Reactive Intermediates Questions in Gujarati

(C) નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીનની $CH_3Cl$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશન પ્રક્રિયા છે.
પ્રથમ તબક્કામાં,લુઈસ એસિડ $AlCl_3$ એ $CH_3Cl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી (electrophile) ઉત્પન્ન કરે છે,જે મિથાઈલ કાર્બોકેટાયન $(CH_3^{+})$ છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CH_3Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3^{+} + [AlCl_4]^{-}$
આમ,$CH_3^{+}$ એ પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતું ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી મધ્યવર્તી છે.

(B) $Hexane \xrightarrow{\text{anhy. } AlCl_3 / HCl}$ પ્રક્રિયામાં,$n$-હેક્ઝેનનું શાખિત આલ્કેનમાં આઇસોમરાઇઝેશન કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા થાય છે.
વિકલ્પ $A$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયા છે.
વિકલ્પ $C$ એ મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
વિકલ્પ $D$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા ($S_N2$ મિકેનિઝમ) છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) ધન વીજભારિત કાર્બન (કાર્બોકેટાયન) ત્રણ અન્ય પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે અને તેની પાસે કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી. સંકર કક્ષકોની સંખ્યા = $3 \text{ (બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ)} + 0 \text{ (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ)} = 3$,જે $sp^2$ સંકરણ સૂચવે છે.
ઋણ વીજભારિત કાર્બન (કાર્બેનાયન) ત્રણ અન્ય પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે અને તેની પાસે એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે. સંકર કક્ષકોની સંખ્યા = $3 \text{ (બંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ)} + 1 \text{ (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ)} = 4$,જે $sp^3$ સંકરણ સૂચવે છે.
તેથી,સંકરણ અનુક્રમે $sp^2$ અને $sp^3$ છે.

(B) આલ્કાઈલ મુક્ત મુલકોની સ્થિરતા મુલક કાર્બન સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ જૂથોની સંખ્યા દ્વારા નક્કી થાય છે,જે ઇન્ડક્ટિવ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે.
$3^{\circ}$ મુક્ત મુલકો સૌથી વધુ સ્થિર છે,ત્યારબાદ $2^{\circ}$,$1^{\circ}$ અને મિથાઈલ મુલકો આવે છે.
વિનાઈલ મુક્ત મુલકો $(CH_2=\dot{C}H)$ નોંધપાત્ર રીતે ઓછા સ્થિર છે કારણ કે અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોન $sp^2$ સંકરિત કક્ષકમાં હોય છે,જેમાં $s$-લક્ષણ વધુ હોય છે અને તે વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે.
આમ,સ્થિરતાનો ક્રમ: $(CH_3)_3\dot{C} (3^{\circ}) > CH_3-\dot{C}H-CH_3 (2^{\circ}) > \dot{C}H_3 (1^{\circ}) > CH_2=\dot{C}H$ (વિનાઈલ).
સાચો ક્રમ $iv > iii > ii > i$ છે.

(A) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,હાયપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$1$. બેન્ઝાઈલ કાર્બોકેટાયન $(iii)$ બેન્ઝીન રિંગ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા ધન વીજભારના વ્યાપક વિસ્થાનિકરણને કારણે સૌથી વધુ સ્થિર છે.
$2$. એલાઈલ કાર્બોકેટાયન $(i)$ નજીકના $\pi$-બંધ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા ધન વીજભારના વિસ્થાનિકરણને કારણે સ્થિર છે.
$3$. ઈથાઈલ કાર્બોકેટાયન $(ii)$ એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન છે,જે ત્રણ $\alpha$-હાઈડ્રોજનથી હાયપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$4$. આઈસોબ્યુટાઈલ કાર્બોકેટાયન $(iv)$ પણ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન છે. જોકે તેમાં શાખિત આલ્કાઈલ ગ્રુપ છે,પરંતુ ધન વીજભાર પ્રાથમિક કાર્બન પર છે,અને તે ઈથાઈલ કાર્બોકેટાયન કરતા ઓછું સ્થિર છે.
સ્થિરતાની સરખામણી: બેન્ઝાઈલ $(iii)$ > એલાઈલ $(i)$ > ઈથાઈલ $(ii)$ > આઈસોબ્યુટાઈલ $(iv)$.
તેથી,સ્થિરતાનો વધતો ક્રમ $iv < ii < i < iii$ છે.

