Alkane Questions in Gujarati

(A) આલ્કેન સાથે હેલોજનની પ્રતિક્રિયાશીલતા તેમના બંધ વિયોજન ઉર્જા અને બનતા $C-X$ બંધની મજબૂતીના ક્રમને અનુસરે છે.
ફ્લોરિન તેના નાના કદ અને ઓછી બંધ વિયોજન ઉર્જાને કારણે સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે,જ્યારે આયોડિન સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ છે.

(C) $Wurtz$ પ્રક્રિયામાં સોડિયમ ધાતુની હાજરીમાં બે આલ્કાઈલ હેલાઈડનું સંયોજન થઈને સંમિત આલ્કેન બને છે. $2R-X + 2Na \rightarrow R-R + 2NaX$.
આ પદ્ધતિ સંમિત આલ્કેન (બેકી સંખ્યામાં કાર્બન ધરાવતા આલ્કેન) બનાવવા માટે યોગ્ય છે.
તે એકી સંખ્યામાં કાર્બન ધરાવતા આલ્કેન બનાવવા માટે યોગ્ય નથી કારણ કે બે અલગ-અલગ આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રક્રિયાથી નીપજોનું મિશ્રણ મળે છે જેને અલગ કરવું મુશ્કેલ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Pentane$ $(C_5H_{12})$ માં કાર્બન પરમાણુઓની સંખ્યા એકી $(5)$ છે,તેથી $Wurtz$ પ્રક્રિયા દ્વારા તેને શુદ્ધ સ્વરૂપમાં બનાવવું મુશ્કેલ છે.

(C) આલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ તેના આણ્વીય દળ અને સપાટીના ક્ષેત્રફળના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
$n-$ઓક્ટેન $(C_8H_{18})$ નું આણ્વીય દળ આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ છે.
$n-$ઓક્ટેન એ સીધી શૃંખલા ધરાવતો આલ્કેન હોવાથી,તે તેના શાખિત આઇસોમર્સની તુલનામાં સૌથી વધુ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે છે.

(B) આલ્કેન માટે દહન પ્રક્રિયા:
$C_n H_{2n+2} + (\frac{3n+1}{2}) O_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1) H_2O$
એવોગેડ્રોના નિયમ મુજબ,વાયુઓના કદનો ગુણોત્તર તેમના તત્વયોગમિતિય સહગુણકોના ગુણોત્તર જેટલો હોય છે.
$\frac{\text{આલ્કેનનું કદ}}{\text{ઓક્સિજનનું કદ}} = \frac{1}{\frac{3n+1}{2}} = \frac{2}{3n+1}$
આપેલ છે કે આલ્કેનનું કદ $10 \ L$ અને $O_2$ નું કદ $50 \ L$ છે:
$\frac{10}{50} = \frac{2}{3n+1}$
$\frac{1}{5} = \frac{2}{3n+1}$
$3n + 1 = 10$
$3n = 9$
$n = 3$
$n = 3$ ને સામાન્ય સૂત્ર $C_n H_{2n+2}$ માં મૂકતા,આપણને $C_3H_8$ મળે છે.

(D) સાચો જવાબ $(d)$ છે.
નિયોપેન્ટેન $(CH_3-C(CH_3)_2-CH_3)$ ને આલ્કીન (ઓલેફિન) ના હાઇડ્રોજનેશન દ્વારા તૈયાર કરી શકાતું નથી.
નિયોપેન્ટેનમાં,મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે,જે તેને ચતુર્થક કાર્બન બનાવે છે.
આલ્કીનનું નિયોપેન્ટેનમાં હાઇડ્રોજનેશન કરવા માટે,મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ સાથે દ્વિબંધ હોવો જરૂરી છે.
આના પરિણામે મધ્યસ્થ કાર્બન પાંચ બંધ ધરાવશે,જે રાસાયણિક રીતે અશક્ય છે કારણ કે કાર્બન મહત્તમ ચાર સહસંયોજક બંધ બનાવી શકે છે.

(A) $Methylcyclohexane$ ની $Br_2$ સાથે પ્રકાશ $(h\nu)$ ની હાજરીમાં પ્રક્રિયા મુક્ત મૂલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
મધ્યવર્તી મુક્ત મૂલકની સ્થિરતા મુખ્ય નીપજ નક્કી કરે છે.
$Methylcyclohexane$ માં,$1$-સ્થાન પરનો તૃતીયક $(3^\circ)$ કાર્બન સૌથી વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન છે.
આ $3^\circ$ કાર્બનમાંથી હાઇડ્રોજન પરમાણુ દૂર થવાથી $3^\circ$ મુક્ત મૂલક બને છે,જે શક્ય વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થિર છે.
તેથી,બ્રોમિન પરમાણુ મુખ્ય નીપજ તરીકે $1-Bromo-1-methylcyclohexane$ બનાવવા માટે આ સ્થાન પર હુમલો કરે છે.

