવાથી ક્લોરોબેન્ઝિન \( (\text{C}_6\text{H}_5\text{Cl}) \) બને છે. (ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ હેલોજીનેશન)
(B) બેન્ઝિન \( (\text{C}_6\text{H}_6) \) માં \( \text{CH}_3\text{Cl} \) અને નિર્જળ \( \text{AlCl}_3 \) ઉમેરવાથી ટોલ્યુઇન \( (\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3) \) બને છે. (ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ આલ્કાઇલેશન)
(C) બેન્ઝિન \( (\text{C}_6\text{H}_6) \) માં \( \text{CH}_3\text{COCl} \) અને નિર્જળ \( \text{AlCl}_3 \) ઉમેરવાથી એસિટોફિનોન (મિથાઇલ ફિનાઇલ કીટોન) \( (\text{C}_6\text{H}_5\text{COCH}_3) \) બને છે. (ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ એસાઈલેશન)
(D) ટોલ્યુઇન \( (\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3) \) ને \( \text{KMnO}_4/\text{NaOH} \) સાથે ગરમ કરવાથી બેન્ઝોઇક ઍસિડ \( (\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH}) \) બને છે. (સાઇડ ચેઇન ઓક્સિડેશન)

ઉપરના જોડાણ મુજબ, (A) – 4, (B) – 3, (C) – 2, (D) – 1 એ સાચો વિકલ્પ છે.
In simple words: This question asks us to match starting materials and reagents with the products they form. For example, adding chlorine to benzene with aluminum chloride gives chlorobenzene. Adding methyl chloride to benzene gives toluene. Adding acetyl chloride to benzene gives acetophenone. Oxidizing toluene with potassium permanganate gives benzoic acid.

Exam Tip: Familiarize yourself with common electrophilic aromatic substitution reactions like Friedel-Crafts alkylation, acylation, and halogenation. Also, remember the vigorous oxidation of alkyl side chains on benzene rings to carboxylic acids, which converts the alkyl group to a carboxyl group.

 

Question 4. કોલમ – । માં આપેલ પ્રક્રિયાના કોલમ – II માં આપેલ પ્રક્રિયાના પ્રકાર સાથે યોગ્ય રીતે જોડો :
Answer:
(A) \( \text{CH}_2 = \text{CH}_2 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}^+} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \) (ઇથીનનું ઇથેનોલમાં હાઇડ્રેશન): આ પ્રક્રિયામાં પાણીનો અણુ દ્વિબંધ પર ઉમેરાય છે, તેથી આ એક હાઇડ્રેશન પ્રક્રિયા છે.
(B) \( \text{CH}_2 = \text{CH}_2 + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{Pd}} \text{CH}_3-\text{CH}_3 \) (ઇથીનનું ઇથેનમાં હાઇડ્રોજીનેશન): આ પ્રક્રિયામાં હાઇડ્રોજનનો અણુ દ્વિબંધ પર ઉમેરાય છે, તેથી આ એક હાઇડ્રોજીનેશન પ્રક્રિયા છે.
(C) \( \text{CH}_2 = \text{CH}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{Cl}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{Cl} \) (ઇથીનનું 1,2-ડાયક્લોરોઇથેનમાં હેલોજીનેશન): આ પ્રક્રિયામાં ક્લોરિનનો અણુ દ્વિબંધ પર ઉમેરાય છે, તેથી આ એક હેલોજીનેશન પ્રક્રિયા છે.
(D) \( 3\text{HC} \equiv \text{CH} \xrightarrow{\text{Cu નળી / } \Delta} \text{C}_6\text{H}_6 \) (ઇથાઇનનું બેન્ઝિનમાં બહુલીકરણ): આ પ્રક્રિયામાં ત્રણ ઇથાઇન અણુઓ જોડાઈને બેન્ઝિનનો એક અણુ બનાવે છે, તેથી આ એક બહુલીકરણ પ્રક્રિયા છે.