(C) આપેલ બંધારણ એક પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન છે: $CH_3-C(CH_3)_2-CH_2^{\oplus}$.
કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી કાર્બોકેટાયન (તૃતીયક > દ્વિતીયક > પ્રાથમિક) બનાવવા માટે પુનઃગોઠવણી પામે છે.
બાજુના કાર્બન પરથી ધન વીજભારિત કાર્બન પર $1,2$-હાઇડ્રાઇડ શિફ્ટ થાય છે.
આના પરિણામે તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બને છે: $CH_3-C^{\oplus}(CH_3)-CH_2-CH_3$.
આ તૃતીયક કાર્બોકેટાયન હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસરોને કારણે વધુ સ્થાયી છે.

(A) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા $+I$ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશનને કારણે ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ આલ્કાઇલ જૂથોની સંખ્યા સાથે વધે છે. સ્થિરતાનો ક્રમ $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ > \text{methyl}$ છે.
$3$: $(CH_3)_3C^+$ ($3^\circ$ કાર્બોકેટાયન)
$1$: $CH_3-CH^+-CH_3$ ($2^\circ$ કાર્બોકેટાયન)
$4$: $CH_3-CH_2^+$ ($1^\circ$ કાર્બોકેટાયન)
$2$: $CH_3^+$ (મિથાઈલ કાર્બોકેટાયન)
આમ,સ્થિરતાનો વધતો ક્રમ $2 < 4 < 1 < 3$ છે.

(C) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,હાયપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસરો જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$A$: સાયક્લોહેક્સિલ કેટાયન એ દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન છે જેમાં કોઈ રેઝોનન્સ સ્થિરતા નથી.
$B$: સાયક્લોહેક્સ$-2-$ઈન$-1-$ઈલ કેટાયન એ એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન છે,જે નજીકના દ્વિબંધ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$C$: $1-$મિથાઈલ$-2-$ફિનાઈલસાયક્લોહેક્સ$-2-$ઈન$-1-$ઈલ કેટાયન એ તૃતીયક એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન છે. તે નજીકના દ્વિબંધ અને ફિનાઈલ ગ્રુપ સાથેના રેઝોનન્સ દ્વારા,તેમજ મિથાઈલ ગ્રુપની ઇન્ડક્ટિવ અસર દ્વારા સ્થિર થાય છે. ધન વીજભારનું આ વ્યાપક વિસ્થાપન તેને આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થાયી બનાવે છે.
$D$: ($3$-ફિનાઈલસાયક્લોહેક્સિલ)મિથાઈલ કેટાયન એ પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન છે,જે સામાન્ય રીતે સૌથી ઓછું સ્થાયી હોય છે.
તેથી,સૌથી વધુ સ્થાયી કાર્બોકેટાયન વિકલ્પ $C$ માં છે.

(A) પ્રથમ પ્રક્રિયામાં,$CH_3CH_2-I \rightarrow A + B$,બંધનું વિષમ વિભાજન થાય છે જેથી બંધના ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વધુ વિદ્યુતઋણ આયોડિન પરમાણુ તરફ જાય છે. આના પરિણામે ઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન $(A = CH_3CH_2^{+})$ અને આયોડાઇડ આયન $(B = I^{-})$ બને છે.
બીજી પ્રક્રિયામાં,$CH_3CH_2-Cu \rightarrow C + D$,બંધનું વિષમ વિભાજન થાય છે જેથી બંધના ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ કાર્બન પરમાણુ તરફ જાય છે કારણ કે કાર્બન એ કોપર કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ છે. આના પરિણામે ઇથાઇલ કાર્બેનાયન $(C = CH_3CH_2^{-})$ અને કોપર કેટાયન $(D = Cu^{+})$ બને છે.

