Alkane Questions in Hindi

(I AND III) $i.$ वुर्ट्ज़ अभिक्रिया और $iii.$ कोल्बे का विद्युत अपघटन विधि का उपयोग सम संख्या में कार्बन वाले हाइड्रोकार्बन तैयार करने के लिए किया जाता है।

(N/A) $C_{2}H_{5}COO^{-}Na^{+}$ के जलीय विलयन में,लवण $C_{2}H_{5}COO^{-}$ और $Na^{+}$ आयनों में वियोजित हो जाता है।
एनोड पर (ऑक्सीकरण):
प्रोपेनोएट आयन $(C_{2}H_{5}COO^{-})$ एनोड की ओर जाते हैं और इलेक्ट्रॉन खोकर एथिल मुक्त मूलक और कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनाते हैं।
$2C_{2}H_{5}COO^{-} \rightarrow 2C_{2}H_{5}^{\bullet} + 2CO_{2} + 2e^{-}$
इसके बाद दो एथिल मुक्त मूलक मिलकर ब्यूटेन बनाते हैं:
$2C_{2}H_{5}^{\bullet} \rightarrow C_{4}H_{10}$ (ब्यूटेन)
एनोड पर कुल अभिक्रिया: $2C_{2}H_{5}COO^{-} \rightarrow C_{4}H_{10} + 2CO_{2} + 2e^{-}$
कैथोड पर (अपचयन):
कैथोड पर जल के अणुओं का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस और हाइड्रॉक्साइड आयन उत्पन्न होते हैं:
$2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2} + 2OH^{-}$

(A) कार्बोक्सिलिक अम्ल के सोडियम लवण $(RCOO^{-}Na^{+})$ के कोल्बे विद्युत अपघटन में,अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
एनोड पर,कार्बोक्सिलेट आयन $(RCOO^{-})$ एक इलेक्ट्रॉन खोकर एसाइलोक्सी मुक्त मूलक $(RCOO^{\bullet})$ बनाता है,जो बाद में कार्बन डाइऑक्साइड को हटाकर एल्काइल मुक्त मूलक $(R^{\bullet})$ बनाता है।
कैथोड पर,जल के अणुओं का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस और हाइड्रॉक्साइड आयन उत्पन्न होते हैं,जिसमें इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन मुक्त मूलक $(H^{\bullet})$ मध्यवर्ती के रूप में बनते हैं।
अतः,एनोड पर $R^{\bullet}$ और कैथोड पर $H^{\bullet}$ मुक्त मूलक प्राप्त होते हैं।

(B) एल्केन का क्वथनांक अणु के पृष्ठीय क्षेत्रफल पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे शाखा बढ़ती है,अणु का आकार गोले के समान हो जाता है,जिससे पृष्ठीय क्षेत्रफल कम हो जाता है।
पृष्ठीय क्षेत्रफल में इस कमी के कारण अणुओं के बीच वांडर वाल्स आकर्षण बल कमजोर हो जाते हैं।
परिणामस्वरूप,इन बलों को दूर करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है,जिससे क्वथनांक में कमी आती है।

(N/A) $(i)$ पेट्रोल हाइड्रोकार्बन का मिश्रण है और इसका उपयोग ऑटोमोबाइल के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है।
(ii) पेट्रोल और पेट्रोलियम के निचले अंशों का उपयोग कपड़ों से ग्रीस के दाग हटाने के लिए ड्राई क्लीनिंग में भी किया जाता है।
(iii) $LPG$,$CNG$,कोल गैस,केरोसिन और डीजल का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है।
(iv) इनका उपयोग विलायक के रूप में और पॉलिमर की तैयारी में किया जाता है।

(N/A) पेट्रोल और ग्रीस दोनों हाइड्रोकार्बन हैं और प्रकृति में अध्रुवीय $(non-polar)$ होते हैं।
ग्रीस उच्च एल्केन्स का मिश्रण है,जो इसे चिपचिपा और अध्रुवीय बनाता है। पेट्रोल निम्न एल्केन्स से बना होता है,जो इसे कम तापमान पर वाष्पशील बनाता है।
"समान समान को घोलता है" $(like dissolves like)$ के सिद्धांत के अनुसार,अध्रुवीय विलेय अध्रुवीय विलायकों में घुल जाते हैं। चूंकि ग्रीस और पेट्रोल दोनों अध्रुवीय हैं,इसलिए ग्रीस पेट्रोल में घुल जाता है।
जब कपड़ों को पेट्रोल से उपचारित किया जाता है,तो ग्रीस के दाग पेट्रोल में घुलनशील हो जाते हैं,जिससे दाग कपड़े से हट जाते हैं और कपड़े साफ हो जाते हैं।

(B) संतृप्त हाइड्रोकार्बन सामान्य परिस्थितियों में अक्रिय होते हैं क्योंकि वे एसिड,बेस या अन्य सामान्य अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं।
"पैराफिन" शब्द लैटिन भाषा से लिया गया है: $Parum$ का अर्थ है "कम" और $affinis$ का अर्थ है "प्रतिक्रियाशील"।
चूंकि एल्केन रासायनिक रूप से अक्रिय होते हैं और बहुत कम प्रतिक्रियाशीलता दिखाते हैं,इसलिए उन्हें पैराफिन के रूप में जाना जाता है।

