Resonance Questions in Gujarati

(A) બંધારણ $x$ (સાયક્લોહેક્સાઈલએમાઈન) માં,$C-N$ બંધ એ શુદ્ધ એકલ બંધ છે કારણ કે તેમાં કોઈ સંસ્પંદન (resonance) નથી.
બંધારણ $z$ (એનિલીન) માં,નાઈટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન વલય સાથે સંસ્પંદનમાં હોય છે,જે $C-N$ બંધને આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા આપે છે,જેનાથી તેની લંબાઈ ઘટે છે.
બંધારણ $y$ ($p$-નાઈટ્રોએનિલીન) માં,$-NO_2$ સમૂહ એ પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે જે $-NH_2$ સમૂહ અને બેન્ઝીન વલય વચ્ચેના સંસ્પંદનની માત્રામાં વધારો કરે છે. આના પરિણામે એનિલીન $(z)$ ની તુલનામાં $C-N$ બંધમાં વધુ આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા જોવા મળે છે.
તેથી,બંધ લંબાઈનો ક્રમ $x$ (એકલ બંધ) $>$ $z$ (આંશિક દ્વિબંધ) $>$ $y$ (વધુ આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા) છે.
સાચો ક્રમ $x > z > y$ છે.

(A) $CH_3-C(=O)-CH_3$ અને $CH_3-C(OH)=CH_2$ એ ટોટોમર્સ (tautomers) છે.
સંસ્પંદનમાં માત્ર ઈલેક્ટ્રોનનું સ્થાનાંતર થાય છે,પરમાણુઓનું નહીં.
ટોટોમેરિઝમમાં,હાઈડ્રોજન પરમાણુનું સ્થળાંતર થાય છે,જે સંસ્પંદનના મૂળભૂત નિયમનું ઉલ્લંઘન કરે છે.

(A) $HNO_3$ અણુમાં,$N-OH$ બંધ ($a$ તરીકે દર્શાવેલ) એ $1$ ના બંધ ક્રમ સાથેનો એકલ બંધ છે,જે આશરે $1.40 \,\mathring{A}$ ની બંધ લંબાઈ ધરાવે છે.
નાઈટ્રેટ જૂથમાં $N-O$ બંધો ($b$ તરીકે દર્શાવેલ) સંસ્પંદન (resonance) દર્શાવે છે,જેના પરિણામે $1.5$ ના બંધ ક્રમ સાથે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા પ્રાપ્ત થાય છે,જે આશરે $1.21 \,\mathring{A}$ ની ટૂંકી બંધ લંબાઈ ધરાવે છે.

(B) $BF_3$ માં,બોરોન પરમાણુ ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવે છે અને તેનું અષ્ટક અપૂર્ણ છે.
સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરવા માટે,ફ્લોરિન પરમાણુની એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બોરોનના ખાલી $2p$ કક્ષકમાં દાન કરવામાં આવે છે.
આ ઘટનાને $p\pi-p\pi$ બેક બોન્ડિંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પરિણામે,$B-F$ બંધ આંશિક દ્વિબંધ ગુણધર્મ પ્રાપ્ત કરે છે,અને આ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ત્રણેય $B-F$ બંધો પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે.

(B) સંસ્પંદનમાં માત્ર ઇલેક્ટ્રોન ($\pi$-ઇલેક્ટ્રોન અથવા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ) નું સ્થાનાંતર થાય છે,પરમાણુઓના સ્થાન બદલાતા નથી.
વિકલ્પ $(B)$ માં,$\alpha$-કાર્બન પરથી હાઇડ્રોજન પરમાણુ (પ્રોટોન) નું ઓક્સિજન પરમાણુ પર સ્થળાંતર થાય છે. આ ઘટનાને ચલરૂપકતા (tautomerism) કહેવાય છે,સંસ્પંદન નહીં. તેથી,તે સંસ્પંદન બંધારણોની જોડી નથી.

(B) રેઝોનન્સ એનર્જી અણુની સ્થિરતા અને $\pi$-ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણ (delocalization) સાથે સીધી રીતે સંબંધિત છે.
$A$: $3,4-\text{dihydro}-2H-\text{pyran}$ એ એક બિન-એરોમેટિક અણુ છે જેમાં માત્ર એક દ્વિબંધ છે.
$B$: પાયરીલિયમ કેટાયન એ છ-સભ્યવાળી વિષમચક્રીય એરોમેટિક રીંગ છે. તે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે છે ($4n+2$ $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન,જ્યાં $n=1$,કુલ $6$ $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન). એરોમેટિક સંયોજનો બિન-એરોમેટિક અથવા એન્ટી-એરોમેટિક સિસ્ટમની તુલનામાં ઘણી વધારે રેઝોનન્સ એનર્જી ધરાવે છે.
$C$ અને $D$: $4H-\text{pyran}$ અને $2H-\text{pyran}$ બિન-એરોમેટિક છે કારણ કે તેમાં રીંગમાં એક $sp^3$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ હોય છે,જે સતત સંયુગ્મન (conjugation) તોડે છે.
તેથી,પાયરીલિયમ કેટાયન તેની એરોમેટિક લાક્ષણિકતાને કારણે સૌથી વધુ રેઝોનન્સ એનર્જી ધરાવે છે.