(B) મુક્ત રેડિકલ એ એવી સ્પીસીઝ છે જેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા એકી હોય છે,જે તેને પેરામેગ્નેટિક અને અત્યંત સક્રિય બનાવે છે.
$NO$ માં,કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $5$ ($N$ માંથી) $+ 6$ ($O$ માંથી) $= 11$ છે,જે એકી સંખ્યા છે.
$CO_2$ માં,કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $4$ ($C$ માંથી) $+ 2 \times 6$ ($O$ માંથી) $= 16$ (બેકી) છે.
$NO_2^{-}$ માં,કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $5$ ($N$ માંથી) $+ 2 \times 6$ ($O$ માંથી) $+ 1$ (ઋણ વીજભાર) $= 18$ (બેકી) છે.
$CN^{-}$ માં,કુલ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $4$ ($C$ માંથી) $+ 5$ ($N$ માંથી) $+ 1$ (ઋણ વીજભાર) $= 10$ (બેકી) છે.
તેથી,$NO$ એ રેડિકલ છે.

(A) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$I$ $(C_6H_5CH_2^+)$ એ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન છે,જે ફિનાઇલ રિંગ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા ખૂબ જ સ્થિર થાય છે.
$III$ $(CH_3-CH^+(CH_3))$ એ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન છે,જે બે મિથાઇલ ગ્રુપની હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસર દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$IV$ $(CH_3-CH_2^+)$ એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન છે,જે એક મિથાઇલ ગ્રુપની હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસર દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$II$ $(CH_2=CH^+)$ એ વિનાઇલિક કાર્બોકેટાયન છે અને $V$ $(HC \equiv C^+)$ એ એસિટિલિનિક કાર્બોકેટાયન છે. બંનેમાં ધન વીજભાર અનુક્રમે $sp^2$ અને $sp$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પર છે. વધુ $s$-ગુણધર્મ વિદ્યુતઋણતા વધારે છે,જે ધન વીજભારને ઓછો સ્થિર બનાવે છે.
$sp$ સંકરણ ($50\% \ s$-ગુણધર્મ) એ $sp^2$ સંકરણ ($33.3\% \ s$-ગુણધર્મ) કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ હોવાથી,$V$ એ $II$ કરતા ઓછો સ્થિર છે.
તેથી,સ્થિરતાનો ઘટતો ક્રમ $I > III > IV > II > V$ છે.

(C) કાર્બેનાયનની સ્થિરતા કાર્બન સાથે જોડાયેલા સમૂહોની ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અથવા ઇલેક્ટ્રોન-દાતા પ્રકૃતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો ($-NO_2$,$-CHO$) ઋણ વીજભારને દૂર કરીને કાર્બેનાયનને સ્થિર કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોન-દાતા સમૂહો $(-CH_3)$ ઋણ વીજભારિત કાર્બન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારીને કાર્બેનાયનને અસ્થિર કરે છે.
આપેલા વિકલ્પોની તુલના કરતા,$^{\ominus}CH_2-CH_3$ (ઇથાઈલ કાર્બેનાયન) સૌથી ઓછો સ્થાયી છે કારણ કે $-CH_3$ સમૂહની $+I$ અસરને કારણે તે કાર્બન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે.

(B) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$1$. $CH_3-\stackrel{\oplus}{C}H_2$ (ઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન) હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
$2$. $CH_2=\stackrel{\oplus}{C}H$ (વિનાઇલ કાર્બોકેટાયન) માં ધન વીજભાર $sp$-હાઇબ્રિડાઇઝ્ડ કાર્બન પર હોય છે. $sp$ કાર્બન વધુ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ હોવાથી,તે ધન વીજભારને જકડી રાખવામાં અસમર્થ હોય છે,જે તેને અત્યંત અસ્થાયી બનાવે છે.
$3$. $CH_2=CH-CH_2^{\oplus}$ (એલાઇલ કાર્બોકેટાયન) રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
$4$. $C_6H_5-\stackrel{\oplus}{C}H_2$ (બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન) બેન્ઝીન રિંગ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
તેથી,વિનાઇલ કાર્બોકેટાયન સૌથી ઓછું સ્થાયી છે.

(C) મુક્ત રેડિકલ્સની સ્થિરતા $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની સંખ્યા (હાઇપરકોન્જુગેશન) ના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
દરેક રેડિકલ માટે $\alpha$-હાઇડ્રોજનની ગણતરી કરતા:
$[A]$ માં $6 \ \alpha-H$ છે.
$[B]$ માં $1 \ \alpha-H$ છે.
$[C]$ માં $3 \ \alpha-H$ છે.
$[D]$ માં $5 \ \alpha-H$ છે.
$\alpha$-હાઇડ્રોજનની સંખ્યાની સરખામણી કરતા: $1 < 3 < 5 < 6$.
તેથી,સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ $[B] < [C] < [D] < [A]$ છે.