આ જોડાણ મુજબ, (A) – 4, (B) – 1, (C) – 2, (D) – 3 એ સાચો વિકલ્પ છે.
In simple words: This question asks us to match chemical reactions with their type. Adding water to ethene is hydration. Adding hydrogen to ethene is hydrogenation. Adding chlorine to ethene is halogenation. Finally, combining three ethyne molecules to form benzene is polymerization.

Exam Tip: Understand the basic types of organic reactions: addition (something adds across a double/triple bond), elimination (something is removed to form a double/triple bond), substitution (one group replaces another), and polymerization (small molecules combine to form large ones). This will help in classifying reactions.

 

Question 1. વિધાન (A) : સાઇક્લોઓક્ટાટેટ્રાઇન સંયોજન નીચે મુજબનું બંધારણ ધરાવે છે : તે વલય અને યુગ્મિત 8 ઇલેક્ટ્રોન પ્રણાલી ધરાવે છે, પરંતુ તે એરોમેટિક સંયોજન નથી. કારણ (R) : (4n + 2m) ઇલેકટ્રૉન નિયમનું પાલન થતું નથી અને વલય સમતલ જવાબ (A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે સમતલીય અથ?
Answer:
વિધાન (A) સાચું છે: સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાઇન (COT) એક ચક્રીય, યુગ્મિત \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન પ્રણાલી ધરાવે છે જેમાં 8 \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. પરંતુ, તે એરોમેટિક સંયોજન નથી.
કારણ (R) સાચું છે: COT હ્યુકેલના નિયમ (4n+2) \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોનનું પાલન કરતું નથી (તેમાં 8 \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન છે, જે 4n \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન સિસ્ટમ છે, n=2). ઉપરાંત, તેનું વલય સમતલિય નથી. તે "ટબ" આકાર ધરાવે છે, જે તેને સમતલીયતા ગુમાવે છે.
આમ, (A) અને (R) બંને સાચાં છે અને (R) એ (A)ની સાચી સમજૂતી આપે છે.
એરોમેટિકતા માટેની આવશ્યકતાઓ:
(i) સંયોજન ચક્રીય અને સમતલિય હોવું જોઈએ. COT ચક્રીય છે પરંતુ સમતલિય નથી.
(ii) \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોનનું સંપૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ હોવું જોઈએ. સમતલિયતાના અભાવે, COTમાં \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોનનું સંપૂર્ણ વિસ્થાનીકરણ થતું નથી.
(iii) (4n+2) \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ. COTમાં 8 \( \text{π} \)-ઇલેક્ટ્રોન છે, જે 4n શ્રેણીમાં આવે છે, (4n+2)માં નહીં.
In simple words: The statement says cyclooctatetraene is not aromatic even though it has a ring and 8 pi electrons. This is true because the reason explains that it doesn't follow Hückel's rule (4n+2 pi electrons) and also, its ring is not flat; it's shaped like a tub. Both these reasons correctly explain why it's not aromatic.

Exam Tip: For aromaticity, both Hückel's rule (4n+2 π-electrons) AND planarity are critical. A molecule that has 4n π-electrons (like cyclooctatetraene with 8 π-electrons) is typically anti-aromatic if planar, but if it avoids planarity (like COT adopting a tub shape), it becomes non-aromatic to escape anti-aromatic destabilization.

 

