Reactive Intermediates Questions in Hindi

(C) निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन की $CH_3Cl$ के साथ अभिक्रिया एक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया है।
पहले चरण में,लुईस अम्ल $AlCl_3$,$CH_3Cl$ के साथ अभिक्रिया करके इलेक्ट्रॉन-स्नेही (electrophile) उत्पन्न करता है,जो कि मिथाइल कार्बोनियम आयन $(CH_3^{+})$ है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CH_3Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3^{+} + [AlCl_4]^{-}$
अतः,$CH_3^{+}$ अभिक्रिया के दौरान बनने वाला इलेक्ट्रॉन-स्नेही मध्यवर्ती है।

(B) $Hexane \xrightarrow{\text{anhy. } AlCl_3 / HCl}$ अभिक्रिया में,$n$-हेक्सेन का शाखित एल्केन में समावयवीकरण (isomerization) एक कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती के माध्यम से होता है।
विकल्प $A$ एक नाभिकरागी योगज अभिक्रिया है।
विकल्प $C$ एक मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
विकल्प $D$ एक नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया ($S_N2$ क्रियाविधि) है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(D) धनावेशित कार्बन (कार्बोकेशन) तीन अन्य परमाणुओं से जुड़ा होता है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है। संकरित कक्षकों की संख्या = $3 \text{ (आबंध युग्म)} + 0 \text{ (एकाकी युग्म)} = 3$,जो $sp^2$ संकरण को दर्शाता है।
ऋणावेशित कार्बन (कार्बेनायन) तीन अन्य परमाणुओं से जुड़ा होता है और इसमें एक एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। संकरित कक्षकों की संख्या = $3 \text{ (आबंध युग्म)} + 1 \text{ (एकाकी युग्म)} = 4$,जो $sp^3$ संकरण को दर्शाता है।
अतः,संकरण क्रमशः $sp^2$ और $sp^3$ है।

(B) एल्किल मुक्त मूलकों की स्थिरता मूलक कार्बन से जुड़े एल्किल समूहों की संख्या द्वारा निर्धारित होती है,जो प्रेरणिक प्रभाव और अतिसंयुग्मन के माध्यम से स्थिरता प्रदान करते हैं।
$3^{\circ}$ मुक्त मूलक सबसे अधिक स्थिर होते हैं,उसके बाद $2^{\circ}$,$1^{\circ}$ और मिथाइल मूलक आते हैं।
विनाइल मुक्त मूलक $(CH_2=\dot{C}H)$ काफी कम स्थिर होते हैं क्योंकि अयुग्मित इलेक्ट्रॉन $sp^2$ संकरित कक्षक में होता है,जिसमें $s$-लक्षण अधिक होता है और यह अधिक विद्युत ऋणात्मक होता है।
अतः,स्थिरता का क्रम: $(CH_3)_3\dot{C} (3^{\circ}) > CH_3-\dot{C}H-CH_3 (2^{\circ}) > \dot{C}H_3 (1^{\circ}) > CH_2=\dot{C}H$ (विनाइल)।
सही क्रम $iv > iii > ii > i$ है।

(A) कार्बोकेशन की स्थिरता अनुनाद (resonance),अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) और प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।
$1$. बेंजिल कार्बोकेशन $(iii)$ बेंजीन रिंग के साथ अनुनाद के माध्यम से धनात्मक आवेश के व्यापक विस्थानीकरण के कारण सबसे अधिक स्थिर है।
$2$. एलिल कार्बोकेशन $(i)$ निकटवर्ती $\pi$-बॉन्ड के साथ अनुनाद के माध्यम से धनात्मक आवेश के विस्थानीकरण के कारण स्थिर है।
$3$. एथिल कार्बोकेशन $(ii)$ एक प्राथमिक $(1^{\circ})$ कार्बोकेशन है,जो तीन $\alpha$-हाइड्रोजन से अतिसंयुग्मन द्वारा स्थिर होता है।
$4$. आइसोब्यूटिल कार्बोकेशन $(iv)$ भी एक प्राथमिक $(1^{\circ})$ कार्बोकेशन है। हालांकि इसमें एक शाखित एल्काइल समूह है,लेकिन धनात्मक आवेश प्राथमिक कार्बन पर है,और यह एथिल कार्बोकेशन की तुलना में कम स्थिर है।
स्थिरता की तुलना: बेंजिल $(iii)$ > एलिल $(i)$ > एथिल $(ii)$ > आइसोब्यूटिल $(iv)$।
अतः,स्थिरता का बढ़ता क्रम $iv < ii < i < iii$ है।