(C) કાર્બોકેટાયનમાં હાઇપરકોન્જુગેટિવ સ્થિરતા ધન વીજભારિત કાર્બન સાથે જોડાયેલા પાડોશી કાર્બન પર રહેલા $\alpha-H$ પરમાણુઓને કારણે મળે છે.
$A = CH_3CH_2^+$ માં $3$ $\alpha-H$ પરમાણુઓ છે.
$B = (CH_3)_3C^+$ માં $9$ $\alpha-H$ પરમાણુઓ છે.
$C = (CH_3)_2CH^+$ માં $6$ $\alpha-H$ પરમાણુઓ છે.
$D = CH_3^+$ માં $0$ $\alpha-H$ પરમાણુઓ છે.
$D$ માં કોઈ $\alpha-H$ પરમાણુ ન હોવાથી,તેમાં હાઇપરકોન્જુગેટિવ સ્થિરતાનો અભાવ છે.

(D) કાર્બોકેટાયન્સની સ્થિરતા હાઇપરકોન્જુગેશન માટે ઉપલબ્ધ આલ્ફા-હાઇડ્રોજનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$(A)$ એ $1$ આલ્ફા-હાઇડ્રોજન ધરાવતું પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન છે.
$(B)$ એ $7$ આલ્ફા-હાઇડ્રોજન ધરાવતું તૃતીયક કાર્બોકેટાયન છે.
$(C)$ એ $3$ આલ્ફા-હાઇડ્રોજન ધરાવતું દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન છે.
$(D)$ એ $4$ આલ્ફા-હાઇડ્રોજન ધરાવતું દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન છે.
આમ,સ્થિરતાનો ઘટતો ક્રમ $(B) > (D) > (C) > (A)$ છે.

(C) કાર્બેનાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,સંકરણ અને પ્રેરક અસરો જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$IV$. $(C_6H_5)_2CH^{-}$: આ કાર્બેનાયન બે ફિનાઈલ રિંગ્સ સાથેના વ્યાપક રેઝોનન્સ અને નેગેટિવ ચાર્જના વિસ્થાનિકરણને કારણે અત્યંત સ્થિર છે.
$II$. $CH_2=CH-CH_2^{-}$: આ એક એલાઈલિક કાર્બેનાયન છે,જે રેઝોનન્સ (ડબલ બોન્ડ સાથે નેગેટિવ ચાર્જનું સંયુગ્મન) દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$I$. $HC \equiv C^{-}$: આ $sp$-સંકરિત કાર્બેનાયન છે. વધુ $s$-કેરેક્ટર $(50\%)$ કાર્બનને વધુ વિદ્યુતઋણ બનાવે છે,આમ નેગેટિવ ચાર્જને સ્થિર કરે છે.
$III$. $H_2C=CH^{-}$: આ $sp^2$-સંકરિત કાર્બેનાયન છે. $sp$-સંકરિત કાર્બેનાયનની તુલનામાં તેમાં ઓછું $s$-કેરેક્ટર $(33.3\%)$ હોય છે,જે તેને $I$ કરતા ઓછું સ્થિર બનાવે છે.
આમ,સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ $IV > II > I > III$ છે.

(C) $C-H$ બંધની બંધ વિયોજન ઉર્જા $(BDE)$ તે બંધના હોમોલિટીક વિભાજન પછી બનતા મુક્ત મુલકની સ્થિરતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
$1.$ ઇથિલીન $(I)$: બનતો મુલક વિનાઇલ મુલક $(CH_2=CH^{\bullet})$ છે,જેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન $sp^2$ કક્ષકમાં હોય છે. આ ખૂબ જ અસ્થિર છે.
$2.$ મિથેન $(II)$: બનતો મુલક મિથાઇલ મુલક $(CH_3^{\bullet})$ છે.
$3.$ પ્રોપીન $(III)$: બનતો મુલક એલાઈલ મુલક $(CH_2=CH-CH_2^{\bullet})$ છે,જે સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી છે અને તેથી સૌથી વધુ સ્થિર છે.
$4.$ પ્રોપેન $(IV)$: બનતો મુલક આઇસોપ્રોપાઇલ મુલક $((CH_3)_2CH^{\bullet})$ છે,જે હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
મુલકોની સ્થિરતાનો ક્રમ: એલાઈલ $(III)$ > આઇસોપ્રોપાઇલ $(IV)$ > મિથાઇલ $(II)$ > વિનાઇલ $(I)$.
તેથી,$BDE$ નો ક્રમ: $I > II > IV > III$ છે.