(A) $n$-બ્યુટેનનું $2$-મિથાઈલપ્રોપેન (આઈસોબ્યુટેન) માં આઈસોમરાઈઝેશન $AlCl_3$ અને $HCl$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં થાય છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 \xrightarrow{AlCl_3 + HCl, \Delta} CH_3-CH(CH_3)-CH_3$

(D) આ પ્રક્રિયામાં ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $(p-CH_3C_6H_4MgBr)$ આલ્કોહોલ $(CH_3CH_2OH)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકો પ્રબળ બેઇઝ છે અને આલ્કેન બનાવવા માટે સક્રિય હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ (જેમ કે આલ્કોહોલ,પાણી અથવા એમાઇન્સમાં હોય છે) સાથે ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$p-CH_3C_6H_4MgBr + CH_3CH_2OH \rightarrow CH_3C_6H_5 + Mg(Br)OCH_2CH_3$
અહીં,$p-tolyl$ સમૂહ ઇથેનોલમાંથી એસિડિક પ્રોટોન મેળવીને ટોલ્યુઇન $(CH_3C_6H_5)$ બનાવે છે.
તેથી,સાચી નીપજ ટોલ્યુઇન છે.

(A) ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકો $(R^{-}MgX)$ પ્રબળ બેઇઝ છે. તેઓ સક્રિય હાઇડ્રોજન ધરાવતા સંયોજનો (જેમ કે આલ્કોહોલ,પાણી અથવા એસિડ) સાથે પ્રક્રિયા કરીને એસિડ-બેઇઝ પ્રક્રિયા આપે છે,જે હાઇડ્રોકાર્બન બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકમાંથી ફિનાઇલ સમૂહ $(Ph^{-})$ આઇસોપ્રોપેનોલના હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહમાંથી એસિડિક પ્રોટોન મેળવીને બેન્ઝીન બનાવે છે.
$Ph^{-}MgBr + CH_3-CH(OH)-CH_3 \to C_6H_6 + (CH_3)_2CH-OMgBr$.
તેથી,નીપજ $A$ બેન્ઝીન છે.

(C) મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રત્યે હાઇડ્રોજન પરમાણુની સક્રિયતા હાઇડ્રોજન દૂર થયા પછી બનતા મુક્ત મુલકની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે. મુક્ત મુલકની સ્થિરતાનો ક્રમ $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ$ છે અને એલાઇલિક મુક્ત મુલકો સંસ્પંદનને કારણે વધુ સ્થિર હોય છે.
હાઇડ્રોજનના પ્રકારો:
$A$: $CH_3$ (પ્રાથમિક,એલાઇલિક)
$B, C$: વાઇનિલિક હાઇડ્રોજન
$D$: $CH_2$ (દ્વિતીયક,એલાઇલિક)
$E$: $CH_2$ (દ્વિતીયક,આલ્કાઇલ)
$F$: $CH$ (તૃતીયક,આલ્કાઇલ)
સક્રિયતાનો ક્રમ: એલાઇલિક $1^\circ$ $(A)$ > તૃતીયક $(F)$ > દ્વિતીયક $(D)$ > દ્વિતીયક $(E)$ > વાઇનિલિક $(B, C)$.

(C) આ પ્રક્રિયામાં ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક,સાયક્લોબ્યુટાઇલ મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ,ક્લોરોસાયક્લોબ્યુટેન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. આ એક વુર્ટ્ઝ-પ્રકારની કપલિંગ પ્રક્રિયા છે જેમાં બે આલ્કાઇલ જૂથો એકબીજા સાથે જોડાય છે.
$C_4H_7MgCl + C_4H_7Cl \rightarrow C_4H_7-C_4H_7 + MgCl_2$
નીપજ $(P)$ બાયસાયક્લોબ્યુટાઇલ છે,જે એક સિંગલ બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા બે સાયક્લોબ્યુટેન રિંગ્સ ધરાવે છે.

(A) મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રત્યે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની સક્રિયતા બનતા મુક્ત મુલકની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
મુક્ત મુલકની સ્થિરતાનો ક્રમ: $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ > \text{vinyl}$.
હાઇડ્રોજનના પ્રકારો:
$(A)$ $1^\circ$ એલાઈલિક છે.
$(B)$ વિનાઈલિક છે (સૌથી ઓછી સક્રિય).
$(C)$ $2^\circ$ એલાઈલિક છે.
$(D)$ $2^\circ$ આલ્કાઈલ છે.
$(E)$ $3^\circ$ આલ્કાઈલ છે.
$(F)$ $1^\circ$ આલ્કાઈલ છે.
સ્થિરતાનો ક્રમ: $C > A > E > D > F > B$.