(C) दी गई संरचना एक प्राथमिक कार्बोनियम आयन है: $CH_3-C(CH_3)_2-CH_2^{\oplus}$.
कार्बोनियम आयन अधिक स्थिर कार्बोनियम आयन (तृतीयक > द्वितीयक > प्राथमिक) बनाने के लिए पुनर्व्यवस्थित होते हैं।
आसन्न कार्बन से धनावेशित कार्बन पर $1,2$-हाइड्राइड शिफ्ट होती है।
इसके परिणामस्वरूप एक तृतीयक कार्बोनियम आयन बनता है: $CH_3-C^{\oplus}(CH_3)-CH_2-CH_3$.
यह तृतीयक कार्बोनियम आयन हाइपरकंजुगेशन और इंडक्टिव प्रभावों के कारण अधिक स्थिर होता है।

(A) कार्बोकेशन की स्थिरता $+I$ प्रभाव और हाइपरकंजुगेशन के कारण इलेक्ट्रॉन-दाता अल्काइल समूहों की संख्या के साथ बढ़ती है। स्थिरता का क्रम $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ > \text{methyl}$ है।
$3$: $(CH_3)_3C^+$ ($3^\circ$ कार्बोकेशन)
$1$: $CH_3-CH^+-CH_3$ ($2^\circ$ कार्बोकेशन)
$4$: $CH_3-CH_2^+$ ($1^\circ$ कार्बोकेशन)
$2$: $CH_3^+$ (मिथाइल कार्बोकेशन)
अतः,स्थिरता का बढ़ता क्रम $2 < 4 < 1 < 3$ है।

(C) कार्बोकेशन की स्थिरता अनुनाद (resonance),अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) और प्रेरणिक प्रभाव (inductive effects) जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।
$A$: साइक्लोहेक्सिल धनायन एक द्वितीयक कार्बोकेशन है जिसमें कोई अनुनाद स्थिरीकरण नहीं होता है।
$B$: साइक्लोहेक्स$-2-$ईन$-1-$इल धनायन एक एलिलिक कार्बोकेशन है,जो निकटवर्ती द्वि-आबंध के साथ अनुनाद द्वारा स्थिर होता है।
$C$: $1-$मिथाइल$-2-$फिनाइलसाइक्लोहेक्स$-2-$ईन$-1-$इल धनायन एक तृतीयक एलिलिक कार्बोकेशन है। यह निकटवर्ती द्वि-आबंध और फिनाइल समूह के साथ अनुनाद द्वारा,और साथ ही मिथाइल समूह के प्रेरणिक प्रभाव द्वारा स्थिर होता है। धनात्मक आवेश का यह व्यापक विस्थानीकरण इसे दिए गए विकल्पों में सबसे अधिक स्थिर बनाता है।
$D$: ($3$-फिनाइलसाइक्लोहेक्सिल)मिथाइल धनायन एक प्राथमिक कार्बोकेशन है,जो आमतौर पर सबसे कम स्थिर होता है।
इसलिए,सबसे अधिक स्थिर कार्बोकेशन विकल्प $C$ में है।

(A) प्रथम अभिक्रिया में,$CH_3CH_2-I \rightarrow A + B$,बंध का विषमांगी विदलन होता है जिससे बंध के इलेक्ट्रॉन युग्म अधिक विद्युत ऋणी आयोडीन परमाणु पर चले जाते हैं। इसके परिणामस्वरूप एथिल कार्बधनायन $(A = CH_3CH_2^{+})$ और आयोडाइड आयन $(B = I^{-})$ बनते हैं।
दूसरी अभिक्रिया में,$CH_3CH_2-Cu \rightarrow C + D$,बंध का विषमांगी विदलन होता है जिससे बंध के इलेक्ट्रॉन युग्म कार्बन परमाणु पर चले जाते हैं क्योंकि कार्बन,कॉपर की तुलना में अधिक विद्युत ऋणी है। इसके परिणामस्वरूप एथिल कार्बऋणायन $(C = CH_3CH_2^{-})$ और कॉपर धनायन $(D = Cu^{+})$ बनते हैं।