(B) આપેલ જોડાણમાં:
$A$. $CH_3-C^{+}(CH_3)-CH_3$ એ ટર્શરી $(3^\circ)$ કાર્બોકેટાયન છે કારણ કે ધન વીજભાર ત્રણ અન્ય કાર્બન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર છે. તેથી,$A-IV$.
$B$. $CH_3-C^{+}H-CH_3$ એ સેકન્ડરી $(2^\circ)$ કાર્બોકેટાયન છે કારણ કે ધન વીજભાર બે અન્ય કાર્બન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર છે. તેથી,$B-I$.
$C$. $CH_3-CH_2^+$ એ પ્રાઈમરી $(1^\circ)$ કાર્બોકેટાયન છે કારણ કે ધન વીજભાર એક અન્ય કાર્બન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર છે. તેથી,$C-III$.
$D$. $CH_3^+$ એ મિથાઈલ કાર્બોકેટાયન છે. તેથી,$D-II$.
સાચો ક્રમ $A-IV, B-I, C-III, D-II$ છે.

(C) બેન્ઝોઈન કન્ડેન્સેશનમાં બેન્ઝોઈન બનાવવા માટે સાયનાઈડ આયન $(CN^-)$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં બેન્ઝાલ્ડિહાઈડના બે અણુઓની પ્રતિક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે.
પ્રક્રિયાની શરૂઆત $CN^-$ ના બેન્ઝાલ્ડિહાઈડના કાર્બોનિલ કાર્બન પર ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલાથી થાય છે.
ત્યારબાદ પ્રોટોન ટ્રાન્સફર (ટોટોમેરાઈઝેશન) દ્વારા કાર્બેનાયન મધ્યવર્તી બને છે,જે $CN$ ગ્રુપ અને ફિનાઈલ રિંગ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
આ મુખ્ય મધ્યવર્તીનું બંધારણ $Ph-C^-(OH)(CN)$ છે.
આ કાર્બેનાયન ત્યારબાદ બેન્ઝાલ્ડિહાઈડના બીજા અણુ પર હુમલો કરે છે અને પ્રક્રિયા આગળ વધે છે,જે અંતે $CN^-$ ઉદ્દીપકના દૂર થયા પછી બેન્ઝોઈન બનાવે છે.

(B) મુક્ત મુલકોની સ્થિરતા જોડાયેલા સમૂહોની રેઝોનન્સ અને ઇન્ડક્ટિવ અસરો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$I$ એ ઇથાઇલ મુક્ત મુલક $(CH_3CH_2^{\bullet})$ છે,જે હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$II$ માં મુક્ત મુલક કાર્બન સાથે એમિનો સમૂહ $(N(CH_3)_2)$ જોડાયેલ છે. નાઇટ્રોજન પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $+M$ અસર દ્વારા રેઝોનન્સ સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે.
$III$ માં મુક્ત મુલક કાર્બન સાથે એમિનો સમૂહ $(N(CH_3)_2)$ અને એસ્ટર સમૂહ $(COOEt)$ બંને જોડાયેલા છે. એસ્ટર સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક ($-I$ અને $-M$ અસરો) હોવાથી,તે $II$ ની તુલનામાં મુક્ત મુલકને અસ્થિર બનાવે છે.
તેથી,સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ $I < III < II$ છે.