(C) બંધ ક્રમાંક $(B.O.)$ નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણી શકાય: $B.O. = 1 + \frac{\text{દ્વિબંધની સંખ્યા}}{\text{કુલ બંધની સંખ્યા}}$.
$ClO^-$ માટે: $Cl-O^-$,$B.O. = 1.0$.
$ClO_2^-$ માટે: $O-Cl-O^-$,સંસ્પંદન હાઇબ્રિડ $B.O. = \frac{3}{2} = 1.5$ આપે છે.
$ClO_3^-$ માટે: $B.O. = \frac{5}{3} \approx 1.66$.
$ClO_4^-$ માટે: $B.O. = \frac{7}{4} = 1.75$.
આમ,સાચો ક્રમ $ClO^- < ClO_2^- < ClO_3^- < ClO_4^-$ છે.

(A) ગ્રેફાઇટમાં, દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને ષટ્કોણીય સમતલીય નેટવર્કમાં અન્ય કાર્બન પરમાણુઓ સાથે ત્રણ સિગ્મા બંધ બનાવે છે।
દરેક કાર્બન પરમાણુનો ચોથો સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન અસંકરિત $p$-કક્ષકમાં રહે છે, જે બાજુના કાર્બન પરમાણુઓની $p$-કક્ષકો સાથે પાર્શ્વવર્તી ઓવરલેપ કરીને સમગ્ર સ્તરમાં $p\pi-p\pi$ વિસ્થાનિકૃત બંધ સિસ્ટમ બનાવે છે।
આ આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા $C-C$ બંધ લંબાઈને $154 \, pm$ થી ઘટાડીને $141.5 \, pm$ કરે છે।

(B) મિથાઈલ એસીટેટમાં,$C-O$ બંધ $(a)$ સંસ્પંદનને કારણે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા ધરાવે છે: $CH_3-C(=O)-OCH_3 \leftrightarrow CH_3-C(O^-)=O^+-CH_3$.
$O-CH_3$ બંધ $(b)$ એ શુદ્ધ એકલ બંધ છે.
આંશિક દ્વિબંધ એ એકલ બંધ કરતા ટૂંકા હોવાથી,બંધ લંબાઈ $a$ એ $b$ કરતા ટૂંકી છે.
તેથી,$b > a$.

(B) સંસ્પંદન બંધારણોમાં તમામ પરમાણુઓના સાપેક્ષ સ્થાન (જોડાણ) સમાન હોવા જોઈએ.
તેઓ ફક્ત ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $\pi$ બંધ) માં અલગ પડે છે.
વિકલ્પ $(B)$ માં,બંને બંધારણોમાં સમાન જોડાણ $H-O-C-N$ છે,જ્યારે અન્ય વિકલ્પોમાં,પરમાણુઓનું સ્થાન બદલાય છે,જે તેમને સંસ્પંદન બંધારણોને બદલે આઇસોમર્સ અથવા ટોટોમર્સ બનાવે છે.

(D) કાર્બોનેટ આયન $(CO_3^{2-})$ સંસ્પંદન દર્શાવે છે,જ્યાં ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર $\pi$ ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણને કારણે ત્રણેય $C-O$ બંધ સમાન હોય છે.
સંસ્પંદન સંકરિત બંધારણમાં,દરેક $C-O$ બંધનો બંધ ક્રમાંક $1.33$ (અથવા $4/3$) હોય છે.
સંસ્પંદન સંકરિતમાં ત્રણેય $C-O$ બંધ સમાન હોવાથી,તેમની બંધ લંબાઈ પણ સમાન હોય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $I = II = III$ છે.

(A) સંસ્પંદન રચનાઓની સ્થિરતા નીચેના નિયમો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$1$. તટસ્થ રચનાઓ વીજભારિત રચનાઓ કરતા વધુ સ્થિર હોય છે.
$2$. પૂર્ણ અષ્ટક ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
$3$. વધુ વિદ્યુતઋણ પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર અને ઓછા વિદ્યુતઋણ પરમાણુ પર ધન વીજભાર ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
$4$. ઓછો વીજભાર અલગતા ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
આપેલ રચનાઓમાં:
$(i)$ તટસ્થ અણુ છે,તેથી તે સૌથી વધુ સ્થિર છે.
(ii) અને (iii) વીજભારિત રચનાઓ છે. (ii) માં,ઋણ વીજભાર ઓક્સિજન પર છે અને ધન વીજભાર કાર્બન પર છે. (iii) માં,ધન વીજભાર દ્વિતીયક કાર્બન પર છે અને ઋણ વીજભાર ઓક્સિજન પર છે. જોકે,વીજભાર અલગતા અને અષ્ટકની પૂર્ણતાને ધ્યાનમાં લેતા,(ii) એ (iii) કરતા વધુ સ્થિર છે.
આમ,સ્થિરતાનો ક્રમ $i > ii > iii$ છે.