Question 2. વિધાન (A) : ટોલ્યુઇનની ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ મિથાઇલેશન પ્રક્રિયાથી o- અને p-ઝાયલિન આપે છે. કારણ (R) : બેન્ઝિન વલય સાથે બંધિત -CH3 સમૂહ 0- અને p-સ્થાને ઇલેક્ટ્રોન ધનતા વધારે છે.
Answer:
વિધાન (A) સાચું છે: ટોલ્યુઇનની ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ મિથાઇલેશન પ્રક્રિયા (એટલે ​​કે, ટોલ્યુઇન સાથે \( \text{CH}_3\text{Cl} \) અને \( \text{AlCl}_3 \) ની પ્રક્રિયા) o-ઝાયલિન અને p-ઝાયલિનનું મિશ્રણ આપે છે.
કારણ (R) સાચું છે: બેન્ઝિન વલય સાથે જોડાયેલ -CH3 (મિથાઇલ) સમૂહ, પ્રેરક અસર (+I) અને હાઇપરકોન્જુગેશન (hyperconjugation) દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન પ્રદાન કરે છે. આનાથી ઓર્થો (o-) અને પેરા (p-) સ્થાનો પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધે છે.
આમ, (A) અને (R) બંને સાચાં છે અને (R) એ (A)ની સાચી સમજૂતી આપે છે. મિથાઇલ સમૂહ ઓર્થો-પેરા નિર્દેશક અને સક્રિયકારી સમૂહ છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રક્રિયકો ઓર્થો અને પેરા સ્થાનો પર હુમલો કરે છે.
In simple words: The statement says that Friedel-Crafts methylation of toluene gives o- and p-xylene, which is true. The reason given is that the -CH3 group on the benzene ring pushes electron density to the ortho and para positions. This reason is also true and it correctly explains why the new methyl group attaches at those specific positions, making the overall assertion correct.

Exam Tip: For electrophilic aromatic substitution reactions, always remember the directing and activating/deactivating effects of substituents. Alkyl groups (-CH3) are ortho/para directors and activating groups, making the ring more reactive and directing new substituents to ortho and para positions.

 

Question 3. વિધાન (A) : બેઝિનની નાઇટ્રિક એસિડ સાથેની નાઇટ્રેશન પ્રક્રિયામાં સાંદ્ર સલ્ફયુરિક એસિડના ઉપયોગની જરૂર પડે છે. કારણ (R) : સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડના મિશ્રણથી ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી NO× ઉદ્ભવે છે.
Answer:
વિધાન (A) સાચું છે: બેન્ઝિનના નાઇટ્રેશનમાં સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડ સાથે સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડનો ઉપયોગ જરૂરી છે.
કારણ (R) સાચું છે: સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને નાઇટ્રોનિયમ આયન \( (\text{NO}_2^+) \) ઉત્પન્ન કરે છે, જે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રક્રિયક તરીકે કામ કરે છે.
\( \text{HNO}_3 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{NO}_2^+ + 2\text{HSO}_4^- + \text{H}_3\text{O}^+ \)
આથી, (A) અને (R) બંને સાચાં છે અને (R) એ (A)ની સાચી સમજૂતી આપે છે.
In simple words: The statement says that benzene nitration needs concentrated sulfuric acid, and this is true. The reason explains that concentrated sulfuric and nitric acids together create the NO2+ electrophile, which is also true. Since the reason correctly explains why sulfuric acid is needed (to make the active species), both parts are correct, and the reason is the right explanation.

Exam Tip: In electrophilic aromatic substitution, the role of strong acids like H2SO4 is often to generate a highly reactive electrophile from a weaker one. For nitration, this generation of \( \text{NO}_2^+ \) is essential for the reaction to proceed efficiently.

 

Question 4. વિધાન (A) : પેન્ટેનનાં સમઘટકો પૈકી 2, 2-ડાયમિથાઇલ પ્રોપેનનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ હોય છે. કારણ (R) : શાખીય શૃંખલાની ઉત્કલનબિંદુ પર કોઈ અસર થતી નથી.
Answer:
વિધાન (A) ખોટું છે: પેન્ટેનના સમઘટકોમાં, n-પેન્ટેનનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ હોય છે, જ્યારે 2,2-ડાયમિથાઇલપ્રોપેન (નિયોપેન્ટેન)નું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઓછું હોય છે.
ઉત્કલનબિંદુનો ક્રમ: n-પેન્ટેન (309 K) > આઇસોપેન્ટેન (301 K) > નિયોપેન્ટેન (282.5 K).
કારણ (R) ખોટું છે: શાખીય શૃંખલા ઉત્કલનબિંદુ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. શાખાકરણ વધવાથી આલ્કેનનો આકાર વધુ ગોળાકાર બને છે, જેનાથી સંપર્ક સપાટી ઘટે છે અને વાન્ ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો નબળા પડે છે, પરિણામે ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે.
આમ, (A) અને (R) બંને ખોટાં છે.
In simple words: The statement says that 2,2-dimethylpropane has the highest boiling point among pentane isomers, which is wrong. The reason says branching has no effect on boiling point, which is also wrong. Both the statement and the reason are incorrect because branching actually lowers the boiling point, making straight-chain alkanes boil at higher temperatures.