(C) $(i)$ अम्लों के साथ अभिक्रिया।
$(ii)$ क्षारों के साथ अभिक्रिया।
$(iii)$ ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ अभिक्रिया।
$(iv)$ अपचायक एजेंटों के साथ अभिक्रिया।
एल्केन आमतौर पर इन अभिकर्मकों के प्रति निष्क्रिय होते हैं क्योंकि उनमें केवल मजबूत $C-C$ और $C-H$ सिग्मा बंध होते हैं और उनमें कोई कार्यात्मक समूह या पाई बंध नहीं होते हैं।

(N/A) मिथेन का क्लोरीनीकरण एक मुक्त मूलक (free radical) क्रियाविधि द्वारा होता है जिसमें दीक्षा,संचरण और समापन चरण शामिल होते हैं।
समापन चरण में,दो मिथाइल मुक्त मूलक $(CH_3^{\bullet})$ आपस में टकराते हैं और जुड़कर एथेन $(C_2H_6)$ बनाते हैं।
$CH_3^{\bullet} + CH_3^{\bullet} \rightarrow CH_3-CH_3$

(B) एल्केन यौगिकों की दहन अभिक्रिया के दौरान उच्च ऊर्जा उत्पन्न होती है और इसलिए,एल्केन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है।

(N/A) ऐल्केन के अपूर्ण दहन या सीमित मात्रा में डाइऑक्सीजन की उपस्थिति में दहन करने पर कार्बन ब्लैक प्राप्त होता है।
कार्बन ब्लैक का उपयोग स्याही,प्रिंटर की स्याही और काले रंगद्रव्य (पिगमेंट) तैयार करने में किया जाता है। इसका उपयोग कुछ स्थानों पर फिलर के रूप में भी किया जाता है।
$CH_{4(g)} + O_{2(g)} \xrightarrow{\text{अपूर्ण दहन}} C_{(s)} + 2H_{2}O_{(l)}$ और $\text{ऐल्केन} + O_{2} \xrightarrow{\text{अपूर्ण दहन}} CO + H_{2}O$

(N/A) मीथेन का क्लोरीनीकरण एक मुक्त मूलक (free radical) क्रियाविधि के माध्यम से होता है जो तीन मुख्य चरणों में विभाजित है:
$I$. दीक्षा (Initiation): $Cl_2$ का समविखंडन (homolytic cleavage) होकर क्लोरीन मूलक $(Cl^{\bullet})$ का निर्माण होता है।
$II$. संचरण (Propagation): श्रृंखला अभिक्रिया जिसमें मूलक अणुओं के साथ अभिक्रिया करके नए मूलक और उत्पाद बनाते हैं।
$III$. समापन (Termination): दो मूलकों के संयोजन से एक स्थिर अणु का निर्माण होता है।

(A) एल्केन के मुक्त मूलक हैलोजनीकरण के प्रति हैलोजन की अभिक्रियाशीलता बंध वियोजन ऊर्जा और बनने वाले हैलोजन मूलक के स्थायित्व पर निर्भर करती है। अभिक्रियाशीलता का क्रम $F_{2} > Cl_{2} > Br_{2} > I_{2}$ है। फ्लोरीनीकरण अत्यधिक ऊष्माक्षेपी और विस्फोटक होता है,जबकि आयोडीनीकरण उत्क्रमणीय और बहुत धीमी प्रक्रिया है।

(B) एल्केन में हाइड्रोजन परमाणुओं का प्रतिस्थापन (जैसे,मुक्त मूलक हैलोजनीकरण) बनने वाले मध्यवर्ती एल्काइल मुक्त मूलक की स्थिरता पर निर्भर करता है।
एल्काइल मुक्त मूलकों की स्थिरता का क्रम $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ है।
इसलिए,हाइड्रोजन परमाणुओं के प्रतिस्थापन की सुगमता भी इसी क्रम का पालन करती है: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$।

(A) आइसोब्यूटेन $(CH_3)_3CH$ के क्लोरीनीकरण से दो आइसोमेरिक मोनोक्लोरोऐल्केन प्राप्त होते हैं: $2$-क्लोरो-$2$-मिथाइलप्रोपेन $(A)$ और $1$-क्लोरो-$2$-मिथाइलप्रोपेन $(B)$।
यह अभिक्रिया मुक्त मूलक (free radical) क्रियाविधि द्वारा होती है। मध्यवर्ती मुक्त मूलक की स्थिरता उत्पाद के बनने की दर को निर्धारित करती है।
$3^{\circ}$ मुक्त मूलक ($3^{\circ}$ कार्बन पर निर्मित) $1^{\circ}$ मुक्त मूलक ($1^{\circ}$ कार्बन पर निर्मित) की तुलना में अधिक स्थिर होता है।
यद्यपि नौ $1^{\circ}$ हाइड्रोजन परमाणु और केवल एक $3^{\circ}$ हाइड्रोजन परमाणु है,फिर भी क्लोरीनीकरण के प्रति $3^{\circ}$ हाइड्रोजन की उच्च अभिक्रियाशीलता के कारण $3^{\circ}$ उत्पाद $(A)$ की मात्रा महत्वपूर्ण होती है।
अतः,उत्पादों का अनुपात समान हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या और $C-H$ बंधों की सापेक्ष अभिक्रियाशीलता $(3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ})$ दोनों द्वारा निर्धारित होता है।

