Electronic Displacement in covalent bond Questions in Gujarati

(A) અતિસંયુગ્મન માટે અસંતૃપ્ત પ્રણાલી (જેમ કે દ્વિબંધ અથવા બેન્ઝીન વલય) અથવા કાર્બોકેટાયન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર ઓછામાં ઓછો એક $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોવો જરૂરી છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં:
$A$) $C_6H_5-C(CH_3)_3$: $\alpha$-કાર્બન ત્રણ મિથાઈલ સમૂહ અને બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલ છે. તેની પાસે કોઈ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ નથી,તેથી તેમાં અતિસંયુગ્મન શક્ય નથી.
$B$) $C_6H_5-CH(CH_3)_2$: $\alpha$-કાર્બન પાસે એક $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ છે.
$C$) $C_6H_5-CH_2-CH_3$: $\alpha$-કાર્બન પાસે બે $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ છે.
$D$) $C_6H_5-CH_3$: $\alpha$-કાર્બન પાસે ત્રણ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.

(B) અસંતૃપ્ત પ્રણાલી (જેમ કે બેન્ઝીન) અથવા ખાલી $p$-કક્ષક સાથે જોડાયેલા આલ્કાઇલ સમૂહના $C-H$ બંધના $\sigma$ ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણની ઘટનાને અતિસંયુગ્મન (Hyperconjugation) કહેવામાં આવે છે.
આ અસરને 'બંધવિહીન સંસ્પંદન' (no-bond resonance) અથવા બેકર-નાથન અસર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

(A) આલ્કીનની સ્થિરતા હાઇપરકોન્જુગેશન બંધારણોની સંખ્યાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે,જે દ્વિબંધના $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.દરેક સંયોજન માટે $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની ગણતરી:$I$: વિનાઇલસાયક્લોહેક્સેનમાં $1$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ છે.$II$: સાયક્લોહેક્સીનમાં $4$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે.$III$: $1$-મિથાઇલસાયક્લોહેક્સીનમાં $7$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે.$IV$: $1,2$-ડાયમિથાઇલસાયક્લોહેક્સીનમાં $10$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે.$\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની સંખ્યાનો ક્રમ $IV (10) > III (7) > II (4) > I (1)$ હોવાથી,સ્થિરતાનો ક્રમ $IV > III > II > I$ થશે.

(A) એક્ટિવેટિંગ સમૂહો તે છે જે બેન્ઝીન વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાનું દાન કરે છે,સામાન્ય રીતે રેઝોનન્સ દ્વારા. ડીએક્ટિવેટિંગ સમૂહો તે છે જે બેન્ઝીન વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચે છે,સામાન્ય રીતે ઇન્ડક્ટિવ અથવા રેઝોનન્સ અસરો દ્વારા.
$1$. $-OCH_2CH_3$: એક્ટિવેટિંગ (ઓક્સિજન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે).
$2$. $-COCH_3$: ડીએક્ટિવેટિંગ (ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક કાર્બોનિલ સમૂહ).
$3$. $-NHCOCH_3$: એક્ટિવેટિંગ (નાઇટ્રોજન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે).
$4$. $-COOCH_3$: ડીએક્ટિવેટિંગ (ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક એસ્ટર સમૂહ).
$5$. $-SO_3H$: ડીએક્ટિવેટિંગ (ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સલ્ફોનિક એસિડ સમૂહ).
આમ,$2$ એક્ટિવેટિંગ સમૂહો $(-OCH_2CH_3, -NHCOCH_3)$ અને $3$ ડીએક્ટિવેટિંગ સમૂહો $(-COCH_3, -COOCH_3, -SO_3H)$ છે.
તેથી,સાચો જવાબ $2, 3$ છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ (એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ) દ્વારા વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (ડીએક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ) દ્વારા ઘટે છે.
$-OH$,$-NH_2$,અને $-CH_3$ એ ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે જે બેન્ઝીન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેથી ઇલેક્ટ્રોફિલિક હુમલો સરળ બને છે.
$-NO_2$ એ તેના $-I$ (ઇન્ડક્ટિવ) અને $-M$ (મેસોમેરિક) અસરોને કારણે એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ છે.
તે બેન્ઝીન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે,જેનાથી તે ઇલેક્ટ્રોફિલિક હુમલા માટે સૌથી ઓછું સક્રિય બને છે.

(C) જો અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $\pi$-બંધ સાથે સંયુગ્મન (conjugation) માં હોય (એટલે કે એક સિંગલ બોન્ડ દ્વારા અલગ હોય),તો તેને વિસ્થાનિકૃત ગણવામાં આવે છે.
વિકલ્પ $(a)$ માં,ઓક્સિજનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ કાર્બોનિલ ગ્રુપથી $-CH_2-$ ગ્રુપ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સ્થાનિકૃત (localised) છે.
વિકલ્પ $(b)$ માં,નાઇટ્રોજનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ કાર્બોનિલ ગ્રુપથી $-CH_2-$ ગ્રુપ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સ્થાનિકૃત છે.
વિકલ્પ $(c)$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ સીધો રિંગના દ્વિબંધ સાથે જોડાયેલ છે. ઓક્સિજન પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વિબંધના $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન સાથે સંયુગ્મનમાં છે,જે તેને વિસ્થાનિકૃત બનાવે છે.
વિકલ્પ $(d)$ માં,નાઇટ્રોજનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વિબંધથી $-CH_2-$ ગ્રુપ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સ્થાનિકૃત છે.
તેથી,માત્ર વિકલ્પ $(c)$ માં રહેલા અણુમાં વિસ્થાનિકૃત અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે.