Exam Tip: Remember the relationship between branching and boiling point for alkane isomers: more branching leads to a more compact, spherical molecule, reducing surface area for intermolecular forces and thus lowering the boiling point. The longest, straightest chain will have the highest boiling point.

 

Question 1. એક આલ્કાઇલ હેલાઇલ C₅H₁₁Br (A)ની ઇથેનોલિક KOH સાથેની પ્રક્રિયાથી આલ્કીન સંયોજન (B) આપે છે. જેની Br₂ સાથેની પ્રક્રિયાથી સંયોજન (C) મળે છે. જેની ડીહાઇડ્રોબ્રોમિનેશન પ્રક્રિયાથી આલ્કાઇન સંયોજન (D) આપે છે. એક મોલ (D)ની પ્રવાહી NH₃ માં Na ધાતુ સાથેની પ્રક્રિયાથી એક મોલ (D)નો સોડિયમ ક્ષાર અને અડધો મોલ હાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે. (D)ની સંપૂર્ણ હાઇડ્રોજીનેશન પ્રક્રિયાથી સરળ શૃંખલા ધરાવતો આલ્કેન મળે છે. (A), (B), (C) અને (D)ને ઓળખો. આમાં સંળાયેલ પ્રક્રિયાઓ લખો.
Answer:
આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, આપણે પ્રતિક્રિયાઓના ક્રમને ઉલટાવીશું.
1. (D)ની સંપૂર્ણ હાઇડ્રોજીનેશન પ્રક્રિયાથી સરળ શૃંખલા ધરાવતો આલ્કેન મળે છે.
આલ્કેન C₅H₁₂ છે, અને સરળ શૃંખલાવાળો આલ્કેન n-પેન્ટેન \( (\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3) \) છે.
2. તેથી, (D) એ n-પેન્ટાઇન હોવું જોઈએ, કારણ કે તેના હાઇડ્રોજીનેશનથી n-પેન્ટેન બને છે.
કારણ કે (D) એક મોલ સોડિયમ ક્ષાર અને અડધો મોલ હાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે, તે એક ટર્મિનલ આલ્કાઇન હોવો જોઈએ.
તેથી, (D) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{C} \equiv \text{CH} \) (પેન્ટ-1-આઇન) છે.
3. (C) માંથી ડીહાઇડ્રોબ્રોમિનેશન દ્વારા (D) બને છે.
(C) એ ડાયહેલાઇડ \( \text{C}_5\text{H}_{10}\text{Br}_2 \) હોવો જોઈએ, જેમાંથી ડીહાઇડ્રોબ્રોમિનેશન (બે HBr ના અણુઓનું દૂર થવું) દ્વારા પેન્ટ-1-આઇન બને છે.
(C) નું બંધારણ: \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHBrCH}_2\text{Br} \) (1,2-ડાયબ્રોમોપેન્ટેન) અથવા \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHBr}_2 \) (1,1-ડાયબ્રોમોપેન્ટેન). ડીહાઇડ્રોબ્રોમિનેશન માટે 1,2-ડાયબ્રોમોપેન્ટેન વધુ યોગ્ય છે.
4. (B) ની Br₂ સાથેની પ્રક્રિયાથી (C) મળે છે.
(B) એ આલ્કીન \( \text{C}_5\text{H}_{10} \) હોવો જોઈએ. Br₂ ના ઉમેરાથી 1,2-ડાયબ્રોમોપેન્ટેન (C) મળે છે.
તેથી, (B) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2 \) (પેન્ટ-1-ઇન) છે.
5. (A) ની ઇથેનોલિક KOH સાથેની પ્રક્રિયાથી (B) મળે છે.
(A) એ આલ્કાઇલ હેલાઇડ \( \text{C}_5\text{H}_{11}\text{Br} \) હોવો જોઈએ, જેનું ડીહાઇડ્રોહેલોજીનેશન (HBrનું દૂર થવું) દ્વારા પેન્ટ-1-ઇન (B) બને છે.
તેથી, (A) \( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Br} \) (1-બ્રોમોપેન્ટેન) છે.