(C) एल्केन का फ्लोरीनीकरण अत्यंत तीव्र और अत्यधिक ऊष्माक्षेपी होता है।
$F_2$ की उच्च अभिक्रियाशीलता और $F-F$ बंध की कम बंध वियोजन ऊर्जा के कारण,इस अभिक्रिया को नियंत्रित करना कठिन होता है और यह अक्सर कार्बन और हाइड्रोजन फ्लोराइड के निर्माण या विस्फोटक अपघटन की ओर ले जाती है।
इसलिए,यह फ्लोरोएल्केन के संश्लेषण के लिए एक व्यावहारिक प्रयोगशाला विधि नहीं है।

(B) एल्केन का आयोडिनेशन एक धीमी और उत्क्रमणीय प्रक्रिया है। इस अभिक्रिया में $HI$ (हाइड्रोजन आयोडाइड) उत्पन्न होता है,जो एक प्रबल अपचायक है और यह एल्किल आयोडाइड को वापस एल्केन में अपचयित कर देता है। इसलिए,$HI$ को हटाने के लिए $HIO_3$ या $HNO_3$ जैसे ऑक्सीकारक का उपयोग किए बिना सीधा आयोडिनेशन संभव नहीं है।

(B) एल्केन का आयोडिनेशन एक उत्क्रमणीय अभिक्रिया है क्योंकि उत्पन्न $HI$ एक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करता है और एल्किल आयोडाइड को वापस एल्केन में अपचयित कर देता है।
अभिक्रिया को अग्र दिशा में ले जाने के लिए,$HI$ को हटाना आवश्यक है।
यह $HIO_3$ या $HNO_3$ जैसे ऑक्सीकरण एजेंट को मिलाकर किया जाता है,जो $HI$ को $I_2$ में ऑक्सीकृत कर देते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$5HI + HIO_3 \rightarrow 3I_2 + 3H_2O$
$CH_4 + I_2 \rightleftharpoons CH_3I + HI$

एल्केन का ऑक्सीकरण परिस्थितियों के आधार पर तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
$1$. पूर्ण दहन:
- यह अतिरिक्त हवा या $O_2$ की उपस्थिति में होता है।
- मुख्य उत्पाद $CO_2$ और $H_2O$ हैं।
$2$. अपूर्ण दहन:
- यह सीमित $O_2$ की आपूर्ति की उपस्थिति में होता है।
- मुख्य उत्पाद $CO$ और $H_2$ हैं। हालाँकि,$CH_4$ के लिए कार्बन ब्लैक $(C_{(s)})$ और $H_2O$ भी प्राप्त किए जा सकते हैं।
$3$. नियंत्रित दहन:
- यह $O_2$ और विशिष्ट उत्प्रेरकों की उपस्थिति में किया जाता है।
- बनने वाले उत्पाद उपयोग किए गए उत्प्रेरक और प्रतिक्रिया की स्थितियों पर निर्भर करते हैं।

(A) दी गई अभिक्रिया ब्यूटेन $(C_4H_{10})$ के दहन की है।
दहन एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है।
अभिकारक $C_4H_{10}$ में कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था $-2.5$ (औसत) है,जबकि उत्पाद $CO_2$ में कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
यहाँ कार्बन की ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है,इसलिए यह एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है।
अतः,सभी एल्केन का दहन मूल रूप से एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया ही है।

(N/A) एल्केन सामान्यतः कमरे के तापमान पर $KMnO_4$ या $K_2Cr_2O_7$ जैसे सामान्य ऑक्सीकरण एजेंटों के प्रति निष्क्रिय होते हैं क्योंकि उनमें कोई कार्यात्मक समूह नहीं होता है और मजबूत $C-C$ और $C-H$ सिग्मा बंध होते हैं।
हालाँकि,एल्केन दहन (combustion) से गुजरते हैं,जो एक अत्यधिक ऊष्माक्षेपी ऑक्सीकरण अभिक्रिया है।
उदाहरण के लिए,ब्यूटेन $(C_4H_{10})$ के दहन में: $2C_4H_{10} + 13O_2 \rightarrow 8CO_2 + 10H_2O$।
$C_4H_{10}$ में,कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था $-2.5$ है,जबकि $CO_2$ में यह $+4$ है। चूँकि कार्बन की ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है,इसलिए यह प्रक्रिया एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है।
अतः,यह कथन दर्शाता है कि एल्केन हल्के ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोधी हैं लेकिन उच्च तापमान पर तीव्र ऑक्सीकरण (दहन) से गुजरते हैं।