(D) સંસ્પંદન રચનાઓની સ્થિરતા નીચેના નિયમો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$1$. વધુ સહસંયોજક બંધ ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
$2$. વધુ વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
$3$. ઓછું વીજભાર વિભાજન ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
રચનાઓનું વિશ્લેષણ:
- રચના $(p)$ માં ઓક્સિજન પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર છે,જે ખૂબ જ વિદ્યુતઋણ છે,તેથી તે ખૂબ જ સ્થિર છે.
- રચના $(q)$ માં કાર્બન પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર છે,જે ઓક્સિજન કરતા ઓછો વિદ્યુતઋણ છે,તેથી તે $(p)$ કરતા ઓછી સ્થિર છે.
- રચના $(r)$ એ તટસ્થ અણુ છે,પરંતુ તેમાં $C=C=N$ સિસ્ટમ છે જે $(p)$ અને $(q)$ માં જોવા મળતી $C \equiv N$ સિસ્ટમ કરતા ઓછી સ્થિર છે.
તેથી,સ્થિરતાનો ક્રમ $p > r > q$ છે.

(A) સાયક્લોહેક્સિનમાં એક દ્વિબંધ માટે હાઇડ્રોજનેશનની ઉષ્મા $\Delta H = -28.6 \ kcal/mol$ છે.
એન્થ્રાસીનમાં $7$ દ્વિબંધો છે જેનું હાઇડ્રોજનેશન થઈ શકે છે.
તેથી,એન્થ્રાસીન માટે હાઇડ્રોજનેશનની સૈદ્ધાંતિક ઉષ્મા $7 \times (-28.6 \ kcal/mol) = -200.2 \ kcal/mol$ છે.
એન્થ્રાસીન માટે હાઇડ્રોજનેશનની પ્રાયોગિક ઉષ્મા $-116.2 \ kcal/mol$ આપેલી છે.
રેઝોનન્સ એનર્જી = (હાઇડ્રોજનેશનની સૈદ્ધાંતિક ઉષ્મા) $-$ (હાઇડ્રોજનેશનની પ્રાયોગિક ઉષ્મા)
રેઝોનન્સ એનર્જી = $(-200.2 \ kcal/mol) - (-116.2 \ kcal/mol) = -84 \ kcal/mol$.
રેઝોનન્સ એનર્જીનું મૂલ્ય $84 \ kcal/mol$ છે.

(C) બંધારણ $\overset{\ominus}{C}H_2 - \overset{\oplus}{O}$ અત્યંત અસ્થિર છે અને તે માન્ય કેનોનિકલ બંધારણ નથી.
આ બંધારણમાં,ઓક્સિજન પરમાણુ પાસે માત્ર $6$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે (અપૂર્ણ અષ્ટક),અને ઓછી વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા કાર્બન પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર છે જ્યારે વધુ વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા ઓક્સિજન પરમાણુ પર ધન વીજભાર છે,જે અત્યંત પ્રતિકૂળ છે.

(C) નાઈટ્રોજનની મહત્તમ સહસંયોજકતા $4$ છે કારણ કે તેની સંયોજકતા કક્ષામાં $d$-કક્ષકો હોતી નથી.
બંધારણ $(III)$ માં,નાઈટ્રોજન પરમાણુ $5$ બંધ સાથે દર્શાવવામાં આવ્યો છે,જે અષ્ટકના નિયમ અને નાઈટ્રોજનની સંયોજકતા મર્યાદાનું ઉલ્લંઘન કરે છે.
તેથી,બંધારણ $(III)$ એ માન્ય કેનોનિકલ રચના નથી.

(A) સંસ્પંદન રચનાઓની સ્થિરતા નીચેના નિયમો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$1$. વધુ સહસંયોજક બંધ ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
$2$. તમામ અણુઓ માટે પૂર્ણ અષ્ટક ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થિર હોય છે.
$3$. તટસ્થ રચનાઓ વીજભારિત રચનાઓ કરતા વધુ સ્થિર હોય છે.
$4$. વધુ વિદ્યુતઋણ અણુ પર ઋણ વીજભાર અને ઓછી વિદ્યુતઋણ અણુ પર ધન વીજભાર વધુ સ્થિર હોય છે.
આ નિયમો લાગુ પાડતા:
- રચના $I$ તટસ્થ છે અને પૂર્ણ અષ્ટક ધરાવે છે,જે તેને સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.
- રચના $II$ તમામ અણુઓ માટે પૂર્ણ અષ્ટક ધરાવે છે,પરંતુ તે વીજભારિત છે.
- રચના $III$ માં કાર્બન પર અપૂર્ણ અષ્ટક છે,જે તેને $II$ કરતા ઓછી સ્થિર બનાવે છે.
- રચના $IV$ માં કાર્બન પર ઋણ વીજભાર અને ઓક્સિજન પર ધન વીજભાર છે,જે વિદ્યુતઋણતાના તફાવતને કારણે અત્યંત અસ્થિર છે.
આમ,ઘટતી સ્થિરતાનો સાચો ક્રમ $I > II > III > IV$ છે.

(A) સંસ્પંદન બંધારણોમાં પરમાણુઓના કેન્દ્રના સાપેક્ષ સ્થાન બદલ્યા વગર ઇલેક્ટ્રોનનું વિસ્થાનીકરણ (delocalization) થાય છે.
વિકલ્પ $(A)$ માં,પ્રથમ બંધારણમાં $CH_3$ સમૂહ $N$ સાથે જોડાયેલ છે અને બીજા બંધારણમાં $S$ સાથે જોડાયેલ છે.
પરમાણુઓની જોડાણની રીત અલગ હોવાથી,આ ક્રિયાશીલ સમૂહના સમઘટકો (functional isomers) છે,સંસ્પંદન બંધારણો નથી.
વિકલ્પ $(B)$,$(C)$,અને $(D)$ માન્ય સંસ્પંદન બંધારણો છે કારણ કે તેમાં માત્ર ઇલેક્ટ્રોનનું પુનઃવિતરણ થાય છે અને પરમાણુઓનું માળખું સમાન રહે છે.