પ્રક્રિયાઓ:
પગલું 1: (A) થી (B) - ડીહાઇડ્રોહેલોજીનેશન (Elimination reaction)
\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Br} \xrightarrow{\text{KOH (alcoholic)}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2 + \text{HBr} \)
(A) 1-બ્રોમોપેન્ટેન \( \rightarrow \) (B) પેન્ટ-1-ઇન

પગલું 2: (B) થી (C) - બ્રોમિનેશન (Addition reaction)
\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}=\text{CH}_2 + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{CCl}_4} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHBrCH}_2\text{Br} \)
(B) પેન્ટ-1-ઇન \( \rightarrow \) (C) 1,2-ડાયબ્રોમોપેન્ટેન

પગલું 3: (C) થી (D) - ડીહાઇડ્રોબ્રોમિનેશન (Elimination reaction)
\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHBrCH}_2\text{Br} \xrightarrow{\text{Alcoholic KOH}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{C}\equiv\text{CH} + 2\text{HBr} \)
(C) 1,2-ડાયબ્રોમોપેન્ટેન \( \rightarrow \) (D) પેન્ટ-1-આઇન

પગલું 4: (D) ની Na સાથે પ્રવાહી NH₃ માં પ્રક્રિયા (Acetylide formation)
\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{C}\equiv\text{CH} + \text{Na} \xrightarrow{\text{Liquid NH}_3} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{C}\equiv\text{C}^-\text{Na}^+ + \frac{1}{2}\text{H}_2 \)
(D) પેન્ટ-1-આઇન \( \rightarrow \) સોડિયમ પેન્ટાઇલ એસિટિલાઇડ

પગલું 5: (D) નું સંપૂર્ણ હાઇડ્રોજીનેશન (Addition reaction)
\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{C}\equiv\text{CH} + 2\text{H}_2 \xrightarrow{\text{Catalyst}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 \)
(D) પેન્ટ-1-આઇન \( \rightarrow \) n-પેન્ટેન
In simple words: We are figuring out four unknown compounds (A, B, C, D) in a reaction sequence. We started by knowing that (D) forms a straight-chain pentane when fully hydrogenated and reacts with sodium in liquid ammonia to form a sodium salt. This told us (D) is pent-1-yne. Working backward, (C) is 1,2-dibromopentane, (B) is pent-1-ene, and (A) is 1-bromopentane. The steps involve elimination, addition, and further elimination reactions, leading to the final products.

Exam Tip: For synthesis problems, work backward from the final known product. Pay attention to the reagents: alcoholic KOH for dehydrohalogenation, Br2 for halogenation of alkenes, and Na in liquid NH3 for terminal alkynes. Remember that hydrogenation of alkynes leads to alkanes.