(N/A) $2$-मिथाइलप्रोपेन की $KMnO_{4}$ के साथ अभिक्रिया एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है।
रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$(CH_{3})_{3}CH \xrightarrow{KMnO_{4}} (CH_{3})_{3}COH$
इस अभिक्रिया में,$2$-मिथाइलप्रोपेन का तृतीयक हाइड्रोजन परमाणु एक हाइड्रॉक्सिल समूह $(-OH)$ द्वारा प्रतिस्थापित हो जाता है।
इसे ऑक्सीकरण अभिक्रिया के रूप में वर्गीकृत किया जाता है क्योंकि तृतीयक कार्बन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है। अभिकारक $(CH_{3})_{3}CH$ में,तृतीयक कार्बन एक हाइड्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है,जबकि उत्पाद $(CH_{3})_{3}COH$ में,यह एक ऑक्सीजन परमाणु से जुड़ा होता है,जो अधिक विद्युत ऋणात्मक है,जिसके परिणामस्वरूप कार्बन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि होती है।

(A) यह अभिक्रिया उच्च तापमान $(773 \ K)$ पर एक उच्च एल्केन के छोटे एल्केन और एल्कीन में तापीय अपघटन को दर्शाती है।
इस प्रक्रिया को पायरोलिसिस या क्रैकिंग कहा जाता है।
उत्पादों में कार्बन परमाणुओं का योग $7 + 5 = 12$ है।
उत्पादों में हाइड्रोजन परमाणुओं का योग $16 + 10 = 26$ है।
अतः,अभिकारक $C_{12}H_{26}$ (डोडेकेन) है।

(N/A) ऑक्टेन $(C_8H_{18})$ पेट्रोल का एक मुख्य घटक है। वाहन इंजनों में पेट्रोल का दहन ऑक्सीजन की उपलब्धता के आधार पर पूर्ण या अपूर्ण हो सकता है।
$1$. अपूर्ण दहन तब होता है जब ऑक्सीजन की आपूर्ति सीमित होती है,जिससे कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ का निर्माण होता है:
$C_8H_{18} + \frac{17}{2} O_2 \xrightarrow{\text{अपूर्ण दहन}} 8CO + 9H_2O$
$2$. पूर्ण दहन तब होता है जब ऑक्सीजन प्रचुर मात्रा में होती है,जिससे कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ का निर्माण होता है:
$C_8H_{18} + \frac{25}{2} O_2 \xrightarrow{\text{पूर्ण दहन}} 8CO_2 + 9H_2O$
कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ एक अत्यधिक जहरीली गैस है जो रक्त में हीमोग्लोबिन के साथ जुड़कर उसकी ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता को कम कर देती है। कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ एक ग्रीनहाउस गैस है जो ग्लोबल वार्मिंग में योगदान देती है। इस प्रकार,दोनों प्रक्रियाएं पर्यावरणीय प्रदूषण का कारण बनती हैं।

एल्केन का अपूर्ण दहन ऑक्सीजन की सीमित आपूर्ति में होता है,जिससे कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ और जल $(H_{2}O)$ उत्पन्न होता है।
मीथेन $(CH_{4})$ के लिए:
$CH_{4} + \frac{3}{2} O_{2} \rightarrow CO + 2 H_{2}O$
हेप्टेन $(C_{7}H_{16})$ के लिए:
$C_{7}H_{16} + 4 O_{2} \rightarrow 7 CO + 8 H_{2}O$
नोनैन $(C_{9}H_{20})$ के लिए:
$C_{9}H_{20} + 5 O_{2} \rightarrow 9 CO + 10 H_{2}O$
एल्केन के अपूर्ण दहन के लिए सामान्य अभिक्रिया:
$C_{n}H_{2n+2} + \left(\frac{n+1}{2}\right) O_{2} \rightarrow nCO + (n+1) H_{2}O$

(N/A) $(i)$ $C_{2}H_{6} + Br_{2} \xrightarrow{hv} C_{2}H_{5}Br + HBr$
$(ii)$ यह अभिक्रिया शुद्ध ब्रोमोइथेन की तैयारी के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि इस अभिक्रिया द्वारा ब्रोमोऐल्केन का मिश्रण प्राप्त होता है और उनका पृथक्करण बहुत कठिन होता है।
$(iii)$ यह मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है। इसके चरण हैं: $1.$ प्रारंभन (Initiation),$2.$ संचरण (Propagation) और $3.$ समापन (Termination)।
$(iv)$ $Br_{2} \xrightarrow{hv} 2Br^{\bullet}$
$(v)$ $Br-Br$ बंध का समांगी बंध विदलन (होमोलिसिस)।

(B) एल्केन में,प्रत्येक कार्बन परमाणु एकल बंधों के माध्यम से चार अन्य परमाणुओं से बंधा होता है,जिसके परिणामस्वरूप $sp^3$ संकरण होता है।
एल्कीन में,$C=C$ द्वि-बंध में शामिल कार्बन परमाणु तीन अन्य परमाणुओं से बंधे होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $sp^2$ संकरण होता है।