(B) ઊંચા તાપમાને $(400-500^\circ C)$ આલ્કેનનું બાષ્પ-કલા નાઈટ્રેશન મુક્ત મુલક વિસ્થાપન અને $C-C$ બંધના વિભાજન દ્વારા થાય છે.
જ્યારે પ્રોપેન $HNO_3$ ની વરાળ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે નાઈટ્રોઆલ્કેનનું મિશ્રણ બનાવે છે:
$1.$ $2$-નાઈટ્રોપ્રોપેન $(40\%)$
$2.$ $1$-નાઈટ્રોપ્રોપેન $(25\%)$
$3.$ નાઈટ્રોમિથેન $(25\%)$
$4.$ નાઈટ્રોઈથેન $(10\%)$
મુખ્ય નીપજ $2$-નાઈટ્રોપ્રોપેન $(CH_3-CH(NO_2)-CH_3)$ છે કારણ કે દ્વિતીયક હાઈડ્રોજન એ પ્રાથમિક હાઈડ્રોજન કરતા વધુ સક્રિય છે.

(C) આલ્કેનનું મુક્ત મુલક ક્લોરિનેશન એક સાંકળ પ્રતિક્રિયા છે જે ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી બધા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ક્લોરિન દ્વારા બદલાતા નથી,જો $Cl_2$ વધુ પ્રમાણમાં હોય.
મોનો-સબસ્ટિટ્યુટેડ ઉત્પાદન $(C_2H_5Cl)$ ની શ્રેષ્ઠ ઉપજ મેળવવા માટે,આલ્કેન $(C_2H_6)$ ને વધુ પ્રમાણમાં અને હેલોજન $(Cl_2)$ ને મર્યાદિત જથ્થામાં લેવો જોઈએ.
આનાથી $C_2H_4Cl_2$ અથવા $C_2H_3Cl_3$ જેવા પોલીક્લોરિનેટેડ ઉત્પાદનો બનવાની સંભાવના ઘટી જાય છે.

(B) આ પ્રક્રિયા આલ્કેન વ્યુત્પન્નનું મુક્ત મુલક ક્લોરિનેશન છે.
મધ્યવર્તી મુક્ત મુલકની સ્થિરતા મુખ્ય નીપજ નક્કી કરે છે.
મુક્ત મુલકોની સ્થિરતાનો ક્રમ: $\text{બેન્ઝિલિક} > 3^\circ > 2^\circ > 1^\circ$ છે.
બેન્ઝિલિક મુલક $Ph-\dot{C}H-CH(CH_3)_2$ બેન્ઝિન રિંગ સાથેના અનુનાદને કારણે સૌથી વધુ સ્થિર છે.
તેથી,હાઇડ્રોજનનું વિસ્થાપન પ્રાધાન્યતાના આધારે બેન્ઝિલિક સ્થાન પર થાય છે,જેના પરિણામે $Ph-CHCl-CH(CH_3)_2$ મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.

(D) પગલું $1$: પ્રોપીનની $HCl$ સાથે ઓર્ગેનિક પેરોક્સાઇડની હાજરીમાં પ્રક્રિયા એન્ટી-માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ થાય છે. $CH_3-CH=CH_2 + HCl \xrightarrow{\text{Peroxide}} CH_3-CH_2-CH_2Cl$ ($A$ એ $1$-ક્લોરોપ્રોપેન છે).
પગલું $2$: $1$-ક્લોરોપ્રોપેન ભેજવાળા $Ag_2O$ ($AgOH$ તરીકે કાર્ય કરે છે) સાથે પ્રક્રિયા કરીને ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન આપે છે. $CH_3-CH_2-CH_2Cl + AgOH \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2OH + AgCl$ ($B$ એ $n$-પ્રોપેનોલ છે).
પગલું $3$: $n$-પ્રોપેનોલ $(CH_3-CH_2-CH_2OH)$ ની પ્રક્રિયા $EtMgBr$ (ઇથાઇલમેગ્નેશિયમ બ્રોમાઇડ) સાથે થાય છે. $EtMgBr$ એક પ્રબળ બેઝ હોવાથી,તે આલ્કોહોલના એસિડિક હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કેન બનાવે છે. $CH_3-CH_2-CH_2OH + CH_3CH_2MgBr \rightarrow CH_3CH_3 + CH_3CH_2CH_2OMgBr$. તેથી,નીપજ $C$ એ ઇથેન $(CH_3CH_3)$ છે.

(A) આલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ અણુના સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખે છે.
જેમ આલ્કેનમાં શાખાઓ વધે છે,તેમ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટે છે,જેના પરિણામે વાન ડેર વાલ્સ આકર્ષણ બળો નબળા પડે છે.
પરિણામે,શાખાઓ વધવાની સાથે ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે.
$n-$ઓક્ટેન એ સીધી શૃંખલા ધરાવતો આલ્કેન છે જે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ધરાવે છે.
તેથી,$n-$ઓક્ટેનનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.