(A) એન્થ્રાસીન એ ત્રણ જોડાયેલી બેન્ઝીન રીંગ ધરાવતો પોલીસાયક્લિક એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બન છે.
સંસ્પંદન રચનાઓની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે,આપણે દ્વિબંધની એવી શક્ય ગોઠવણીઓ ધ્યાનમાં લઈએ છીએ જે રીંગની એરોમેટિકતા જાળવી રાખે.
એન્થ્રાસીન માટે,$4$ માન્ય સંસ્પંદન રચનાઓ છે.
આ રચનાઓમાં પરમાણુઓને તેમના નિશ્ચિત સ્થાને રાખીને જોડાયેલી રીંગ સિસ્ટમમાં $\pi$-ઇલેક્ટ્રોનનું સ્થાનાંતર થાય છે.

(D) કેલિન $(C_7H_6)$ પાંચ-સભ્યની રીંગ અને ત્રણ-સભ્યની રીંગનું બનેલું છે જે દ્વિબંધ દ્વારા જોડાયેલ છે.
અણુ એરોમેટિક લાક્ષણિકતા દર્શાવે તે માટે,બંને રીંગોએ હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) નું પાલન કરવું આવશ્યક છે.
જો પાંચ-સભ્યની રીંગ ઋણ વીજભાર ધરાવે છે,તો તે સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઇલ એનાયન ($6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન,એરોમેટિક) બને છે.
જો ત્રણ-સભ્યની રીંગ ધન વીજભાર ધરાવે છે,તો તે સાયક્લોપ્રોપેનાઇલ કેટાયન ($2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન,એરોમેટિક) બને છે.
તેથી,સંસ્પંદન સ્વરૂપ જેમાં પાંચ-સભ્યની રીંગ ઋણ વીજભારિત છે અને ત્રણ-સભ્યની રીંગ ધન વીજભારિત છે તે સૌથી વધુ સ્થિર છે અને સંસ્પંદન હાઇબ્રિડમાં સૌથી વધુ ફાળો આપે છે.

(B) વિકલ્પ $B$ માં રહેલો અણુ હેપ્ટાફુલવીન ડેરિવેટિવ છે જે સાયક્લોપેન્ટાડાઈન રિંગ સાથે જોડાયેલ છે. બે રિંગ વચ્ચેના $\pi$-બંધના વિષમ વિભાજન (heterolytic cleavage) પર,ઇલેક્ટ્રોન સાત-સભ્યવાળી રિંગ તરફ જાય છે,જેનાથી ટ્રોપિલિયમ કેશન ($C_7H_7^+$,$6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન,એરોમેટિક) અને સાયક્લોપેન્ટાડાઈનિલ એનાયન ($C_5H_5^-$,$6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન,એરોમેટિક) બને છે. બંને રિંગ એરોમેટિક બનતી હોવાથી,આ અણુ સૌથી વધુ રેઝોનન્સ સ્ટેબિલાઇઝેશન દર્શાવે છે.

(A) હાઇડ્રોજન એઝાઇડ $(HN_3)$ ની રચના સંસ્પંદન સંકર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
તેની સંસ્પંદન રચનાઓ નીચે મુજબ છે:
$H-N=N^{+}=N^{-} \leftrightarrow H-N^{-}-N^{+}\equiv N$
પ્રથમ રચનામાં,બંધ $(I)$ દ્વિબંધ છે અને બંધ $(II)$ દ્વિબંધ છે.
બીજી રચનામાં,બંધ $(I)$ એકલ બંધ છે અને બંધ $(II)$ ત્રિબંધ છે.
સંસ્પંદન સંકરને ધ્યાનમાં લેતા,બંધ $(I)$ ($N_1$ અને $N_2$ વચ્ચે) નો બંધ ક્રમાંક $1$ અને $2$ ની વચ્ચે છે,એટલે કે $< 2$.
બંધ $(II)$ ($N_2$ અને $N_3$ વચ્ચે) નો બંધ ક્રમાંક $2$ અને $3$ ની વચ્ચે છે,એટલે કે $> 2$.
તેથી,બંધ $(I)$ નો બંધ ક્રમાંક $< 2$ અને $(II)$ નો બંધ ક્રમાંક $> 2$ છે.