(B) ऐल्किल समूह एक ऐल्केन से एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाकर प्राप्त किया जाता है।
ऐल्केन का सामान्य सूत्र $C_{n}H_{2n+2}$ होता है।
एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाने पर,ऐल्किल समूह का सामान्य सूत्र $C_{n}H_{2n+1}$ हो जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) यह अभिक्रिया $t-BuOH$ और ऊष्मा की उपस्थिति में $3-iodo-2,3-dimethylpentane$ से $HI$ के विलोपन (elimination) द्वारा होती है,जो $E1$ क्रियाविधि का पालन करती है।
$1$. लीविंग ग्रुप $I^-$ निकलकर एक द्वितीयक कार्बोकेशन बनाता है।
$2$. यह कार्बोकेशन अधिक स्थिर तृतीयक कार्बोकेशन बनाने के लिए $1,2-hydride$ शिफ्ट से गुजरता है।
$3$. $1,2-methyl$ शिफ्ट के माध्यम से और पुनर्व्यवस्था होने पर यह और भी अधिक स्थिर तृतीयक कार्बोकेशन बनाता है।
$4$. अंत में,निकटवर्ती कार्बन परमाणु से प्रोटॉन के हटने से सबसे अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन का निर्माण होता है,जो मुख्य उत्पाद है।
$5$. अंतिम उत्पाद $2,3-dimethylpent-2-ene$ है।

(D) वुर्ट्ज़ अभिक्रिया का उपयोग मुख्य रूप से सममित (symmetrical) एल्केन बनाने के लिए किया जाता है जिनमें कार्बन परमाणुओं की संख्या सम (even) होती है।
$n-$ब्यूटेन $(C_4H_{10})$ सममित है और इसे एथिल ब्रोमाइड $(C_2H_5Br)$ से बनाया जा सकता है।
$n-$हेक्सेन $(C_6H_{14})$ सममित है और इसे प्रोपिल ब्रोमाइड $(C_3H_7Br)$ से बनाया जा सकता है।
$2,3-$डाइमिथाइल ब्यूटेन सममित है और इसे आइसोप्रोपिल ब्रोमाइड $(CH_3CH(Br)CH_3)$ से बनाया जा सकता है।
$n-$हेप्टेन $(C_7H_{16})$ एक विषम (unsymmetrical) एल्केन है जिसमें कार्बन परमाणुओं की संख्या विषम (odd) है। वुर्ट्ज़ अभिक्रिया द्वारा इसे बनाने का प्रयास करने पर विभिन्न एल्किल हैलाइडों के जुड़ने के कारण उत्पादों का मिश्रण (जैसे $n-$हेक्सेन,$n-$हेप्टेन और $n-$ऑक्टेन) प्राप्त होता है,जिससे इसकी प्राप्ति (yield) कम होती है।

(D) प्रकाश $(hv)$ की उपस्थिति में मीथेन की $Br_2$ के साथ अभिक्रिया मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा होती है,जो एक प्रकार की प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
चरण $1$: दीक्षा: $Br-Br \xrightarrow{hv} 2Br^{\bullet}$
चरण $2$: प्रसार: $CH_3-H \xrightarrow{hv} CH_3^{\bullet} + H^{\bullet}$ और $CH_3^{\bullet} + Br^{\bullet} \rightarrow CH_3-Br$.
अतः,विकल्प $D$ सही उत्तर है।

(C) एल्केन सामान्यतः ऑक्सीकरण के प्रति निष्क्रिय होते हैं। हालाँकि,जिन एल्केन में तृतीयक हाइड्रोजन परमाणु होता है,उन्हें $KMnO_4$ जैसे प्रबल ऑक्सीकारक का उपयोग करके संबंधित तृतीयक अल्कोहल में ऑक्सीकृत किया जा सकता है।
कथन-$I$ सही है क्योंकि $2-$मिथाइल ब्यूटेन में $C-2$ स्थिति पर एक तृतीयक हाइड्रोजन परमाणु होता है,जिसे $2-$मिथाइल ब्यूटेन$-2-$ऑल में ऑक्सीकृत किया जा सकता है।
कथन-$II$ गलत है क्योंकि $n-$एल्केन में तृतीयक हाइड्रोजन परमाणु नहीं होते हैं और सामान्य परिस्थितियों में $KMnO_4$ द्वारा इन्हें आसानी से अल्कोहल में ऑक्सीकृत नहीं किया जा सकता है।

(A) जब किसी विसिनल या जेमिनल डाइहैलाइड की अभिक्रिया शुष्क ईथर $(Et_2O)$ की उपस्थिति में मैग्नीशियम धातु के साथ कराई जाती है,तो यह ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक बनाता है।
दी गई अभिक्रिया में,$CH_3-CH_2-CH(Br)-CH_2-CH(Br)-CH_3$ की $Et_2O$ में अतिरिक्त $Mg$ के साथ अभिक्रिया होकर संगत डाई-ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक बनता है:
$CH_3-CH_2-CH(MgBr)-CH_2-CH(MgBr)-CH_3$.
यह अभिक्रिया का प्रथम चरण है।

(C) एल्केन का एल्डिहाइड में नियंत्रित ऑक्सीकरण एक विशिष्ट औद्योगिक प्रक्रिया है।
अभिक्रिया $CH_{3}CH_{2}CH_{3} \stackrel{Mo_{2}O_{3}}{\longrightarrow} CH_{3}CH_{2}CHO$ में प्रोपेन का प्रोपेनल में उत्प्रेरकीय ऑक्सीकरण शामिल है।
इस रूपांतरण के लिए उपयोग किया जाने वाला अभिकर्मक मोलिब्डेनम ऑक्साइड $(Mo_{2}O_{3})$ है।