(B) एक मुक्त रेडिकल वह प्रजाति है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या विषम होती है,जो इसे अनुचुंबकीय और अत्यधिक प्रतिक्रियाशील बनाती है।
$NO$ में,कुल संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या $5$ ($N$ से) $+ 6$ ($O$ से) $= 11$ है,जो एक विषम संख्या है।
$CO_2$ में,कुल संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या $4$ ($C$ से) $+ 2 \times 6$ ($O$ से) $= 16$ (सम) है।
$NO_2^{-}$ में,कुल संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या $5$ ($N$ से) $+ 2 \times 6$ ($O$ से) $+ 1$ (ऋण आवेश) $= 18$ (सम) है।
$CN^{-}$ में,कुल संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या $4$ ($C$ से) $+ 5$ ($N$ से) $+ 1$ (ऋण आवेश) $= 10$ (सम) है।
इसलिए,$NO$ एक रेडिकल है।

(A) कार्बोकेशन की स्थिरता अनुनाद (resonance),अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) और प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) द्वारा निर्धारित की जाती है।
$I$ $(C_6H_5CH_2^+)$ एक बेंजिलिक कार्बोकेशन है,जो फेनिल रिंग के साथ अनुनाद द्वारा अत्यधिक स्थिर होता है।
$III$ $(CH_3-CH^+(CH_3))$ एक द्वितीयक $(2^{\circ})$ कार्बोकेशन है,जो दो मिथाइल समूहों के अतिसंयुग्मन और प्रेरणिक प्रभाव द्वारा स्थिर होता है।
$IV$ $(CH_3-CH_2^+)$ एक प्राथमिक $(1^{\circ})$ कार्बोकेशन है,जो एक मिथाइल समूह के अतिसंयुग्मन और प्रेरणिक प्रभाव द्वारा स्थिर होता है।
$II$ $(CH_2=CH^+)$ एक विनाइलिक कार्बोकेशन है और $V$ $(HC \equiv C^+)$ एक एसिटिलीनिक कार्बोकेशन है। दोनों में धनात्मक आवेश क्रमशः $sp^2$ और $sp$ संकरित कार्बन पर होता है। उच्च $s$-लक्षण विद्युत ऋणात्मकता को बढ़ाता है,जिससे धनात्मक आवेश कम स्थिर हो जाता है।
चूंकि $sp$ संकरण ($50\% \ s$-लक्षण) $sp^2$ संकरण ($33.3\% \ s$-लक्षण) की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक है,इसलिए $V$,$II$ की तुलना में कम स्थिर है।
अतः,स्थिरता का घटता क्रम $I > III > IV > II > V$ है।

(C) कार्बोनियन की स्थिरता ऋणात्मक आवेशित कार्बन से जुड़े समूहों की इलेक्ट्रॉन-आकर्षक या इलेक्ट्रॉन-दाता प्रकृति द्वारा निर्धारित की जाती है।
इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-NO_2$,$-CHO$) ऋणात्मक आवेश को फैलाकर कार्बोनियन को स्थिर करते हैं।
इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $(-CH_3)$ ऋणात्मक आवेशित कार्बन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाकर कार्बोनियन को अस्थिर करते हैं।
दिए गए विकल्पों की तुलना करने पर,$^{\ominus}CH_2-CH_3$ (एथिल कार्बोनियन) सबसे कम स्थिर है क्योंकि $-CH_3$ समूह के $+I$ प्रभाव के कारण यह कार्बन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है।

(B) कार्बोकेशन की स्थिरता अनुनाद (resonance),अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) और प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।
$1$. $CH_3-\stackrel{\oplus}{C}H_2$ (एथिल कार्बोकेशन) अतिसंयुग्मन द्वारा स्थिर होता है।
$2$. $CH_2=\stackrel{\oplus}{C}H$ (विनाइल कार्बोकेशन) में धनात्मक आवेश $sp$-संकरित कार्बन परमाणु पर होता है। चूंकि $sp$ कार्बन अधिक विद्युत ऋणात्मक होते हैं,वे धनात्मक आवेश को बहुत खराब तरीके से धारण करते हैं,जिससे यह अत्यधिक अस्थिर हो जाता है।
$3$. $CH_2=CH-CH_2^{\oplus}$ (एलिल कार्बोकेशन) अनुनाद द्वारा स्थिर होता है।
$4$. $C_6H_5-\stackrel{\oplus}{C}H_2$ (बेंजिल कार्बोकेशन) बेंजीन रिंग के साथ अनुनाद द्वारा स्थिर होता है।
अतः,विनाइल कार्बोकेशन सबसे कम स्थिर है।