(C) બાષ્પશીલતા એ ઉત્કલનબિંદુ $(B.P.)$ ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલા આલ્કેન પૈકી,$n-$પેન્ટેન,આઈસોપેન્ટેન અને નિયોપેન્ટેન એ $C_5H_{12}$ આણ્વીય સૂત્ર ધરાવતા સમઘટકો છે.
$n-$હેક્ઝેનનું આણ્વીય દળ વધારે હોવાથી તેનું $B.P.$ વધારે હોય છે અને તે ઓછું બાષ્પશીલ છે.
$C_5$ સમઘટકોમાં,નિયોપેન્ટેન ($2$,$2$-ડાયમિથાઈલપ્રોપેન) સૌથી વધુ શાખિત છે,જેના કારણે તેનું પૃષ્ઠફળ સૌથી ઓછું અને વાન્ડર વાલ્સ બળો સૌથી નબળા હોય છે.
તેથી,નિયોપેન્ટેનનું $B.P.$ સૌથી ઓછું છે અને તે સૌથી વધુ બાષ્પશીલ છે.

(D) $NBS$ ($N$-Bromosuccinimide) એ મુક્ત-રેડિકલ બ્રોમિનેશન માટે વપરાતો પ્રક્રિયક છે,ખાસ કરીને બેન્ઝિલિક સ્થાન પર.
આપેલ અણુમાં,બે બેન્ઝિલિક સ્થાનો છે:
$1$. બે રીંગની વચ્ચેનું $CH(CH_3)$ ગ્રુપ.
$2$. જમણી બાજુની રીંગ સાથે જોડાયેલ ઇથાઇલ ગ્રુપનું $CH_2$ ગ્રુપ.
ઇથાઇલ ગ્રુપના $CH_2$ ગ્રુપ પર બનતો બેન્ઝિલિક રેડિકલ બેન્ઝિન રીંગ સાથેના રેઝોનન્સને કારણે વધુ સ્થાયી છે અને $CH(CH_3)$ સ્થાન પરના રેડિકલની તુલનામાં ઓછો અવકાશી અવરોધ ધરાવે છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ ઇથાઇલ ગ્રુપના બેન્ઝિલિક સ્થાન પરના હાઇડ્રોજન પરમાણુનું બ્રોમિન પરમાણુ દ્વારા વિસ્થાપન થવાથી બને છે.
મુખ્ય નીપજનું બંધારણ $CH_3-C_6H_4-CH(CH_3)-C_6H_4-CH(Br)CH_3$ છે.

(A) આલ્કેનનું ઉત્કલન બિંદુ અણુના સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખે છે.
જેમ આલ્કેનમાં શાખાઓ વધે છે,તેમ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટે છે,જેનાથી વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો નબળા પડે છે.
પેન્ટેન $(A)$ એ સૌથી વધુ સપાટી ધરાવતો સીધી શૃંખલાવાળો આલ્કેન છે.
$2-$મિથાઈલબ્યુટેન $(B)$ માં એક શાખા છે,જે પેન્ટેનની તુલનામાં તેનું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટાડે છે.
$2,2-$ડાયમિથાઈલપ્રોપેન $(C)$ એ સૌથી વધુ શાખિત આઈસોમર છે,જેના પરિણામે તેનું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ સૌથી ઓછું અને ઉત્કલન બિંદુ સૌથી નીચું હોય છે.
તેથી,ઉત્કલન બિંદુનો ક્રમ $A > B > C$ છે.

(A) પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે:
$1$. સાયક્લોહેક્સેન $h\nu$ (અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ) ની હાજરીમાં $Br_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મુક્ત મુલક વિસ્થાપન દ્વારા બ્રોમોસાયક્લોહેક્સાઇલ (નીપજ $A$) બનાવે છે.
$2$. બ્રોમોસાયક્લોહેક્સાઇલ શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં $Na$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,જે વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયા છે. બ્રોમોસાયક્લોહેક્સાઇલના બે અણુઓ જોડાઈને બાયસાયક્લોહેક્સાઇલ (નીપજ $B$) બનાવે છે.

(C) પેટ્રોલિયમના અંશોનું ઉત્કલનબિંદુ હાઇડ્રોકાર્બન શૃંખલામાં રહેલા કાર્બન પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.
ઓછા આણ્વીય દળ ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બનનું ઉત્કલનબિંદુ ઓછું હોય છે.
ગેસોલીન (પેટ્રોલ) માં $C_5$ થી $C_{12}$ કાર્બન પરમાણુઓ ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બન હોય છે.
કેરોસીનમાં $C_{12}$ થી $C_{16}$,ડીઝલ ઓઇલમાં $C_{15}$ થી $C_{18}$ અને હેવી ઓઇલમાં $C_{20}$ અને તેથી વધુ કાર્બન હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી ગેસોલીન સૌથી ટૂંકી કાર્બન શૃંખલા ધરાવતું હોવાથી,તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી નીચું છે.