(D) यह अभिक्रिया $773 \ K$ तापमान और $10-20 \ atm$ दाब पर उत्प्रेरक के रूप में $Mo_{2}O_{3}$ का उपयोग करके एल्केन के एरोमैटाइजेशन को दर्शाती है।
अभिकारक $2$-मिथाइलहेक्सेन है,जो चक्रीकरण और विहाइड्रोजनीकरण के माध्यम से टोल्यूनि $(A)$ बनाता है।

(B) एल्केन का ब्रोमीनीकरण अत्यधिक चयनात्मक होता है।
अभिक्रिया के दौरान बनने वाले मुक्त मूलक मध्यवर्ती की स्थिरता मुख्य उत्पाद को निर्धारित करती है।
आइसोब्यूटेन में,तृतीयक मूलक $((CH_{3})_{3}C^{\bullet})$ प्राथमिक मूलक $((CH_{3})_{2}CH-CH_{2}^{\bullet})$ की तुलना में अधिक स्थिर होता है।
अतः,$2-$ब्रोमो$-2-$मिथाइलप्रोपेन मुख्य उत्पाद के रूप में बनता है।

(A) $1$. शुष्क ईथर की उपस्थिति में क्लोरोसाइक्लोपेंटेन की $Mg$ के साथ अभिक्रिया ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक,साइक्लोपेंटिलमैग्नीशियम क्लोराइड $([A])$ बनाती है।
$2$. ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक प्रबल क्षार होते हैं। जब वे एथेनॉल $(C_2H_5OH)$ जैसे प्रोटॉन स्रोत के साथ अभिक्रिया करते हैं,तो अम्ल-क्षार अभिक्रिया होती है।
$3$. साइक्लोपेंटिल कार्बोनियन एथेनॉल के हाइड्रॉक्सिल समूह से एक प्रोटॉन ग्रहण करके मुख्य उत्पाद $(P)$ के रूप में साइक्लोपेंटेन बनाता है।
$4$. अभिक्रिया है: $C_5H_9MgCl + C_2H_5OH \rightarrow C_5H_{10} + C_2H_5OMgCl$.

(C) दी गई अभिक्रिया सोडियम प्रोपियोनेट का डीकार्बोक्सिलेशन है जिससे इथेन बनता है।
यह अभिक्रिया सोडालाइम की उपस्थिति में होती है,जो $NaOH$ और $CaO$ का मिश्रण है।
इसलिए,लुप्त अभिकर्मक $CaO$ है।

(D) एल्केन का आयोडिनेशन एक उत्क्रमणीय अभिक्रिया है क्योंकि उप-उत्पाद $HI$ एक प्रबल अपचायक है और यह एल्किल आयोडाइड को वापस एल्केन में अपचयित कर देता है।
अभिक्रिया को अनुत्क्रमणीय बनाने के लिए,$HI$ को बनते ही हटाना या ऑक्सीकृत करना आवश्यक है।
यह सांद्र $HNO_3$ या सांद्र $HIO_3$ जैसे प्रबल ऑक्सीकारक को मिलाकर प्राप्त किया जा सकता है,जो $HI$ को $I_2$ में ऑक्सीकृत कर देते हैं।

(B) यह अभिक्रिया एक एल्कीन (आइसोब्यूटिलीन) और एक एल्केन (आइसोब्यूटेन) के बीच अम्ल-उत्प्रेरित एल्काइलेशन है।
$1$. $H^+$ आयन आइसोब्यूटिलीन का प्रोटोनीकरण करके एक स्थिर टर्ट-ब्यूटाइल कार्बोनियम आयन बनाता है: $(CH_3)_2C=CH_2 + H^+ \rightarrow (CH_3)_3C^+$.
$2$. यह कार्बोनियम आयन फिर आइसोब्यूटिलीन के दूसरे अणु पर आक्रमण करके एक बड़ा कार्बोनियम आयन बनाता है: $(CH_3)_3C^+ + (CH_3)_2C=CH_2 \rightarrow (CH_3)_3C-CH_2-C^+(CH_3)_2$.
$3$. यह नया कार्बोनियम आयन फिर आइसोब्यूटेन के एक अणु से हाइड्राइड आयन को हटाता है: $(CH_3)_3C-CH_2-C^+(CH_3)_2 + (CH_3)_3CH \rightarrow (CH_3)_3C-CH_2-CH(CH_3)_2 + (CH_3)_3C^+$.
अंतिम उत्पाद $2,2,4$-ट्राइमिथाइलपेंटेन है,जो $(CH_3)_3C-CH_2-CH(CH_3)_2$ है।

(D) $C_{5}H_{12}$ आण्विक सूत्र वाले एल्केन $n$-पेंटेन,आइसोपेंटेन और नियोपेंटेन हैं।
$1$. $n$-पेंटेन $(CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3})$ में हाइड्रोजन परमाणुओं के $3$ गैर-समतुल्य सेट होते हैं,जो $3$ मोनोब्रोमो डेरिवेटिव्स देते हैं।
$2$. आइसोपेंटेन $((CH_{3})_{2}CHCH_{2}CH_{3})$ में हाइड्रोजन परमाणुओं के $4$ गैर-समतुल्य सेट होते हैं,जो $4$ मोनोब्रोमो डेरिवेटिव्स देते हैं।
$3$. नियोपेंटेन $((CH_{3})_{4}C)$ में समतुल्य हाइड्रोजन परमाणुओं का $1$ सेट होता है,जो $1$ मोनोब्रोमो डेरिवेटिव देता है।
मोनोब्रोमो डेरिवेटिव्स की कुल संख्या = $3 + 4 + 1 = 8$.