(C) मुक्त रेडिकल्स की स्थिरता $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या (हाइपरकंजुगेशन) के सीधे समानुपाती होती है।
प्रत्येक रेडिकल के लिए $\alpha$-हाइड्रोजन की गणना करने पर:
$[A]$ में $6 \ \alpha-H$ हैं।
$[B]$ में $1 \ \alpha-H$ है।
$[C]$ में $3 \ \alpha-H$ हैं।
$[D]$ में $5 \ \alpha-H$ हैं।
$\alpha$-हाइड्रोजन की संख्या की तुलना करने पर: $1 < 3 < 5 < 6$।
अतः,स्थिरता का सही क्रम $[B] < [C] < [D] < [A]$ है।

(C) कार्बोकेशन में अतिसंयुग्मन स्थिरता,धनावेशित कार्बन के निकटवर्ती कार्बन परमाणु से जुड़े $\alpha-H$ परमाणुओं की उपस्थिति द्वारा प्रदान की जाती है।
$A = CH_3CH_2^+$ में $3$ $\alpha-H$ परमाणु हैं।
$B = (CH_3)_3C^+$ में $9$ $\alpha-H$ परमाणु हैं।
$C = (CH_3)_2CH^+$ में $6$ $\alpha-H$ परमाणु हैं।
$D = CH_3^+$ में $0$ $\alpha-H$ परमाणु हैं।
चूंकि $D$ में कोई $\alpha-H$ परमाणु नहीं है,इसलिए इसमें अतिसंयुग्मन स्थिरता का अभाव है।

(D) कार्बोकेशन की स्थिरता हाइपरकंजुगेशन के लिए उपलब्ध अल्फा-हाइड्रोजन की संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है।
$(A)$ $1$ अल्फा-हाइड्रोजन वाला प्राथमिक कार्बोकेशन है।
$(B)$ $7$ अल्फा-हाइड्रोजन वाला तृतीयक कार्बोकेशन है।
$(C)$ $3$ अल्फा-हाइड्रोजन वाला द्वितीयक कार्बोकेशन है।
$(D)$ $4$ अल्फा-हाइड्रोजन वाला द्वितीयक कार्बोकेशन है।
अतः,स्थिरता का घटता क्रम $(B) > (D) > (C) > (A)$ है।

(C) कार्बोनियन की स्थिरता अनुनाद (resonance),संकरण (hybridization) और प्रेरक प्रभावों जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।
$IV$. $(C_6H_5)_2CH^{-}$: यह कार्बोनियन दो फेनिल रिंगों के साथ व्यापक अनुनाद और ऋण आवेश के विस्थानीकरण के कारण अत्यधिक स्थिर है।
$II$. $CH_2=CH-CH_2^{-}$: यह एक एलिलिक कार्बोनियन है,जो अनुनाद (द्वि-आबंध के साथ ऋण आवेश का संयुग्मन) द्वारा स्थिर होता है।
$I$. $HC \equiv C^{-}$: यह एक $sp$-संकरित कार्बोनियन है। उच्च $s$-लक्षण $(50\%)$ कार्बन को अधिक विद्युत ऋणात्मक बनाता है,जिससे ऋण आवेश स्थिर हो जाता है।
$III$. $H_2C=CH^{-}$: यह एक $sp^2$-संकरित कार्बोनियन है। $sp$-संकरित कार्बोनियन की तुलना में इसमें कम $s$-लक्षण $(33.3\%)$ होता है,जो इसे $I$ की तुलना में कम स्थिर बनाता है।
अतः,स्थिरता का सही क्रम $IV > II > I > III$ है।

(C) $C-H$ बंध की बंध वियोजन ऊर्जा $(BDE)$ उस बंध के समांगी विखंडन (homolytic fission) के बाद बनने वाले मुक्त मूलक की स्थिरता के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
$1.$ एथिलीन $(I)$: बनने वाला मूलक विनाइल मूलक $(CH_2=CH^{\bullet})$ है,जिसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन $sp^2$ कक्षक में होता है। यह अत्यधिक अस्थिर है।
$2.$ मीथेन $(II)$: बनने वाला मूलक मिथाइल मूलक $(CH_3^{\bullet})$ है।
$3.$ प्रोपीन $(III)$: बनने वाला मूलक एलाइल मूलक $(CH_2=CH-CH_2^{\bullet})$ है,जो अनुनाद (resonance) द्वारा स्थिर होता है और इसलिए सबसे अधिक स्थिर है।
$4.$ प्रोपेन $(IV)$: बनने वाला मूलक आइसोप्रोपिल मूलक $((CH_3)_2CH^{\bullet})$ है,जो अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) द्वारा स्थिर होता है।
मूलकों की स्थिरता का क्रम: एलाइल $(III)$ > आइसोप्रोपिल $(IV)$ > मिथाइल $(II)$ > विनाइल $(I)$।
अतः,$BDE$ का क्रम: $I > II > IV > III$ है।