(B) ઓક્ટેન આંક એ ગેસોલિનના એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મનું માપ છે.
પરંપરા મુજબ,$n-$હેપ્ટેનને $0$ ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવે છે કારણ કે તે સરળતાથી નોકિંગ કરે છે.
આઇસો-ઓક્ટેન ($2,2,4-$ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટેન) ને $100$ ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવે છે કારણ કે તે ઉત્તમ એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મો ધરાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) ટેટ્રાઇથાઇલ લેડ,જેનું રાસાયણિક સૂત્ર $(C_2H_5)_4Pb$ છે,તેનો ઉપયોગ ઐતિહાસિક રીતે પેટ્રોલ (ગેસોલિન) માં એન્ટિ-નોક એજન્ટ તરીકે કરવામાં આવતો હતો,જેથી બળતણનો ઓક્ટેન રેટિંગ સુધારી શકાય અને એન્જિનમાં નોકિંગ અટકાવી શકાય. તેથી,તેને પેટ્રોલિયમ એડિટિવ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(D) આઇસો-ઓક્ટેન ($2,2,4$-ટ્રાયમિથાઇલપેન્ટેન) નો ઉપયોગ પેટ્રોલની ગુણવત્તા નક્કી કરવા માટે સંદર્ભ બળતણ તરીકે થાય છે. તેને $100$ નો ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવ્યો છે. તેને પેટ્રોલમાં તેનો ઓક્ટેન આંક વધારવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે,જે બળતણના એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મોમાં સુધારો કરે છે.

(A) આંતરિક દહન એન્જિનમાં નોકિંગ એ બળતણ-હવાના મિશ્રણના અકાળે સળગવાને કારણે થાય છે. $n-$આલ્કેન (સીધી શૃંખલા ધરાવતા આલ્કેન) નો ઓક્ટેન નંબર ઓછો હોય છે અને તે પ્રી-ઇગ્નિશન માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે,જે નોકિંગ તરફ દોરી જાય છે. શાખિત આલ્કેન,સાયક્લોઆલ્કેન અને એરોમેટિક સંયોજનોનો ઓક્ટેન નંબર ઊંચો હોય છે અને તે નોકિંગનો વધુ સારી રીતે પ્રતિકાર કરે છે.

(A) મિથેન $(CH_4)$ એ કુદરતી વાયુનો મુખ્ય ઘટક છે અને કોલસાની ખાણકામમાં તેને 'ફાયરડેમ્પ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તે કોલસાની ખાણોમાં હવા સાથે વિસ્ફોટક મિશ્રણ બનાવે છે,જે આ વાતાવરણમાં વિસ્ફોટોનું મુખ્ય કારણ છે.

(C) ઓક્ટેન આંક એ મોટર ઇંધણના એન્ટી-નોક ગુણધર્મોનું માપ છે.
વ્યાખ્યા મુજબ,$n$-હેપ્ટેનનો ઓક્ટેન આંક $0$ અને $2, 2, 4-$ટ્રાયમિથાઇલ પેન્ટેન (આઇસો-ઓક્ટેન)નો ઓક્ટેન આંક $100$ નક્કી કરવામાં આવ્યો છે.
$2, 2, 3-$ટ્રાયમિથાઇલ બ્યુટેન એ ઓક્ટેનનું એક શાખિત આઇસોમર છે જેનો એન્ટી-નોક રેટિંગ આઇસો-ઓક્ટેન કરતા વધારે છે,જેનો ઓક્ટેન આંક આશરે $124$ છે.

(B) ઇન્ડેન ગેસ,જે સામાન્ય રીતે ઘરગથ્થુ રસોઈ માટે વપરાય છે,તે $isobutane$ અને $propane$ નું કોમર્સિયલ મિશ્રણ છે.

(B) ટેટ્રાઈથાઇલ લેડ $(TEL)$ ઐતિહાસિક રીતે પેટ્રોલમાં એન્ટિ-નોક એજન્ટ તરીકે ઉમેરવામાં આવતું હતું.
જોકે,તેના દહનથી એન્જિનમાં લેડ ઓક્સાઇડ જમા થાય છે.
આને રોકવા માટે,પેટ્રોલમાં ઇથિલીન ડાઈબ્રોમાઈડ $(C_2H_4Br_2)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
તે લેડ ઓક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બાષ્પશીલ લેડ બ્રોમાઈડ $(PbBr_2)$ બનાવે છે,જે એક્ઝોસ્ટ દ્વારા એન્જિનમાંથી બહાર નીકળી જાય છે.