(C) क्लोरीन रेडिकल $(\dot{Cl})$ और मीथेन $(CH_4)$ के बीच की अभिक्रिया मुक्त रेडिकल प्रतिस्थापन तंत्र का एक प्रसार चरण है।
क्लोरीन रेडिकल मीथेन से एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाकर मिथाइल रेडिकल $(\dot{CH}_3)$ और हाइड्रोजन क्लोराइड $(HCl)$ बनाता है।
अभिक्रिया है: $\dot{Cl} + CH_4 \rightarrow \dot{CH}_3 + HCl$.
अतः,$A = \dot{CH}_3$ और $B = HCl$.

(B) $2$-ब्रोमो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन की $Et_2O$ में $Mg$ के साथ अभिक्रिया से ग्रिगनार्ड अभिकर्मक,$3$-मिथाइल ब्यूटाइल मैग्नीशियम ब्रोमाइड $(CH_3-CH(CH_3)-CH(MgBr)-CH_3)$ बनता है।
जब इस ग्रिगनार्ड अभिकर्मक को $D_2O$ के साथ उपचारित किया जाता है,तो $MgBr$ समूह को एक ड्यूटेरियम परमाणु $(D)$ द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया जाता है,जिससे $2$-ड्यूटेरियो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन $(CH_3-CH(CH_3)-CH(D)-CH_3)$ प्राप्त होता है।
$2$-ड्यूटेरियो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन में,स्थिति $2$ पर कार्बन परमाणु चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा होता है: एक हाइड्रोजन परमाणु $(H)$,एक ड्यूटेरियम परमाणु $(D)$,एक मिथाइल समूह $(-CH_3)$,और एक आइसोप्रोपिल समूह $(-CH(CH_3)_2)$।
चूंकि स्थिति $2$ पर कार्बन चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा है,इसलिए यह एक कायरल केंद्र है,जो अणु को कायरल बनाता है।

(D) सही उत्तर $(D)$ है।
मिथाइलसाइक्लोहेक्सेन एक ऐसा अणु है जिसमें $1^{\circ}$,$2^{\circ}$ और $3^{\circ}$ कार्बन परमाणु होते हैं।
मिथाइलसाइक्लोहेक्सेन में:
- मिथाइल समूह का कार्बन एक $1^{\circ}$ कार्बन परमाणु है (जो एक अन्य कार्बन से जुड़ा होता है)।
- साइक्लोहेक्सेन वलय में पांच कार्बन परमाणु (मिथाइल समूह से जुड़े कार्बन को छोड़कर) $2^{\circ}$ कार्बन परमाणु हैं (प्रत्येक दो अन्य कार्बन से जुड़ा होता है)।
- साइक्लोहेक्सेन वलय में जो कार्बन परमाणु मिथाइल समूह से जुड़ा होता है,वह $3^{\circ}$ कार्बन परमाणु है (जो तीन अन्य कार्बन से जुड़ा होता है: दो वलय में और एक मिथाइल समूह)।
इस प्रकार,इसमें $1^{\circ}$,$2^{\circ}$ और $3^{\circ}$ कार्बन परमाणु होते हैं।

(D) $1$-ब्रोमो-$3$-क्लोरोसाइक्लोब्यूटेन की ईथर में सोडियम के दो समतुल्य के साथ अभिक्रिया एक अंतःआणविक वुर्ट्ज़ (Wurtz) अभिक्रिया है।
सोडियम हैलोजन परमाणुओं को हटा देता है,जिससे साइक्लोब्यूटेन वलय के $C_1$ और $C_3$ स्थितियों के बीच एक नया कार्बन-कार्बन बंध बनता है।
इसके परिणामस्वरूप मुख्य उत्पाद के रूप में बाइसाइक्लो$[1.1.0]$ब्यूटेन प्राप्त होता है।
सही विकल्प $D$ है।

(C) प्रारंभिक पदार्थ $(R)-2-$क्लोरोहेक्सेन है। $(R)-2-$क्लोरोहेक्सेन का मुक्त मूलक क्लोरीनीकरण विभिन्न स्थितियों $(C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6)$ पर दूसरा क्लोरीन परमाणु जोड़ता है।
हमें उन उत्पादों की पहचान करने की आवश्यकता है जो कायरल हैं।
$1$. $C-1$ पर प्रतिस्थापन: $CH_2Cl-CH(Cl)-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$ (कायरल)
$2$. $C-2$ पर प्रतिस्थापन: $CH_3-CCl_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$ (अकायरल)
$3$. $C-3$ पर प्रतिस्थापन: $CH_3-CH(Cl)-CHCl-CH_2-CH_2-CH_3$ (दो कायरल केंद्र,डायस्टेरियोमर्स: $(2R, 3R), (2R, 3S)$ - दोनों कायरल)
$4$. $C-4$ पर प्रतिस्थापन: $CH_3-CH(Cl)-CH_2-CHCl-CH_2-CH_3$ (दो कायरल केंद्र,डायस्टेरियोमर्स: $(2R, 4R), (2R, 4S)$ - दोनों कायरल)
$5$. $C-5$ पर प्रतिस्थापन: $CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_2-CHCl-CH_3$ (दो कायरल केंद्र,डायस्टेरियोमर्स: $(2R, 5R), (2R, 5S)$ - दोनों कायरल)
$6$. $C-6$ पर प्रतिस्थापन: $CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2Cl$ (कायरल)
कायरल उत्पादों की गणना: $C-1$ $(1)$,$C-3$ $(2)$,$C-4$ $(2)$,$C-5$ $(2)$,$C-6$ $(1)$। कुल = $1+2+2+2+1 = 8$। हालाँकि,दिए गए समाधान चित्र के विश्लेषण के अनुसार,कायरल डाइक्लोरो आइसोमर्स की संख्या $7$ है।