(B) दिए गए मिलान में:
$A$. $CH_3-C^{+}(CH_3)-CH_3$ एक टर्शरी $(3^\circ)$ कार्बोकेशन है क्योंकि धनात्मक आवेश तीन अन्य कार्बन से जुड़े कार्बन पर है। इसलिए,$A-IV$.
$B$. $CH_3-C^{+}H-CH_3$ एक सेकेंडरी $(2^\circ)$ कार्बोकेशन है क्योंकि धनात्मक आवेश दो अन्य कार्बन से जुड़े कार्बन पर है। इसलिए,$B-I$.
$C$. $CH_3-CH_2^+$ एक प्राइमरी $(1^\circ)$ कार्बोकेशन है क्योंकि धनात्मक आवेश एक अन्य कार्बन से जुड़े कार्बन पर है। इसलिए,$C-III$.
$D$. $CH_3^+$ एक मिथाइल कार्बोकेशन है। इसलिए,$D-II$.
सही क्रम $A-IV, B-I, C-III, D-II$ है।

(C) बेंज़ोइन संघनन में बेंज़ोइन बनाने के लिए साइनाइड आयन $(CN^-)$ उत्प्रेरक की उपस्थिति में बेंजल्डिहाइड के दो अणुओं की अभिक्रिया शामिल होती है।
अभिक्रिया की शुरुआत बेंजल्डिहाइड के कार्बोनिल कार्बन पर $CN^-$ के न्यूक्लियोफिलिक हमले से होती है।
इसके बाद प्रोटॉन स्थानांतरण (टॉटोमेराइज़ेशन) द्वारा एक कार्बोनियन मध्यवर्ती बनता है,जो $CN$ समूह और फिनाइल रिंग द्वारा स्थिर होता है।
इस मुख्य मध्यवर्ती की संरचना $Ph-C^-(OH)(CN)$ है।
यह कार्बोनियन फिर बेंजल्डिहाइड के दूसरे अणु पर हमला करता है और अभिक्रिया आगे बढ़ती है,जो अंततः $CN^-$ उत्प्रेरक के निकलने के बाद बेंज़ोइन का निर्माण करती है।

(B) मुक्त मूलकों की स्थिरता जुड़े हुए समूहों के अनुनाद (resonance) और प्रेरणिक (inductive) प्रभावों द्वारा निर्धारित की जाती है।
$I$ एक एथिल मुक्त मूलक $(CH_3CH_2^{\bullet})$ है,जो अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) द्वारा स्थिर होता है।
$II$ में मुक्त मूलक कार्बन के साथ एक अमीनो समूह $(N(CH_3)_2)$ जुड़ा है। नाइट्रोजन पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म $+M$ प्रभाव के माध्यम से अनुनाद स्थिरता प्रदान करता है।
$III$ में मुक्त मूलक कार्बन के साथ अमीनो समूह $(N(CH_3)_2)$ और एस्टर समूह $(COOEt)$ दोनों जुड़े हैं। एस्टर समूह इलेक्ट्रॉन-आकर्षक ($-I$ और $-M$ प्रभाव) होता है,जो $II$ की तुलना में मुक्त मूलक को अस्थिर बनाता है।
इसलिए,स्थिरता का सही क्रम $I < III < II$ है।