(B) બળતણનો ઓક્ટેન આંક એ આઇસોઓક્ટેન અને $n$-હેપ્ટેનના મિશ્રણમાં રહેલા આઇસોઓક્ટેનની ટકાવારી તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે,જે બળતણ જેવો જ નોકિંગ ગુણધર્મ ધરાવે છે.
અહીં બળતણ $70\%$ આઇસોઓક્ટેન અને $30\%$ $n$-હેપ્ટેનના મિશ્રણ જેટલો જ નોકિંગ ગુણ ધરાવે છે,તેથી તેનો ઓક્ટેન આંક $70$ થશે.

(A) ઓક્ટેન આંક એ બળતણના એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મનું માપ છે.
વ્યાખ્યા મુજબ,$n-$હેપ્ટેનને $0$ ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવ્યો છે કારણ કે તેના એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મો ખૂબ જ નબળા છે.
આઇસો-ઓકટેન ($2,2,4-$ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટેન) ને $100$ ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવ્યો છે કારણ કે તેના એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મો ઉત્તમ છે.
તેથી,સાચો જવાબ $n-$હેપ્ટેન છે.

(B) ઓક્ટેન આંક એ બળતણના એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મનું માપ છે.
વ્યાખ્યા મુજબ,$n$-હેપ્ટેનને $0$ ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવ્યો છે કારણ કે તે ખૂબ જ નબળા એન્ટી-નોકિંગ ગુણધર્મો ધરાવે છે અને એન્જિનમાં નોંધપાત્ર નોકિંગનું કારણ બને છે.
આઇસો-ઓક્ટેન ($2,2,4$-ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટેન) ને $100$ ઓક્ટેન આંક આપવામાં આવ્યો છે.
આમ,$n$-હેપ્ટેનનો ઓક્ટેન આંક સૌથી ઓછો છે.

(B) માર્શ ગેસ દલદલ અને સ્વેમ્પ્સ જેવા પાણી ભરાયેલા વિસ્તારોમાં કાર્બનિક પદાર્થોના અજારક વિઘટન દ્વારા રચાય છે.
તે મુખ્યત્વે મિથેન $(CH_4)$ ધરાવે છે,જે સૌથી સરળ આલ્કેન છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) આલ્કેનનું પ્રકાશરાસાયણિક ક્લોરિનેશન એ મુક્ત મૂલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
તે $UV$ પ્રકાશ અથવા ગરમીની હાજરીમાં $Cl-Cl$ બંધના સમવિભાજન (homolysis) દ્વારા શરૂ થાય છે,જે ક્લોરિન મુક્ત મૂલકો $(Cl^{\bullet})$ ઉત્પન્ન કરે છે.

(C) પોટેશિયમ એસિટેટના જલીય દ્રાવણનું વિધુતવિભાજન કોલ્બેની વિધુતવિભાજન પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખાય છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2CH_3COOK + 2H_2O \rightarrow CH_3-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2KOH$.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન એનોડ પર ઇથેન $(CH_3-CH_3)$ મળે છે.

(D) સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં મિથેન $(CH_4)$ અને ક્લોરિન $(Cl_2)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા મુક્ત મૂલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા નીચે મુજબના તબક્કાઓ દ્વારા આગળ વધે છે:
$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$
$CH_3Cl + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_2Cl_2 + HCl$
$CH_2Cl_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CHCl_3 + HCl$
$CHCl_3 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CCl_4 + HCl$
વધુમાં,બે મિથાઈલ મુક્ત મૂલકોના જોડાણને કારણે ઈથેન $(CH_3CH_3)$ ગૌણ નીપજ તરીકે બની શકે છે $(CH_3^{\bullet} + CH_3^{\bullet} \rightarrow CH_3CH_3)$.
પ્રોપેન $(CH_3CH_2CH_3)$ માં ત્રણ કાર્બન પરમાણુઓ હોય છે,જ્યારે મિથેનમાં માત્ર એક જ કાર્બન પરમાણુ હોય છે. તેથી,આ પ્રક્રિયામાં પ્રોપેન બની શકતું નથી.

(B) $Red\, P + HI$ પ્રક્રિયક એક શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તા છે જે હેલાઇડ,આલ્કોહોલ,આલ્ડિહાઇડ,કીટોન અને કાર્બોક્સિલિક એસિડ જેવા વિવિધ ક્રિયાશીલ સમૂહોનું સીધું આલ્કેનમાં રિડક્શન કરી શકે છે.
$Zn - Hg / HCl$ (ક્લેમેન્સન રિડક્શન) ફક્ત કાર્બોનિલ સંયોજનો માટે વપરાય છે.
$LiAlH_4$ એક રિડક્શનકર્તા છે પરંતુ તે સામાન્ય રીતે કાર્બોનિલનું આલ્કોહોલમાં રિડક્શન કરે છે,આલ્કેનમાં નહીં.