(A) $N_2O$ ના નિર્માણ માટેની પ્રક્રિયા: $N_{2(g)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \to N_2O_{(g)}$ છે.
બંધ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને સૈદ્ધાંતિક નિર્માણ એન્થાલ્પી $(\Delta H_{calc})$ નીચે મુજબ ગણવામાં આવે છે:
$\Delta H_{calc} = [\text{બંધ તોડવા માટે જરૂરી ઉર્જા}] - [\text{બંધ બનતી વખતે મુક્ત થતી ઉર્જા}]$
$\Delta H_{calc} = (BE_{N \equiv N} + \frac{1}{2} BE_{O = O}) - (BE_{N = N} + BE_{N = O})$
$\Delta H_{calc} = (946 + \frac{1}{2} \times 498) - (418 + 607) = 1195 - 1025 = 170 \ kJ \ mol^{-1}$.
સંસ્પંદન ઉર્જા એ પ્રાયોગિક નિર્માણ એન્થાલ્પી અને સૈદ્ધાંતિક નિર્માણ એન્થાલ્પી વચ્ચેનો તફાવત છે:
$\text{Resonance Energy} = \Delta H_{calc} - \Delta H_{exp} = 170 - 82 = 88 \ kJ \ mol^{-1}$.
નોંધ: સંસ્પંદન ઉર્જા સામાન્ય રીતે સ્થિરતા દર્શાવતા ઋણ મૂલ્ય તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,તેથી જવાબ $-88 \ kJ \ mol^{-1}$ છે.

(A) અનુનાદ એવા અણુઓ અથવા આયનોમાં જોવા મળે છે જ્યાં $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન અથવા અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંયુગ્મિત સિસ્ટમ હોય છે જે બહુવિધ પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થઈ શકે છે.
$1$. $Dimethyl \ ether$ $(CH_3-O-CH_3)$ માં સંયુગ્મિત સિસ્ટમ અથવા $\pi$-બંધની બાજુમાં અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મનો અભાવ હોવાથી,તે અનુનાદ દર્શાવી શકતું નથી.
$2$. $Nitrate \ anion$ $(NO_3^-)$,$Carboxylate \ anion$ $(RCOO^-)$,અને $Toluene$ $(C_6H_5CH_3)$ બધામાં સંયુગ્મિત સિસ્ટમ હોય છે જે ઈલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણને મંજૂરી આપે છે,તેથી તેમને અનુનાદ બંધારણો દ્વારા દર્શાવી શકાય છે.

(C) ફોર્મેટ આયન $(HCOO^-)$ સંસ્પંદન દર્શાવે છે,જેમાં ઋણ વીજભાર બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત (delocalized) થાય છે.
આના પરિણામે બે સમાન ફાળો આપતી સંસ્પંદન રચનાઓ મળે છે.
આ સંસ્પંદનને કારણે,બંને કાર્બન-ઓક્સિજન બંધ આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા પ્રાપ્ત કરે છે,જેનાથી તેમની લંબાઈ સમાન બને છે.

(C) અનુનાદીય રચનાઓની સ્થિરતા નીચેના નિયમો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$1.$ જે પરમાણુઓનું અષ્ટક પૂર્ણ હોય તે વધુ સ્થિર હોય છે.
$2.$ સહસંયોજક બંધની સંખ્યા વધુ હોય તો સ્થિરતા વધે છે.
$3.$ વધુ વિદ્યુતઋણ પરમાણુઓ ($O$ વિરુદ્ધ $C$) પર ઋણ વીજભાર વધુ સ્થિર હોય છે.
રચના $(c)$,$CH_2=N^+(O^-)-O^-$ માં,બધા પરમાણુઓ ($C$,$N$,અને $O$) ના અષ્ટક પૂર્ણ છે અને ઋણ વીજભાર વધુ વિદ્યુતઋણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર છે. આથી તે સૌથી વધુ સ્થિર અને મહત્વની રચના છે.

(C) રેઝોનન્સ માટે સંયુગ્મિત પ્રણાલી (conjugated system) હોવી જરૂરી છે,જેમ કે ધન વીજભાર,અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અથવા દ્વિબંધની બાજુમાં દ્વિબંધ.
$A$. બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5CH_2^+)$ માં ધન વીજભાર બેન્ઝીન વલય સાથે સંયુગ્મનમાં હોવાથી તે રેઝોનન્સ દર્શાવે છે.
$B$. $CH_2 = CH - CH = CH - CH_2^+$ માં $\pi$ ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્તૃત સંયુગ્મનને કારણે રેઝોનન્સ જોવા મળે છે.
$C$. એનિલીનિયમ આયન $(C_6H_5NH_3^+)$ રેઝોનન્સ દર્શાવતું નથી કારણ કે $-NH_3^+$ સમૂહમાં નાઇટ્રોજન પરમાણુ પાસે કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી જે સંયુગ્મનમાં ભાગ લઈ શકે,અને નાઇટ્રોજન પરનો ધન વીજભાર નાઇટ્રોજનના અષ્ટકના નિયમનું ઉલ્લંઘન કર્યા વિના વલયમાં સ્થાનાંતરિત થઈ શકતો નથી.
$D$. ટ્રોપિલિયમ કેટાયન $(C_7H_7^+)$ એ એરોમેટિક પ્રણાલી છે અને તે રેઝોનન્સ દર્શાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) સંસ્પંદન એવા અણુઓમાં જોવા મળે છે જ્યાં એક લુઈસ બંધારણ બંધનનું યોગ્ય રીતે વર્ણન કરી શકતું નથી.
$O_3$ (ઓઝોન) સંસ્પંદન દર્શાવે છે કારણ કે મધ્યસ્થ ઓક્સિજન પરમાણુ અન્ય બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે,અને દ્વિબંધ બે $O-O$ બંધો વચ્ચે વિસ્થાનિકૃત (delocalized) થઈ શકે છે.
$NH_3$,$CH_4$,અને $H_2O$ સંસ્પંદન દર્શાવતા નથી કારણ કે તેમની પાસે સ્થાનિક બંધન જોડીઓ સાથેના સ્થિર લુઈસ બંધારણો છે.