(B) सही विकल्प $B$ है।
हाइड्रोकार्बन का आयोडिनेशन एक प्रतिवर्ती अभिक्रिया है क्योंकि उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न $HI$ एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है और एल्किल आयोडाइड को वापस हाइड्रोकार्बन में अपचयित कर देता है।
अभिक्रिया को अग्र दिशा में ले जाने के लिए,$HI$ का उपभोग करने के लिए $HIO_3$ या $HNO_3$ जैसे ऑक्सीकरण एजेंट मिलाए जाते हैं।
अभिक्रिया: $5 HI + HIO_3 \rightarrow 3 I_2 + 3 H_2O$.

(A) $2,2,5,5-$टेट्रामिथाइलहेक्सेन की संरचना $(CH_3)_3C-CH_2-CH_2-C(CH_3)_3$ है।
आइसोमेरिक मोनोक्लोरो डेरिवेटिव्स की संख्या ज्ञात करने के लिए,हम अणु में गैर-समतुल्य हाइड्रोजन परमाणुओं की पहचान करते हैं।
$1$. सिरों पर स्थित $12$ मिथाइल हाइड्रोजन समतुल्य हैं (प्रकार $a$)। एक को प्रतिस्थापित करने पर $1-$क्लोरो-$2,2,5,5-$टेट्रामिथाइलहेक्सेन प्राप्त होता है।
$2$. मध्य में स्थित $4$ मिथाइलीन हाइड्रोजन समतुल्य हैं (प्रकार $b$)। एक को प्रतिस्थापित करने पर $3-$क्लोरो-$2,2,5,5-$टेट्रामिथाइलहेक्सेन प्राप्त होता है।
चूंकि अणु सममित है,इसलिए केवल $2$ प्रकार के समतुल्य हाइड्रोजन परमाणु हैं।
हालाँकि,$3-$क्लोरो डेरिवेटिव में $C-3$ स्थिति पर एक कायरल केंद्र होता है,जिससे इनैन्टीओमर्स की एक जोड़ी ($d$ और $l$ रूप) बनती है।
इसलिए,आइसोमेरिक मोनोक्लोरो डेरिवेटिव्स की कुल संख्या $1$ (प्रकार $a$ से) $+ 2$ (प्रकार $b$ से इनैन्टीओमर्स) $= 3$ है।

(A) एल्केन का क्वथनांक आणविक द्रव्यमान और शाखाओं (branching) पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे आणविक द्रव्यमान बढ़ता है,क्वथनांक बढ़ता है।
आइसोमर्स के लिए,शाखाओं में वृद्धि के साथ सतह का क्षेत्रफल कम हो जाता है,जिससे क्वथनांक कम हो जाता है।
हेप्टेन $(C_7H_{16})$: $371.4 \ K$
हेक्सेन $(C_6H_{14})$: $341.9 \ K$
$2-$मेथिलब्यूटेन $(C_5H_{12})$: $300.9 \ K$
ब्यूटेन $(C_4H_{10})$: $272.4 \ K$
$2-$मेथिलप्रोपेन $(C_4H_{10})$: $261 \ K$
इन मानों की तुलना करने पर,घटता क्रम: $(a) > (e) > (c) > (b) > (d)$ है।

(D) जब इथेन $(CH_3-CH_3)$ की अभिक्रिया मंद सूर्य के प्रकाश में $Br_2$ की अधिकता के साथ कराई जाती है,तो मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया द्वारा हाइड्रोजन परमाणु ब्रोमीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित हो जाते हैं।
$1$. मोनोब्रोमोइथेन: $CH_3CH_2Br$ ($1$ समावयवी)
$2$. डाइब्रोमोइथेन: $CH_2BrCH_2Br$ और $CH_3CHBr_2$ ($2$ समावयवी)
$3$. ट्राइब्रोमोइथेन: $CH_2BrCHBr_2$ और $CH_3CBr_3$ ($2$ समावयवी)
$4$. टेट्राब्रोमोइथेन: $CHBr_2CHBr_2$ और $CH_2BrCBr_3$ ($2$ समावयवी)
$5$. पेंटाब्रोमोइथेन: $CHBr_2CBr_3$ ($1$ समावयवी)
$6$. हेक्साब्रोमोइथेन: $CBr_3CBr_3$ ($1$ समावयवी)
ब्रोमो व्युत्पन्नों की कुल संख्या = $1 + 2 + 2 + 2 + 1 + 1 = 9$.