Electronic Displacement in covalent bond Questions in Hindi

(A) अतिसंयुग्मन के लिए एक असंतृप्त प्रणाली (जैसे द्वि-आबंध या बेंजीन वलय) या कार्बोनियम आयन से जुड़े कार्बन परमाणु पर कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु का होना आवश्यक है।
दिए गए विकल्पों में:
$A$) $C_6H_5-C(CH_3)_3$: $\alpha$-कार्बन तीन मिथाइल समूहों और बेंजीन वलय से जुड़ा है। इसमें कोई $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु नहीं है,इसलिए इसमें अतिसंयुग्मन संभव नहीं है।
$B$) $C_6H_5-CH(CH_3)_2$: $\alpha$-कार्बन के पास एक $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु है।
$C$) $C_6H_5-CH_2-CH_3$: $\alpha$-कार्बन के पास दो $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु हैं।
$D$) $C_6H_5-CH_3$: $\alpha$-कार्बन के पास तीन $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु हैं।
अतः,सही विकल्प $(A)$ है।

(B) एक असंतृप्त प्रणाली (जैसे बेंजीन) या रिक्त $p$-कक्षक से जुड़े एल्काइल समूह के $C-H$ बंध के $\sigma$ इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण की घटना को अतिसंयुग्मन (Hyperconjugation) कहा जाता है।
इस प्रभाव को 'नो-बॉन्ड रेजोनेंस' (no-bond resonance) या बेकर-नाथन प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है।

(A) एल्कीन की स्थिरता हाइपरकंजुगेशन संरचनाओं की संख्या के सीधे आनुपातिक होती है,जो द्वि-बंध के $sp^2$ संकरित कार्बन परमाणुओं से जुड़े $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या पर निर्भर करती है।प्रत्येक यौगिक के लिए $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणुओं की गणना:$I$: विनाइलसाइक्लोहेक्सेन में $1$ $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु है।$II$: साइक्लोहेक्सीन में $4$ $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु हैं।$III$: $1$-मिथाइलसाइक्लोहेक्सीन में $7$ $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु हैं।$IV$: $1,2$-डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्सीन में $10$ $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु हैं।चूंकि $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या का क्रम $IV (10) > III (7) > II (4) > I (1)$ है,इसलिए स्थिरता का क्रम $IV > III > II > I$ होगा।

(A) सक्रियकारी समूह वे होते हैं जो बेंजीन वलय को इलेक्ट्रॉन घनत्व दान करते हैं,आमतौर पर अनुनाद (resonance) के माध्यम से। निष्क्रियकारी समूह वे होते हैं जो बेंजीन वलय से इलेक्ट्रॉन घनत्व खींचते हैं,आमतौर पर प्रेरणिक (inductive) या अनुनाद प्रभावों के माध्यम से।
$1$. $-OCH_2CH_3$: सक्रियकारी (ऑक्सीजन पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण)।
$2$. $-COCH_3$: निष्क्रियकारी (इलेक्ट्रॉन-आकर्षक कार्बोनिल समूह)।
$3$. $-NHCOCH_3$: सक्रियकारी (नाइट्रोजन पर एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म के कारण)।
$4$. $-COOCH_3$: निष्क्रियकारी (इलेक्ट्रॉन-आकर्षक एस्टर समूह)।
$5$. $-SO_3H$: निष्क्रियकारी (इलेक्ट्रॉन-आकर्षक सल्फोनिक एसिड समूह)।
इस प्रकार,$2$ सक्रियकारी समूह $(-OCH_2CH_3, -NHCOCH_3)$ और $3$ निष्क्रियकारी समूह $(-COCH_3, -COOCH_3, -SO_3H)$ हैं।
अतः,सही उत्तर $2, 3$ है।

(A) इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन इलेक्ट्रॉन-दाता समूहों (सक्रियकारी समूहों) द्वारा सुगम होता है और इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूहों (निष्क्रियकारी समूहों) द्वारा बाधित होता है।
$-OH$,$-NH_2$,और $-CH_3$ इलेक्ट्रॉन-दाता समूह हैं जो बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाते हैं,जिससे इलेक्ट्रोफिलिक आक्रमण आसान हो जाता है।
$-NO_2$ अपने $-I$ (प्रेरणिक) और $-M$ (मेसोमेरिक) प्रभावों के कारण एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है।
यह बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन घनत्व को काफी कम कर देता है,जिससे यह इलेक्ट्रोफिलिक आक्रमण के प्रति सबसे कम सक्रिय हो जाता है।