(A) હાઇપરકોન્જુગેશન એ ધન વીજભારિત કાર્બોકેટાયન કેન્દ્ર સાથે સીધા જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા $\alpha$-હાઇડ્રોજનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$A$: કાર્બોકેટાયન બે રિંગ કાર્બન અને એક મિથાઈલ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલ છે. $\alpha$-હાઇડ્રોજન: $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $2$ (મિથાઈલ ગ્રુપના $CH_3$ માંથી) = $6 \alpha H$.
$B$: કાર્બોકેટાયન બે રિંગ કાર્બન અને એક મિથાઈલ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલ છે. $\alpha$-હાઇડ્રોજન: $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $3$ (મિથાઈલ ગ્રુપના $CH_3$ માંથી) = $7 \alpha H$.
$C$: કાર્બોકેટાયન બે રિંગ કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે. $\alpha$-હાઇડ્રોજન: $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $2$ (ઇથાઇલ ગ્રુપના $CH_2$ માંથી) = $6 \alpha H$.
$D$: કાર્બોકેટાયન બે રિંગ કાર્બન અને એક ઇથાઇલ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલ છે. $\alpha$-હાઇડ્રોજન: $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $2$ (રિંગના $CH_2$ માંથી) + $1$ (ઇથાઇલ ગ્રુપના $CH$ માંથી) = $5 \alpha H$.
આમ,બંધારણ $A$ અને $C$ સમાન સંખ્યામાં હાઇપરકોન્જુગેશન ($6 \alpha H$ દરેક) ધરાવે છે.

(C) ક્રિયાશીલ સમૂહોની ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષવાની ક્ષમતા તેમના પ્રેરક અસર ($-I$ અસર) અને વિદ્યુતઋણતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
આપેલા સમૂહોની સરખામણી કરતા:
$1$. આપેલા વિકલ્પોમાં $-I$ સમૂહની ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષવાની ક્ષમતા સૌથી ઓછી છે.
$2$. $-COOH$ સમૂહની ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષવાની ક્ષમતા $-I$ કરતા વધારે છે.
$3$. નાઇટ્રોજન પરમાણુની ઊંચી વિદ્યુતઋણતા અને $sp$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બનને કારણે $-CN$ સમૂહ $-COOH$ કરતા વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક છે.
$4$. $-NO_2$ સમૂહમાં ધન વીજભારિત નાઇટ્રોજન સાથે જોડાયેલા બે અત્યંત વિદ્યુતઋણ ઓક્સિજન પરમાણુઓને કારણે તે સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે.
તેથી,ચડતો ક્રમ: $d < b < a < c$ છે.

(A) વિધાન $I$ સાચું છે: કાર્બોકેટાયન ઇલેક્ટ્રોન-ન્યૂન હોય છે. $-OCH_3$ સમૂહ $+R$ (રેઝોનન્સ) અસર દર્શાવે છે,જે વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાનું દાન કરે છે અને નજીકના ધન વીજભારને સ્થાયી કરે છે.
વિધાન $II$ સાચું છે: કાર્બેનાયન ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ હોય છે. $-NO_2$ સમૂહ $-R$ (રેઝોનન્સ) અસર દર્શાવે છે,જે વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચે છે અને નજીકના ઋણ વીજભારને સ્થાયી કરે છે.

(C) વિધાન $I$: આલ્કાઈલ સમૂહો ઈલેક્ટ્રોન-દાતા અસર ($+I$ અસર) દર્શાવે છે. કાર્બેનાયન ઈલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ સ્પીસીઝ હોવાથી,ઈલેક્ટ્રોન-દાતા સમૂહોની હાજરી તેમને અસ્થિર બનાવે છે. જેમ આલ્કાઈલ સમૂહોની સંખ્યા વધે છે,તેમ $+I$ અસર વધે છે,જેના પરિણામે સ્થિરતા ઘટે છે. તેથી,સ્થિરતાનો ક્રમ $CH_3^- > 1^\circ > 2^\circ > 3^\circ$ છે. વિધાન $I$ સાચું છે.
વિધાન $II$: એલાઈલ અને બેન્ઝાઈલ કાર્બેનાયન મુખ્યત્વે સંસ્પંદન દ્વારા ઋણ વીજભારના વિસ્થાનિકરણ (delocalization) ને કારણે સ્થિર થાય છે. સંસ્પંદનની સરખામણીમાં પ્રેરક અસર ગૌણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેથી,વિધાન $II$ ખોટું છે.