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડના સોડિયમ ક્ષારોના મિશ્રણનું વિદ્યુતવિભાજન કોલ્બે વિદ્યુતવિભાજન પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખાય છે.
સોડિયમ એસિટેટ $(CH_3COONa)$ અને સોડિયમ પ્રોપિયોનેટ $(CH_3CH_2COONa)$ ના મિશ્રણ માટે,એનોડ પર નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$1$. $CH_3COO^-$ $\rightarrow CH_3COO^{\bullet} + e^-$ $\rightarrow CH_3^{\bullet} + CO_2$
$2$. $CH_3CH_2COO^-$ $\rightarrow CH_3CH_2COO^{\bullet} + e^-$ $\rightarrow CH_3CH_2^{\bullet} + CO_2$
બનેલા મુક્ત મુલકો ($CH_3^{\bullet}$ અને $CH_3CH_2^{\bullet}$) ત્રણ સંભવિત રીતે જોડાય છે:
- $CH_3^{\bullet} + CH_3^{\bullet} \rightarrow CH_3-CH_3$ (ઈથેન)
- $CH_3CH_2^{\bullet} + CH_3CH_2^{\bullet} \rightarrow CH_3CH_2-CH_2CH_3$ (બ્યુટેન)
- $CH_3^{\bullet} + CH_3CH_2^{\bullet} \rightarrow CH_3-CH_2CH_3$ (પ્રોપેન)
આમ,પ્રાપ્ત થતા ઉત્પાદનોનું મિશ્રણ ઈથેન,પ્રોપેન અને બ્યુટેન છે.

(C) ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકો $(RMgX)$ જ્યારે સક્રિય હાઇડ્રોજન ધરાવતા સંયોજનો (જેમ કે આલ્કોહોલ,પાણી અથવા એમાઇન્સ) સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે પ્રબળ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$CH_3MgBr$ એ $C_2H_5OH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મિથેન $(CH_4)$ અને મેગ્નેશિયમ ઇથોક્સી બ્રોમાઇડ $(Mg(OC_2H_5)Br)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $CH_3MgBr + C_2H_5OH \rightarrow CH_4 + Mg(OC_2H_5)Br$.
તેથી,મુખ્ય નીપજ મિથેન $(CH_4)$ છે.

(D) વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયામાં બે આલ્કાઇલ હેલાઇડ અણુઓ જોડાઈને સંમિત આલ્કેન બનાવે છે: $2R-X + 2Na \rightarrow R-R + 2NaX$।
આપેલ નીપજ $4, 5-$ ડાયઇથાઇલ ઓક્ટેન છે,જેનું બંધારણ $CH_3-CH_2-CH_2-CH(C_2H_5)-CH(C_2H_5)-CH_2-CH_2-CH_3$ છે.
આ અણુને મધ્યમાંથી ($C_4$ અને $C_5$ ની વચ્ચે) તોડતા,આપણને બે સમાન ટુકડાઓ મળે છે: $CH_3-CH_2-CH_2-CH(C_2H_5)-$.
રેડિકલને બ્રોમીન પરમાણુ સાથે બદલતા,આપણને આલ્કાઇલ બ્રોમાઇડ $(X)$ તરીકે $CH_3-CH_2-CH_2-CH(Br)-CH_2-CH_3$ મળે છે.
આ $3-$ બ્રોમોહેક્ઝેન છે,જે $CH_3-CH_2-CH_2-CH(Br)CH_2CH_3$ છે.

(B) મિથેનનું $photochemical \ chlorination$ એ મુક્ત મુલક શૃંખલા પ્રક્રિયા છે.
ઓક્સિજન $(O_2)$ આ પ્રક્રિયામાં અવરોધક તરીકે કાર્ય કરે છે કારણ કે તે મુક્ત મુલક મધ્યવર્તીઓ (જેમ કે $CH_3^{\bullet}$) સાથે પ્રક્રિયા કરીને સ્થિર પેરોક્સી મુલકો બનાવે છે.
આ શૃંખલા પ્રક્રિયાને સમાપ્ત કરે છે,જેનાથી ઓક્સિજન વપરાય નહીં ત્યાં સુધી પ્રક્રિયા થોડા સમય માટે અવરોધાય છે.

(A) બેકી સંખ્યામાં કાર્બન પરમાણુઓ ધરાવતા આલ્કેન તેમની સંમિતિય રચનાને કારણે સ્ફટિક લેટીસમાં વધુ સારી રીતે ગોઠવાય છે,જેના પરિણામે આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો મજબૂત હોય છે.
આથી,બેકી સંખ્યામાં કાર્બન ધરાવતા આલ્કેન તેમના નજીકના એકી સંખ્યામાં કાર્બન ધરાવતા આલ્કેન કરતા ઊંચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે.
તેથી,એકી સંખ્યામાં કાર્બન ધરાવતા આલ્કેનના ગલનબિંદુ નીચા હોય છે.