(C) નાઈટ્રેટ આયન,$(NO_3^-)$ માં એક મધ્યસ્થ નાઈટ્રોજન પરમાણુ ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે.
$\pi$ ઈલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણને કારણે,દ્વિબંધ નાઈટ્રોજન પરમાણુ અને ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓમાંથી કોઈપણ એક વચ્ચે હોઈ શકે છે.
આના પરિણામે $3$ સમાન સંસ્પંદન બંધારણો મળે છે,જે આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.

(B) બંધ લંબાઈ એ બંધ ક્રમાંકના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે $(B.L. \propto \frac{1}{B.O.})$.
દરેક સ્પીસીઝ માટે બંધ ક્રમાંક $(B.O.)$ ગણો:
$1$. $SO_3^{2-}$ માટે: $B.O. = \frac{4}{3} \approx 1.33$.
$2$. $SO_4^{2-}$ માટે: $B.O. = \frac{6}{4} = 1.5$.
$3$. $SO_2$ માટે: $B.O. = \frac{3}{2} = 1.5$.
$4$. $SO_3$ માટે: $B.O. = \frac{4}{3} \approx 1.33$.
બેન્ટના નિયમ મુજબ,બંધ લંબાઈનો સાચો ક્રમ $SO_3^{2-} > SO_4^{2-} > SO_2 > SO_3$ છે.

(C) અનુનાદ એ એવી ઘટના છે જેમાં અણુને અનેક કાલ્પનિક બંધારણો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે જેને અનુનાદિત બંધારણો કહેવાય છે.
$1$. અનુનાદિત બંધારણો કાલ્પનિક છે અને વાસ્તવિકતામાં અસ્તિત્વ ધરાવતા નથી.
$2$. તમામ અનુનાદિત બંધારણોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન રહે છે.
$3$. રેઝોનન્સ હાઇબ્રિડ એ અણુનું વાસ્તવિક બંધારણ છે અને તે કોઈપણ વ્યક્તિગત અનુનાદિત બંધારણ કરતા વધુ સ્થિર છે.
$4$. સ્થિરતા એ ઊર્જાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોવાથી,રેઝોનન્સ હાઇબ્રિડ તમામ સંભવિત બંધારણોમાં સૌથી ઓછી ઊર્જા ધરાવે છે.
તેથી,હાઇબ્રિડ બંધારણ સૌથી વધુ ઊર્જા ધરાવે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(C) સંસ્પંદન બંધારણો માટે એવો કોઈ નિયમ નથી કે વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતા પરમાણુઓ એકબીજાથી દૂર હોવા જોઈએ.
વાસ્તવમાં,સ્થિરતા વધારવા માટે વિરુદ્ધ વીજભાર એકબીજાની નજીક હોવા જોઈએ.
અન્ય તમામ વિધાનો સાચા છે.

(C) રેઝોનન્સ ઊર્જા એટલે સૌથી સ્થાયી બંધારણની ઊર્જા અને અણુની વાસ્તવિક પ્રાયોગિક ઊર્જા વચ્ચેનો તફાવત.
અહીં,સૌથી સ્થાયી બંધારણ $E_3$ છે.
તેથી,રેઝોનન્સ ઊર્જા $E_0 - E_3$ થશે.

(B) $N_2O_4$ ડાયમરમાં,બે $NO_2$ અણુઓના નાઇટ્રોજન પરમાણુઓ પરના અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન જોડાઈને નિર્બળ $N-N$ બંધ બનાવે છે.
રેઝોનન્સને કારણે,ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાનું વિસ્થાનિકરણ થાય છે,જેનાથી ચારેય $N-O$ બંધ લંબાઈ અને શક્તિમાં સમાન બને છે.

(A) $ClO_2$ માં,એકી-ઈલેક્ટ્રોન (અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોન) સંસ્પંદનને કારણે $O-Cl-O$ તંત્ર પર ડીલોકલાઈઝ્ડ હોય છે.
એકી-ઈલેક્ટ્રોન ડીલોકલાઈઝ્ડ હોવાને કારણે,અણુ સ્થાયી બને છે અને ડાયમરાઈઝેશન પામતો નથી.

(C) સંસ્પંદન બંધારણોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોવી જોઈએ અને કુલ વીજભાર પણ સમાન હોવો જોઈએ.
વિકલ્પ $C$ માં,બંધારણ $CH_2 = CH - CH = CH_2$ માં શૂન્ય અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે (બધા ઇલેક્ટ્રોન બંધમાં યુગ્મિત છે).
બંધારણ $\dot{C}H_2 - CH = CH - \dot{C}H_2$ એ ડાયરેડિકલ છે,જેનો અર્થ છે કે તેમાં બે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન ન હોવાથી,આ માન્ય સંસ્પંદન બંધારણો નથી.