(C) इलेक्ट्रॉनों का एक एकाकी युग्म विस्थानीकृत माना जाता है यदि वह $\pi$-बंध के साथ संयुग्मन (conjugation) में हो (अर्थात एक एकल बंध द्वारा अलग हो)।
विकल्प $(a)$ में,ऑक्सीजन का एकाकी युग्म कार्बोनिल समूह से एक $-CH_2-$ समूह द्वारा अलग है,इसलिए यह स्थानीयकृत (localised) है।
विकल्प $(b)$ में,नाइट्रोजन का एकाकी युग्म कार्बोनिल समूह से एक $-CH_2-$ समूह द्वारा अलग है,इसलिए यह स्थानीयकृत है।
विकल्प $(c)$ में,ऑक्सीजन परमाणु सीधे वलय (ring) के द्वि-बंध से जुड़ा है। ऑक्सीजन पर मौजूद एकाकी युग्म द्वि-बंध के $\pi$-इलेक्ट्रॉनों के साथ संयुग्मन में है,जो इसे विस्थानीकृत बनाता है।
विकल्प $(d)$ में,नाइट्रोजन का एकाकी युग्म द्वि-बंध से एक $-CH_2-$ समूह द्वारा अलग है,इसलिए यह स्थानीयकृत है।
अतः,केवल विकल्प $(c)$ वाले अणु में विस्थानीकृत एकाकी युग्म है।

(A) हाइपरकंजुगेशन की संख्या धनावेशित कार्बोनियम आयन केंद्र से सीधे जुड़े कार्बन परमाणुओं पर स्थित $\alpha$-हाइड्रोजन की संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है।
$A$: कार्बोनियम आयन दो रिंग कार्बन और एक मिथाइल समूह से जुड़ा है। $\alpha$-हाइड्रोजन: $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $2$ (मिथाइल समूह के $CH_3$ से) = $6 \alpha H$.
$B$: कार्बोनियम आयन दो रिंग कार्बन और एक मिथाइल समूह से जुड़ा है। $\alpha$-हाइड्रोजन: $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $3$ (मिथाइल समूह के $CH_3$ से) = $7 \alpha H$.
$C$: कार्बोनियम आयन दो रिंग कार्बन से जुड़ा है। $\alpha$-हाइड्रोजन: $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $2$ (इथाइल समूह के $CH_2$ से) = $6 \alpha H$.
$D$: कार्बोनियम आयन दो रिंग कार्बन और एक इथाइल समूह से जुड़ा है। $\alpha$-हाइड्रोजन: $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $2$ (रिंग के $CH_2$ से) + $1$ (इथाइल समूह के $CH$ से) = $5 \alpha H$.
इस प्रकार,संरचना $A$ और $C$ में हाइपरकंजुगेशन की संख्या समान ($6 \alpha H$ प्रत्येक) है।

(C) कार्यात्मक समूहों की इलेक्ट्रॉन खींचने की शक्ति उनके प्रेरणिक प्रभाव ($-I$ प्रभाव) और विद्युत ऋणात्मकता द्वारा निर्धारित की जाती है।
दिए गए समूहों की तुलना करने पर:
$1$. दिए गए विकल्पों में $-I$ समूह की इलेक्ट्रॉन खींचने की शक्ति सबसे कम है।
$2$. $-COOH$ समूह की इलेक्ट्रॉन खींचने की शक्ति $-I$ से अधिक है।
$3$. नाइट्रोजन परमाणु की उच्च विद्युत ऋणात्मकता और $sp$ संकरित कार्बन के कारण $-CN$ समूह $-COOH$ की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन खींचने वाला है।
$4$. $-NO_2$ समूह में धनावेशित नाइट्रोजन से जुड़े दो अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणुओं की उपस्थिति के कारण यह सबसे शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन खींचने वाला समूह है।
अतः,बढ़ता हुआ क्रम: $d < b < a < c$ है।

(A) कथन $I$ सही है: कार्बोनियम आयन इलेक्ट्रॉन-न्यून होता है। $-OCH_3$ समूह $+R$ (अनुनाद) प्रभाव प्रदर्शित करता है,जो वलय में इलेक्ट्रॉन घनत्व प्रदान करता है और निकटवर्ती धनात्मक आवेश को स्थिर करता है।
कथन $II$ सही है: कार्बोनियन आयन इलेक्ट्रॉन-समृद्ध होता है। $-NO_2$ समूह $-R$ (अनुनाद) प्रभाव प्रदर्शित करता है,जो वलय से इलेक्ट्रॉन घनत्व खींचता है और निकटवर्ती ऋणात्मक आवेश को स्थिर करता है।

(C) कथन $I$: एल्किल समूह इलेक्ट्रॉन-दाता प्रभाव ($+I$ प्रभाव) प्रदर्शित करते हैं। चूंकि कार्बोनियन इलेक्ट्रॉन-समृद्ध प्रजातियां हैं,इसलिए इलेक्ट्रॉन-दाता समूहों की उपस्थिति उन्हें अस्थिर करती है। जैसे-जैसे एल्किल समूहों की संख्या बढ़ती है,$+I$ प्रभाव बढ़ता है,जिससे स्थिरता कम हो जाती है। अतः,स्थिरता का क्रम $CH_3^- > 1^\circ > 2^\circ > 3^\circ$ है। कथन $I$ सही है।
कथन $II$: एलिल और बेंजिल कार्बोनियन मुख्य रूप से अनुनाद के माध्यम से ऋण आवेश के विस्थानीकरण (delocalization) द्वारा स्थिर होते हैं। अनुनाद की तुलना में प्रेरणिक प्रभाव की भूमिका गौण होती है। इसलिए,कथन $II$ गलत है।