(D) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા ઇલેક્ટ્રોનિક અસરો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$1$. $II$ $(^+CH_2-OCH_3)$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ પાસે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pairs) હોય છે જે સંસ્પંદન ($+M$ અસર) દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા આપી શકે છે,જે કાર્બન પરમાણુનું અષ્ટક પૂર્ણ કરે છે,તેથી તે સૌથી વધુ સ્થિર છે.
$2$. $III$ $(^+CH_2-CH_3)$ માં,ઇથાઇલ સમૂહ હાઇપરકોન્જુગેશન અને મિથાઇલ સમૂહની પ્રેરક અસર ($+I$ અસર) દ્વારા સ્થિરતા આપે છે.
$3$. $I$ $(^+CH_2-COCH_3)$ માં,કાર્બોનિલ સમૂહ $(-C=O)$ એ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે,જે ધન વીજભારને અસ્થિર બનાવે છે,તેથી તે સૌથી ઓછું સ્થિર છે.
તેથી,સ્થિરતાનો ક્રમ $I < III < II$ છે.

(B) મિથાઈલ ટ્રાયક્લોરોએસીટેટ $(Cl_{3}CCO_{2}Me)$ ની સોડિયમ મિથોક્સાઈડ $(NaOMe)$ સાથેની પ્રક્રિયામાં મિથોક્સાઈડ આયન $(^-OMe)$ એસ્ટરના કાર્બોનિલ કાર્બન પર ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો કરે છે.
આનાથી ટેટ્રાહેડ્રલ મધ્યવર્તી બને છે,જે ત્યારબાદ ટ્રાયક્લોરોમિથાઈલ કાર્બેનાયન $(^-CCl_{3})$ ને દૂર કરવા માટે વિઘટિત થાય છે.
ટ્રાયક્લોરોમિથાઈલ કાર્બેનાયન $(^-CCl_{3})$ અસ્થિર છે અને ત્યારબાદ ક્લોરાઈડ આયન $(Cl^-)$ ગુમાવીને ડાયક્લોરોકાર્બીન $(:CCl_{2})$ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતું અંતિમ પ્રતિક્રિયાશીલ મધ્યવર્તી કાર્બીન છે.

(B) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ અને ઇન્ડક્ટિવ અસરો દ્વારા નક્કી થાય છે.
$(I)$ $Ph_{2}\stackrel{+}{C} CH_{2} Me$ એ બે ફિનાઇલ રિંગ્સ દ્વારા સ્થિર થયેલ $3^{\circ}$ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન છે.
$(II)$ $Ph CH_{2} CH_{2} \stackrel{+}{C} HPh$ એ એક ફિનાઇલ રિંગ દ્વારા સ્થિર થયેલ $2^{\circ}$ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન છે.
$(III)$ $Ph_{2} CH \stackrel{+}{C} HMe$ એ $2^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન છે જેમાં બાજુના કાર્બન સાથે બે ફિનાઇલ જૂથો જોડાયેલા છે.
$(IV)$ $Ph_{2} C(Me) \stackrel{+}{C} H_{2}$ એ $1^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન છે.
આમ,સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ $(I)$ > $(II)$ > $(III)$ > $(IV)$ છે.

(C) કાર્બોકેટાયન્સની સ્થિરતા સંયુગ્મિત સિસ્ટમ સાથે જોડાયેલા અવેજી જૂથોની ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ અથવા ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ પ્રકૃતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$1$. $III$ અને $IV$ માં,$-NMe_2$ અને $-OMe$ જૂથો મજબૂત $+R$ (રેઝોનન્સ) અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બોકેટાયનને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર કરે છે.
$2$. નાઇટ્રોજન ઓક્સિજન કરતા ઓછો ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ હોવાથી,$N$ પરની લોન પેર વધુ સરળતાથી દાન કરી શકાય છે,જે $-NMe_2$ ને $-OMe$ કરતા મજબૂત $+R$ જૂથ બનાવે છે. તેથી,$III > IV$.
$3$. $I$ માં,$-CH_3$ જૂથ નબળી $+I$ (ઇન્ડક્ટિવ) અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશન દર્શાવે છે,જે મધ્યમ સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે.
$4$. $II$ માં,$-BMe_2$ જૂથમાં ખાલી $p$-ઓર્બિટલ હોય છે અને તે $-R$ અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બોકેટાયનને અસ્થિર કરે છે.
$5$. તેથી,સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ $III > IV > I > II$ છે.

(A) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$Ph_3C^{+}$ (ટ્રાયફિનાઇલમિથાઇલ કાર્બોકેટાયન) આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થાયી છે કારણ કે મધ્યવર્તી કાર્બન પરમાણુ પરનો ધન વીજભાર રેઝોનન્સ દ્વારા ત્રણ ફિનાઇલ રિંગ્સ પર વિસ્થાપિત (delocalized) થાય છે.
આ વ્યાપક વિસ્થાપન અન્ય કાર્બોકેટાયનોની તુલનામાં નોંધપાત્ર સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે,જે ફક્ત હાઇપરકોન્જુગેશન અથવા સામાન્ય રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થાયી થાય છે.