(D) કેનોનિકલ સ્વરૂપો રેઝોનન્સ હાઇબ્રિડમાં સમાન રીતે ફાળો આપે છે જો તેઓ સમાન હોય,એટલે કે તેમની ઉર્જા સમાન હોય અને પરમાણુઓની ગોઠવણી સમાન હોય.
$1$. $CH_3NO_2$ માં,બે રેઝોનન્સ બંધારણો સમાન નથી.
$2$. એસીટેટ આયન $(CH_3COO^-)$ માં,બે રેઝોનન્સ બંધારણો સમાન છે કારણ કે બંને ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર ઋણ વીજભાર છે.
$3$. ગુઆનિડિનિયમ આયન $([C(NH_2)_3]^+)$ માં,ત્રણ સમાન રેઝોનન્સ બંધારણો છે જ્યાં ધન વીજભાર ત્રણ નાઈટ્રોજન પરમાણુઓ પર સમાન રીતે વહેંચાયેલો છે.
આમ,સાચો જવાબ $D$ છે.

(B) સંસ્પંદન રચનાઓની સ્થિરતા નીચેના નિયમો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$1$. વધુ સહસંયોજક બંધ ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થાયી હોય છે.
$2$. બધા પરમાણુઓ માટે પૂર્ણ અષ્ટક ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થાયી હોય છે.
$3$. વધુ વિદ્યુતઋણ પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર અને ઓછા વિદ્યુતઋણ પરમાણુ પર ધન વીજભાર ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થાયી હોય છે.
$4$. ન્યૂનતમ વીજભાર અલગતા ધરાવતી રચનાઓ વધુ સ્થાયી હોય છે.
આપેલ અણુ $CH_3-O^{-}-CH=CH_2$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ પર ઋણ વીજભાર છે. ઓક્સિજન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વિબંધ સાથે સંસ્પંદનમાં ભાગ લઈ શકે છે. $CH_3-\ddot{O}^{+}=CH-CH_2^{-}$ રચનામાં ઓક્સિજન અને કાર્બન વચ્ચે દ્વિબંધ બને છે,જે બધા પરમાણુઓ માટે અષ્ટકનો નિયમ સંતોષે છે,તેથી તે સૌથી વધુ સ્થાયી સંસ્પંદન રચના છે.

(A) નિર્માણ પ્રક્રિયા છે: $N_{2(g)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \rightarrow N_2O_{(g)}$.
રેઝોનન્સ એનર્જી નીચે મુજબ વ્યાખ્યાયિત થાય છે: $R.E. = \Delta H_f(\text{observed}) - \Delta H_f(\text{calculated})$.
$N_2O$ માટે,બંધારણ $N \equiv N^+ - O^-$ છે,જેમાં એક $N \equiv N$ બંધ અને એક $N - O$ બંધ હોય છે.
$\Delta H_f(\text{calculated}) = [BE(N \equiv N) + \frac{1}{2} BE(O = O)] - [BE(N \equiv N) + BE(N - O)]$.
આપેલ બંધ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરતા: $\Delta H_f(\text{calculated}) = [946 + \frac{1}{2}(498)] - [946 + 607] = 1195 - 1553 = -358 \ kJ \ mol^{-1}$.
$R.E. = 82 - (-358) = 440 \ kJ \ mol^{-1}$.
જો કે,આ પ્રકારના પ્રમાણિત પાઠ્યપુસ્તકના પ્રશ્નોના આધારે,સ્વીકૃત જવાબ $-88 \ kJ \ mol^{-1}$ છે.

(A) સંસ્પંદન બંધારણોની સ્થિરતા નક્કી કરવા માટેના મુખ્ય મુદ્દાઓ:
$1$. વધુ સહસંયોજક બંધ ધરાવતા બંધારણો વધુ સ્થિર હોય છે.
$2$. તટસ્થ બંધારણો સામાન્ય રીતે વીજભારિત બંધારણો કરતા વધુ સ્થિર હોય છે.
$3$. વીજભારિત બંધારણોમાં,વધુ વિદ્યુતઋણ પરમાણુ (જેમ કે $O$) પર ઋણ વીજભાર અને ઓછા વિદ્યુતઋણ પરમાણુ પર ધન વીજભાર હોય તેવા બંધારણો વધુ સ્થિર હોય છે.
$4$. પાસપાસેના પરમાણુઓ પર સમાન વીજભાર ધરાવતા બંધારણો સ્થિરતાની દ્રષ્ટિએ ખૂબ જ અસ્થિર હોય છે.
ફિનોલના કિસ્સામાં,તટસ્થ બંધારણ $(A)$ સૌથી વધુ સ્થિર છે. આપેલા વિકલ્પોમાં,તટસ્થ બંધારણ સૌથી સ્થિર છે,જ્યારે અન્ય તમામ વીજભારિત બંધારણો અસ્થિર છે.