(D) कार्बोकैटायन की स्थिरता इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों द्वारा निर्धारित की जाती है:
$1$. $II$ $(^+CH_2-OCH_3)$ में,ऑक्सीजन परमाणु के पास लोन पेयर होते हैं जो अनुनाद ($+M$ प्रभाव) के माध्यम से इलेक्ट्रॉन घनत्व दान कर सकते हैं,जिससे कार्बन परमाणु का अष्टक पूर्ण हो जाता है,इसलिए यह सबसे अधिक स्थिर है।
$2$. $III$ $(^+CH_2-CH_3)$ में,एथिल समूह हाइपरकंजुगेशन और मिथाइल समूह के प्रेरक प्रभाव ($+I$ प्रभाव) के माध्यम से स्थिरता प्रदान करता है।
$3$. $I$ $(^+CH_2-COCH_3)$ में,कार्बोनिल समूह $(-C=O)$ एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ और $-M$ प्रभाव) है,जो धनात्मक आवेश को अस्थिर करता है,इसलिए यह सबसे कम स्थिर है।
अतः,स्थिरता का सही क्रम $I < III < II$ है।

(B) मिथाइल ट्राइक्लोरोएसीटेट $(Cl_{3}CCO_{2}Me)$ की सोडियम मेथॉक्साइड $(NaOMe)$ के साथ अभिक्रिया में मेथॉक्साइड आयन $(^-OMe)$ एस्टर के कार्बोनिल कार्बन पर न्यूक्लियोफिलिक हमला करता है।
इससे एक टेट्राहेड्रल मध्यवर्ती बनता है,जो बाद में ट्राइक्लोरोमिथाइल कार्बेनायन $(^-CCl_{3})$ को बाहर निकालने के लिए विघटित हो जाता है।
ट्राइक्लोरोमिथाइल कार्बेनायन $(^-CCl_{3})$ अस्थिर होता है और बाद में क्लोराइड आयन $(Cl^-)$ को खोकर डाइक्लोरोकार्बीन $(:CCl_{2})$ उत्पन्न करता है।
इसलिए,इस प्रक्रिया में उत्पन्न अंतिम प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती कार्बीन है।

(B) कार्बोकैटायन का स्थायित्व अनुनाद (resonance) और प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) द्वारा निर्धारित होता है।
$(I)$ $Ph_{2}\stackrel{+}{C} CH_{2} Me$ एक $3^{\circ}$ बेंजिलिक कार्बोकैटायन है जो दो फेनिल वलयों द्वारा स्थिर होता है।
$(II)$ $Ph CH_{2} CH_{2} \stackrel{+}{C} HPh$ एक $2^{\circ}$ बेंजिलिक कार्बोकैटायन है जो एक फेनिल वलय द्वारा स्थिर होता है।
$(III)$ $Ph_{2} CH \stackrel{+}{C} HMe$ एक $2^{\circ}$ कार्बोकैटायन है जिसमें निकटवर्ती कार्बन से दो फेनिल समूह जुड़े होते हैं।
$(IV)$ $Ph_{2} C(Me) \stackrel{+}{C} H_{2}$ एक $1^{\circ}$ कार्बोकैटायन है।
अतः,स्थायित्व का सही क्रम $(I)$ > $(II)$ > $(III)$ > $(IV)$ है।

(C) कार्बोकेशन की स्थिरता संयुग्मित प्रणाली से जुड़े प्रतिस्थापियों की इलेक्ट्रॉन-दाता या इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रकृति द्वारा निर्धारित की जाती है।
$1$. $III$ और $IV$ में,$-NMe_2$ और $-OMe$ समूह एक मजबूत $+R$ (अनुनाद) प्रभाव दिखाते हैं,जो कार्बोकेशन को काफी स्थिर करते हैं।
$2$. चूंकि नाइट्रोजन ऑक्सीजन की तुलना में कम विद्युत ऋणात्मक है,इसलिए $N$ पर मौजूद लोन पेयर अधिक आसानी से दान की जा सकती है,जिससे $-NMe_2$,$-OMe$ की तुलना में एक मजबूत $+R$ समूह बन जाता है। अतः,$III > IV$ है।
$3$. $I$ में,$-CH_3$ समूह एक कमजोर $+I$ (प्रेरणिक) प्रभाव और अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) दिखाता है,जो मध्यम स्थिरता प्रदान करता है।
$4$. $II$ में,$-BMe_2$ समूह में एक खाली $p$-कक्षक होता है और यह $-R$ प्रभाव दिखाता है,जो कार्बोकेशन को अस्थिर करता है।
$5$. इसलिए,स्थिरता का सही क्रम $III > IV > I > II$ है।