 

Question 3. એક અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન (A)માં બે મોલ \( \text{H}_2 \) ઉમેરાઈ શકે છે. (A)ના રિડકિટવ ઓઝોનોલીસિસથી બ્યુટેન-1, 4-ડાયલ, ઇથેનાલ અને પ્રોપેનોન મળે છે. (A)નું બંધારણ અને IUPAC નામ આપો. આમાં સંકળાયેલ પ્રક્રિયાઓ સમજાવો.
Answer:
(અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન) \( \xrightarrow{+\text{H}_2} \) (યોગશીલ નીપજ)

રિડક્ટિવ ઓઝોનીકરણથી આપણને બ્યુટેન-1,4-ડાયલ, પ્રોપેનોન અને ઇથેનાલ મળે છે. આથી, આપણે ધારી શકીએ કે અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન (A) નું બંધારણ નીચે પ્રમાણે હશે:

\( \text{CHO} - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{CHO} \)
(X) બ્યુટેન – 1-4 ડાયલ
\( + \text{CH}_3 \text{COCH}_3 \)
(Y) પ્રોપેનોન
\( + \text{CH}_3 \text{CHO} \)
(Z) ઇથેનાલ

આ નીપજો બનવા માટે (A) નું બંધારણ નીચે મુજબ હોવું જોઈએ:

આ સંયોજનનું IUPAC નામ 2-મિથાઇલ-ઓક્ટા-2, 6-ડાઈન છે.

Exam Tip: For ozonolysis questions, identify the carbonyl products first. Then, mentally remove the oxygen atoms from the carbonyls and reconnect the carbon atoms where the oxygens were to deduce the original alkene structure. Remember to correctly apply IUPAC naming rules for dienes and substituted hydrocarbons.

 

Question 4. પેરૉક્સાઇડની હાજરીમાં પ્રોપીનની HBr સાથેની યોગશીલ પ્રક્રિયા પ્રતિમાર્કોવનીકોવ નિયમને અનુસરે છે. આ અસર HCl અને HI સાથેની યોગશીલ પ્રક્રિયામાં જોવા મળતી નથી. સમજાવો.
Answer:
પેરૉક્સાઇડની હાજરીમાં પ્રોપીન સાથે HCl અને HI ની પ્રક્રિયા થતી નથી, અને તેનું કારણ નીચે મુજબ છે:
(i) \( \text{H} - \text{Cl} \) બંધ \( 430.5 \, \text{kJ mol}^{-1} \) છે, જે \( \text{H} - \text{Br} \) બંધ (\( 363.7 \, \text{kJ mol}^{-1} \)) કરતાં વધુ મજબૂત છે. આથી, \( \text{H} - \text{Cl} \) બંધનું વિભાજન (\( \text{C}_6 \text{H}_5 \dot{\text{C}} \) વડે) મુશ્કેલ બને છે.
(ii) \( \text{H} - \text{I} \) બંધ \( 298.8 \, \text{kJ mol}^{-1} \) નિર્બળ છે. આથી, બનતા આયોડિન મુક્તમૂલકો દ્વિબંધના \( \pi \) બંધને તોડવાને બદલે ઝડપથી એકબીજા સાથે જોડાઈને આયોડિન અણુમાં ફેરવાઈ જાય છે.
In simple words: When propene reacts with HBr in peroxide, it follows a special anti-Markovnikov rule. But this special rule doesn't work for HCl or HI. HCl's bond is too strong, so it doesn't break easily. HI's bond is too weak, so the iodine radicals just combine with each other instead of reacting with propene.

Exam Tip: Remember that the peroxide effect (anti-Markovnikov's rule) is specific to HBr because of the optimal bond strengths involved in the free radical mechanism. HCl's H-Cl bond is too strong, and HI's H-I bond is too weak to participate effectively in the radical chain propagation steps.