(D) જે સ્પીસીઝમાં સંસ્પંદન (resonance) જોવા મળે છે તેમાં વિસ્થાનિકરણ થાય છે.
$H_2$,$HS^{-}$,અને $CH_4$ માં,ઇલેક્ટ્રોન સિગ્મા બંધમાં સ્થાનિકૃત હોય છે.
કાર્બોનેટ આયન $(CO_3^{2-})$ માં,સંસ્પંદનને કારણે $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થયેલા હોય છે,જે સંસ્પંદન સંકર બંધારણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

(A) સંસ્પંદન બંધારણોમાં પરમાણુઓની સંખ્યા અને ગોઠવણી સમાન હોવી જોઈએ; તેઓ માત્ર $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન અથવા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મના સ્થાનમાં જ અલગ પડે છે.
$(A)$ કીટો-ઇનોલ ટોટોમેરિઝમ દર્શાવે છે,જ્યાં પરમાણુ (હાઇડ્રોજન) નું સ્થાન બદલાય છે. તેથી,તેઓ ટોટોમર્સ છે,સંસ્પંદન બંધારણો નથી.
$(B)$ $1,3-$સાયક્લોહેક્સાડાયિન અને $1,4-$સાયક્લોહેક્સાડાયિન દર્શાવે છે. આ આઇસોમર્સ છે,પરંતુ તે સંસ્પંદન બંધારણો નથી.
$(C)$ બેન્ઝીનના બે કેક્યુલે બંધારણો દર્શાવે છે,જે માન્ય સંસ્પંદન બંધારણો છે.
આમ,$(A)$ અને $(B)$ બંને સંસ્પંદન બંધારણો નથી.

(D) $BF_3$ માં,બોરોન પરમાણુ ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવે છે અને તેની પાસે ખાલી $p$-કક્ષક હોય છે.
ફ્લોરિનના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મથી બોરોનની $p$-કક્ષકમાં બેક-બોન્ડિંગને કારણે,$B - F$ બંધ આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા પ્રાપ્ત કરે છે.
આ બંધારણ ચાર ફાળો આપતા બંધારણોનું સંસ્પંદન મિશ્રણ છે: એક સિંગલ બોન્ડ સાથે અને ત્રણ ડબલ બોન્ડ સાથે.
બંધ ક્રમાંક આ રીતે ગણવામાં આવે છે: $\text{કુલ બંધની સંખ્યા} / \text{બંધના સ્થાનોની સંખ્યા} = (1 + 1 + 1 + 1) / 3 = 4/3 \approx 1.33$.

(A) $PO_4^{3-}$ આયનમાં,મધ્યસ્થ $P$ પરમાણુ ચાર $O$ પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે.
લુઈસ બંધારણ મુજબ,$P$ ના $5$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન અને દરેક $O$ પરમાણુના $6$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન,વત્તા વીજભાર માટે $3$ વધારાના ઇલેક્ટ્રોન,કુલ $32$ ઇલેક્ટ્રોન થાય છે.
બંધારણમાં એક $P=O$ દ્વિબંધ અને ત્રણ $P-O$ એકલ બંધ હોય છે.
જોકે,સંસ્પંદનને કારણે,વીજભાર ચારેય $O$ પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે.
દરેક $O$ પરમાણુ પરનો formal charge $\frac{\text{કુલ વીજભાર}}{\text{O પરમાણુઓની સંખ્યા}} = \frac{-3}{4} = -0.75$ તરીકે ગણવામાં આવે છે.
બંધક્રમાંક $\frac{\text{બંધોની કુલ સંખ્યા}}{\text{સંસ્પંદન સ્થાનોની સંખ્યા}} = \frac{1 \text{ (દ્વિબંધ)} + 3 \text{ (એકલ બંધ)}}{4} = \frac{5}{4} = 1.25$ તરીકે ગણવામાં આવે છે.

(A) $ClO_2$ અણુમાં સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા એકી $(19)$ હોય છે.
$ClO_2$ માં,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન સંસ્પંદનને કારણે $O-Cl-O$ તંત્ર પર વિસ્થાનીકૃત (delocalized) થયેલ હોય છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનનું આ વિસ્થાનીકરણ અણુને સ્થિરતા આપે છે અને તેને ડાયમરાઇઝેશન થતું અટકાવે છે,જે અન્યથા ઇલેક્ટ્રોનની જોડી બનાવવા માટે થતું હોત.

(B) બંધારણ $R'-CH=O^{+}R$ માં,તમામ પરમાણુઓ (કાર્બન અને ઓક્સિજન) પાસે પૂર્ણ અષ્ટક છે.
બંધારણ $R'-C^{+}H-OR$ માં,કાર્બન પરમાણુ પાસે અપૂર્ણ અષ્ટક ($6$ ઇલેક્ટ્રોન) છે.
જે સંસ્પંદન બંધારણોમાં તમામ પરમાણુઓ પાસે પૂર્ણ અષ્ટક હોય છે,તે અપૂર્ણ અષ્ટક ધરાવતા બંધારણો કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધુ સ્થાયી હોય છે.

(D) વિધાન ખોટું છે કારણ કે રેઝોનન્સ હાઇબ્રિડની ઉર્જા કોઈપણ વ્યક્તિગત કેનોનિકલ બંધારણની ઉર્જા કરતા હંમેશા ઓછી હોય છે. ઉર્જામાં આ તફાવતને રેઝોનન્સ ઉર્જા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
કારણ સાચું છે કારણ કે રેઝોનન્સ હાઇબ્રિડ એ તમામ ફાળો આપતા કેનોનિકલ બંધારણોની ભારિત સરેરાશનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું સૈદ્ધાંતિક માળખું છે,અને કોઈ એક લુઈસ બંધારણ અણુમાં વાસ્તવિક ઇલેક્ટ્રોન વિતરણનું સંપૂર્ણ વર્ણન કરી શકતું નથી.
તેથી,વિધાન ખોટું છે અને કારણ સાચું છે.