(B) પેરાફિન એટલે આલ્કેન,જે અધ્રુવીય હાઇડ્રોકાર્બન છે. 'જેવું દ્રાવ્ય તેવું દ્રાવક' (like dissolves like) ના સિદ્ધાંત મુજબ,અધ્રુવીય પદાર્થો અધ્રુવીય દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય થાય છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Benzene$ $(C_6H_6)$ એક અધ્રુવીય કાર્બનિક દ્રાવક છે,જ્યારે પાણી,મિથેનોલ અને ક્ષારીય પાણી ધ્રુવીય દ્રાવકો છે. તેથી,પેરાફિન $Benzene$ માં દ્રાવ્ય છે.

(A) સૂકા ઈથરની હાજરીમાં $C_2H_5I$ ની $Na$ સાથેની પ્રક્રિયા એ વુર્ટ્ઝ (Wurtz) પ્રક્રિયા છે:
$2C_2H_5I + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} C_4H_{10} + 2NaI$.
આ પ્રક્રિયામાં,ડિસપ્રોપોર્શન અથવા રેડિકલ એબ્સ્ટ્રેક્શનને કારણે ઈથીન $(C_2H_4)$ અને ઈથેન $(C_2H_6)$ જેવી આડપેદાશો બની શકે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$C_2H_4$ એ ઈથાઈલ રેડિકલ અથવા ઈથાઈલ આયોડાઈડની વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા બનતી સંભવિત અશુદ્ધિ છે.

(D) આલ્કેનની મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યેની સક્રિયતા પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા મધ્યવર્તી મુક્ત મુલકની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
આપેલા આલ્કેનમાં,હાઇડ્રોજન પરમાણુના દૂર થવાથી બનતા મુક્ત મુલકની સ્થિરતાનો ક્રમ: $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ$ છે.
$CH_4$ એ પ્રાથમિક આલ્કેન છે,$CH_3CH_2CH_3$ માં $2^\circ$ હાઇડ્રોજન છે,$CH_3(CH_2)_2CH_3$ માં $2^\circ$ હાઇડ્રોજન છે,અને $(CH_3)_3CH$ (આઇસોબ્યુટેન) માં $3^\circ$ હાઇડ્રોજન છે.
આઇસોબ્યુટેનમાંથી $3^\circ$ હાઇડ્રોજન દૂર થવાથી તૃતીયક બ્યુટાઇલ મુલક બને છે,જે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થિર છે.
તેથી,$(CH_3)_3CH$ સૌથી સક્રિય આલ્કેન છે.

(B) આલ્કેનનું આયોડિનેશન પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે: $CH_4 + I_2 \rightleftharpoons CH_3I + HI$
પ્રક્રિયાને પુરોગામી દિશામાં લઈ જવા માટે,ઉપનીપજ $HI$ ને દૂર કરવી જરૂરી છે.
આ માટે $HIO_3$ (આયોડિક એસિડ) અથવા $HNO_3$ જેવા ઓક્સિડેશનકર્તાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે,જે $HI$ નું $I_2$ માં ઓક્સિડેશન કરે છે $(5HI + HIO_3 \rightarrow 3I_2 + 3H_2O)$.
તેથી,ઓક્સિડેશનકર્તા જરૂરી છે.

(B) વુર્ટઝ $(Wurtz)$ પ્રક્રિયામાં,આલ્કાઈલ હેલાઈડ શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં સોડિયમ ધાતુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કેન બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા મુક્તમૂલક ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધે છે.
ક્યારેક,આ મુક્તમૂલકો વિષમીકરણ $(disproportionation)$ પામે છે,જેમાં એક મુક્તમૂલક બીજા પાસેથી હાઈડ્રોજન પરમાણુ મેળવે છે,જેના પરિણામે આલ્કેન અને આલ્કીન બને છે.
તેથી,મુક્તમૂલકોના વિષમીકરણને કારણે આલ્કીનનું નિર્માણ એ એક સામાન્ય આડ-પ્રક્રિયા છે.

(A) આલ્કેનનું હેલોજનેશન $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ ક્રમમાં થાય છે.
ક્લોરિનેશન અત્યંત ઉષ્માક્ષેપક અને ઓછી પસંદગીયુક્ત પ્રક્રિયા છે,જ્યારે બ્રોમિનેશન ઉષ્માશોષક અને વધુ પસંદગીયુક્ત પ્રક્રિયા છે.
ક્લોરિન રેડિકલની સરખામણીમાં બ્રોમિન રેડિકલ દ્વારા હાઇડ્રોજન દૂર કરવા માટે જરૂરી સક્રિયકરણ ઉર્જા $(E_a)$ વધુ હોવાથી,બ્રોમિનેશનનો વેગ ક્લોરિનેશન કરતા ઘણો ધીમો હોય છે.