(B) હાઇડ્રોજન પરમાણુના નિષ્કર્ષણની સરળતા પરિણામી રેડિકલ અથવા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$H_{a}$ ના નિષ્કર્ષણથી $3^{\circ}$ એલાઈલિક રેડિકલ/કાર્બોકેટાયન બને છે,જે રેઝોનન્સ અને હાયપરકોન્જુગેશનને કારણે ખૂબ જ સ્થિર છે.
$H_{c}$ ના નિષ્કર્ષણથી $2^{\circ}$ એલાઈલિક રેડિકલ/કાર્બોકેટાયન બને છે,જે $3^{\circ}$ એલાઈલિક સ્પીસીસ કરતા ઓછું સ્થિર છે.
$H_{b}$ ના નિષ્કર્ષણથી $2^{\circ}$ નોન-એલાઈલિક રેડિકલ/કાર્બોકેટાયન બને છે,જે ત્રણેયમાં સૌથી ઓછું સ્થિર છે.
તેથી,નિષ્કર્ષણની સરળતાનો ઘટતો ક્રમ $H_{a} > H_{c} > H_{b}$ છે.

(A) વિધાન $I$ સાચું છે: ટર્ટ-બ્યુટાઇલ કાર્બોકેટાયન $(CH_3)_3C^{+}$ માં $9$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન હોય છે,જે $9$ હાઇપરકોન્જુગેશન બંધારણો બનાવે છે,જે તેને વધુ સ્થાયી બનાવે છે.
વિધાન $II$ ખોટું છે: મિથાઇલ કાર્બોકેટાયન $CH_3^{+}$ માં $0$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન હોય છે,તેથી તેમાં $0$ હાઇપરકોન્જુગેશન આંતરક્રિયાઓ શક્ય છે. વિધાનમાં $3$ આંતરક્રિયાઓનો ઉલ્લેખ છે જે ખોટું છે.
તેથી,વિધાન $I$ સાચું છે અને વિધાન $II$ ખોટું છે.

(C) કાર્બેનાયનની સ્થિરતા તે કાર્બન પરમાણુના સંકરણમાં રહેલા $s$-લક્ષણના ટકાવારીના પ્રમાણમાં હોય છે.
$1$. $CH\equiv C^{-}$ માં,કાર્બન $sp$ સંકરણ ધરાવે છે ($50\% \ s$-લક્ષણ).
$2$. $CH_2=CH^{-}$ માં,કાર્બન $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે ($33.3\% \ s$-લક્ષણ).
$3$. $CH_3-CH_2^{-}$ માં,કાર્બન $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે ($25\% \ s$-લક્ષણ).
વધારે $s$-લક્ષણ એટલે ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની વધુ નજીક હોય છે,જે સ્થિરતા વધારે છે.
તેથી,સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ: $CH\equiv C^{-} > CH_2=CH^{-} > CH_3-CH_2^{-}$ છે.

(C) કાર્બેનાયનની સ્થિરતા ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો $(EWG)$ દ્વારા વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો $(EDG)$ દ્વારા ઘટે છે.
$IV$ $(p-CHO)$: $-CHO$ એક પ્રબળ $EWG$ ($-M$ અસર) છે,જે મહત્તમ સ્થિરતા આપે છે.
$I$ $(p-Br)$: $-Br$ એક $EWG$ ($-I$ અસર) છે,જે સ્થિરતા આપે છે.
$II$ $(C_6H_5-CH_2^-)$: સંદર્ભ બંધારણ.
$V$ $(p-CH_3)$: $-CH_3$ એક $EDG$ ($+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન) છે,જે સ્થિરતા ઘટાડે છે.
$III$ $(p-CH_3O)$: $-OCH_3$ એક પ્રબળ $EDG$ ($+M$ અસર) છે,જે ન્યૂનતમ સ્થિરતા આપે છે.
આમ,સ્થિરતાનો ઉતરતો ક્રમ $IV > I > II > V > III$ છે.