(A) कार्बोकेशन की स्थिरता अनुनाद (resonance),अतिसंयुग्मन (hyperconjugation) और प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।
$Ph_3C^{+}$ (ट्राइफेनिलमिथाइल कार्बोकेशन) दिए गए विकल्पों में सबसे अधिक स्थिर है क्योंकि केंद्रीय कार्बन परमाणु पर स्थित धनात्मक आवेश तीन फेनिल रिंगों पर अनुनाद के माध्यम से विस्थानीकृत (delocalized) हो जाता है।
यह व्यापक विस्थानीकरण अन्य कार्बोकेशन की तुलना में महत्वपूर्ण स्थिरता प्रदान करता है,जो केवल अतिसंयुग्मन या साधारण अनुनाद द्वारा स्थिर होते हैं।

(B) हाइड्रोजन परमाणु के निष्कर्षण की सुगमता परिणामी रेडिकल या कार्बोकेशन मध्यवर्ती की स्थिरता पर निर्भर करती है।
$H_{a}$ के निष्कर्षण से $3^{\circ}$ एलाइलिक रेडिकल/कार्बोकेशन बनता है,जो अनुनाद और अतिसंयुग्मन के कारण अत्यधिक स्थिर होता है।
$H_{c}$ के निष्कर्षण से $2^{\circ}$ एलाइलिक रेडिकल/कार्बोकेशन बनता है,जो $3^{\circ}$ एलाइलिक स्पीशीज की तुलना में कम स्थिर होता है।
$H_{b}$ के निष्कर्षण से $2^{\circ}$ नॉन-एलाइलिक रेडिकल/कार्बोकेशन बनता है,जो तीनों में सबसे कम स्थिर होता है।
अतः,निष्कर्षण की सुगमता का घटता क्रम $H_{a} > H_{c} > H_{b}$ है।

(A) कथन $I$ सत्य है: टर्ट-ब्यूटाइल कार्बोनियम आयन $(CH_3)_3C^{+}$ में $9$ $\alpha$-हाइड्रोजन होते हैं,जो $9$ अतिसंयुग्मन संरचनाएं बनाते हैं,जिससे यह अधिक स्थायी होता है।
कथन $II$ असत्य है: मिथाइल कार्बोनियम आयन $CH_3^{+}$ में $0$ $\alpha$-हाइड्रोजन होते हैं,इसलिए इसमें $0$ अतिसंयुग्मन अंतःक्रियाएं संभव हैं। कथन में $3$ अंतःक्रियाओं का उल्लेख है जो गलत है।
अतः,कथन $I$ सत्य है और कथन $II$ असत्य है।

(C) कार्बोनियन की स्थिरता,ऋण आवेश वाले कार्बन परमाणु के संकरण में $s$-लक्षण की प्रतिशत मात्रा के सीधे समानुपाती होती है।
$1$. $CH\equiv C^{-}$ में,कार्बन $sp$ संकरित है ($50\% \ s$-लक्षण)।
$2$. $CH_2=CH^{-}$ में,कार्बन $sp^2$ संकरित है ($33.3\% \ s$-लक्षण)।
$3$. $CH_3-CH_2^{-}$ में,कार्बन $sp^3$ संकरित है ($25\% \ s$-लक्षण)।
अधिक $s$-लक्षण का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के अधिक निकट हैं,जिससे स्थिरता बढ़ती है।
अतः,स्थिरता का सही क्रम है: $CH\equiv C^{-} > CH_2=CH^{-} > CH_3-CH_2^{-}$।

(C) कार्बोनियन की स्थिरता इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूहों $(EWG)$ द्वारा बढ़ती है और इलेक्ट्रॉन-दाता समूहों $(EDG)$ द्वारा घटती है।
$IV$ $(p-CHO)$: $-CHO$ एक प्रबल $EWG$ ($-M$ प्रभाव) है,जो अधिकतम स्थिरता प्रदान करता है।
$I$ $(p-Br)$: $-Br$ एक $EWG$ ($-I$ प्रभाव) है,जो स्थिरता प्रदान करता है।
$II$ $(C_6H_5-CH_2^-)$: संदर्भ संरचना।
$V$ $(p-CH_3)$: $-CH_3$ एक $EDG$ ($+I$ और हाइपरकंजुगेशन) है,जो स्थिरता को कम करता है।
$III$ $(p-CH_3O)$: $-OCH_3$ एक प्रबल $EDG$ ($+M$ प्रभाव) है,जो न्यूनतम स्थिरता प्रदान करता है।
अतः,स्थिरता का घटता क्रम $IV > I > II > V > III$ है।