 

Question 1. વિધાન (A) : સાઇક્લોઓક્ટાટેટ્રાઇન સંયોજન નીચે મુજબનું બંધારણ ધરાવે છે :

તે વલય અને યુગ્મિત 8 ઇલેક્ટ્રોન પ્રણાલી ધરાવે છે, પરંતુ તે એરોમેટિક સંયોજન નથી.
કારણ (R) : \( (4n + 2)\pi \) ઇલેક્ટ્રૉન નિયમનું પાલન થતું નથી અને વલય સમતલીય નથી.
(A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ Aની સાચી સમજૂતી આપતું નથી.
(C) A અને R બંને સાચાં નથી.
(D) A ખોટું છે જ્યારે R સાચું છે.
Answer: (A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
In simple words: Cyclooctatetraene has 8 pi electrons and a non-planar structure. It doesn't follow Hückel's rule, which states that for a compound to be aromatic, it must be planar and have \( (4n+2) \) pi electrons. Both assertion and reason are correct, and the reason correctly explains why the assertion is true.

Exam Tip: Always check Hückel's rule (4n+2 pi electrons) and planarity for aromaticity. A non-planar ring cannot achieve full delocalization of pi electrons, even if it has the correct electron count.

 

Question 2. વિધાન (A) : ટોલ્યુઇનની ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ્સ મિથાઇલેશન પ્રક્રિયાથી o- અને p-ઝાયલિન આપે છે.
કારણ (R) : બેન્ઝિન વલય સાથે બંધિત \( \text{-CH}_3 \) સમૂહ o- અને p-સ્થાને ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ Aની સાચી સમજૂતી આપતું નથી.
(C) A અને R બંને સાચાં નથી.
(D) A ખોટું છે જ્યારે R સાચું છે.
Answer: (A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
In simple words: When toluene undergoes Friedel-Crafts methylation, it produces ortho- and para-xylene because the methyl group on the benzene ring increases electron density at these positions, making them more reactive for electrophilic substitution. Both statements are accurate, and the reason explains the assertion correctly.

Exam Tip: Remember that alkyl groups (\( \text{-CH}_3 \)) are ortho- and para-directing activators in electrophilic aromatic substitution due to their electron-donating inductive and hyperconjugative effects.

 

Question 3. વિધાન (A) : બેઝિનની નાઇટ્રિક એસિડ સાથેની નાઇટ્રેશન પ્રક્રિયામાં સાંદ્ર સલ્ફયુરિક એસિડના ઉપયોગની જરૂર પડે છે.
કારણ (R) : સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડના મિશ્રણથી ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી \( \text{NO}_2^+ \) ઉદ્ભવે છે.
(A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ Aની સાચી સમજૂતી આપતું નથી.
(C) A અને R બંને સાચાં નથી.
(D) A ખોટું છે જ્યારે R સાચું છે.
Answer: (A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
In simple words: Concentrated sulfuric acid is required for the nitration of benzene with nitric acid because it helps generate the necessary electrophile, the nitronium ion \( (\text{NO}_2^+) \), from the nitric acid. Both the assertion and the reason are correct, and the reason accurately explains the assertion.

Exam Tip: Concentrated sulfuric acid acts as a catalyst and a dehydrating agent in nitration, facilitating the formation of the nitronium ion, which is the actual electrophile attacking the benzene ring.

 

Question 4. વિધાન (A) : પેન્ટેનનાં સમઘટકો પૈકી 2, 2-ડાયમિથાઇલ પ્રોપેનનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ હોય છે.
કારણ (R) : શાખીય શૃંખલાની ઉત્કલનબિંદુ પર કોઈ અસર થતી નથી.
(A) A અને R બંને સાચાં છે R એ Aની સાચી સમજૂતી આપે છે.
(B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ Aની સાચી સમજૂતી આપતું નથી.
(C) A અને R બંને સાચાં નથી.
(D) A ખોટું છે જ્યારે R સાચું છે.
Answer: (C) A અને R બંને સાચાં નથી.
In simple words: The assertion is wrong because branched isomers, like 2,2-dimethylpropane (neopentane), typically have lower boiling points than straight-chain isomers due to reduced surface area for intermolecular forces. The reason is also incorrect because branching significantly affects the boiling point. Therefore, both the assertion and the reason are false.

Exam Tip: Remember that increasing branching in alkanes generally leads to a decrease in boiling point because it reduces the surface area available for van der Waals forces, which are weaker in compact, spherical molecules.