Alkane Questions in Hindi

(B) $n$-ब्यूटेन की प्रकाश की उपस्थिति में ब्रोमीन के साथ अभिक्रिया एक मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
$725\,^oC$ जैसे उच्च तापमान पर,यह अभिक्रिया अत्यधिक चयनात्मक होती है।
ब्रोमीनीकरण क्लोरीनीकरण की तुलना में अधिक चयनात्मक है और हाइड्रोजन परमाणुओं की अभिक्रियाशीलता का क्रम $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ$ है।
$n$-ब्यूटेन $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_3)$ में,$2^\circ$ हाइड्रोजन परमाणु $1^\circ$ हाइड्रोजन परमाणुओं की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होते हैं।
इसलिए,मुख्य उत्पाद $2$-ब्रोमोब्यूटेन $(CH_3CH_2CH(Br)CH_3)$ प्राप्त होता है।

(C) शुष्क ईथर में एल्काइल हैलाइड की सोडियम के साथ अभिक्रिया को वुर्ट्ज़ अभिक्रिया कहा जाता है। जब दो अलग-अलग एल्काइल हैलाइड ($R-X$ और $R'-X$) के मिश्रण का उपयोग किया जाता है,तो अभिक्रिया में तीन एल्केनों का मिश्रण प्राप्त होता है।
यहाँ,अभिकारक इथाइल ब्रोमाइड $(C_2H_5Br)$ और $n$-प्रोपाइल ब्रोमाइड $(C_3H_7Br)$ हैं।
संभावित उत्पाद इस प्रकार हैं:
$1$. दो इथाइल समूहों का युग्मन: $C_2H_5-C_2H_5$ ($n$-ब्यूटेन)
$2$. दो $n$-प्रोपाइल समूहों का युग्मन: $C_3H_7-C_3H_7$ ($n$-हेक्सेन)
$3$. इथाइल और $n$-प्रोपाइल समूहों का क्रॉस-युग्मन: $C_2H_5-C_3H_7$ ($n$-पेंटेन)
इस प्रकार,तीन एल्केनों का मिश्रण प्राप्त होता है।

(C) यह अभिक्रिया कोरी-हाउस संश्लेषण (Corey-House synthesis) है।
लिथियम डाई-$3-$पेंटाइल क्यूप्रेट $(CH_3CH_2CH(CH_2CH_3))_2CuLi$ है और एथिल ब्रोमाइड $CH_3CH_2Br$ है।
अभिक्रिया में क्यूप्रेट का एल्काइल समूह और हैलाइड का एल्काइल समूह जुड़ते हैं:
$(CH_3CH_2CH(CH_2CH_3))_2CuLi + CH_3CH_2Br \rightarrow CH_3CH_2CH(CH_2CH_3)CH_2CH_3 + CH_3CH_2Cu + LiBr$.
प्राप्त उत्पाद $CH_3CH_2CH(CH_2CH_3)CH_2CH_3$ है,जो $3-$एथिलपेंटेन है।
इसका आण्विक सूत्र $C_7H_{16}$ है।

(D) जब मीथेन $(CH_4)$ को सीमित ऑक्सीजन $(O_2)$ के साथ मोलिब्डेनम ऑक्साइड $(Mo_2O_3)$ उत्प्रेरक की उपस्थिति में गर्म किया जाता है, तो इसका आंशिक ऑक्सीकरण होकर मेथेनल $(HCHO)$ प्राप्त होता है。
रासायनिक अभिक्रिया: $CH_4 + O_2 \xrightarrow{Mo_2O_3, \Delta} HCHO + H_2O$

(D) मीथेन तैयार करने के लिए मिथाइल हैलाइड्स (जैसे $CH_3Cl$ या $CH_3I$) का जिंक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(Zn/HCl)$ या लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड $(LiAlH_4)$ के साथ अपचयन करना एक मानक प्रयोगशाला विधि है। दिए गए विकल्पों में से कोई भी मानक प्रयोगशाला विधि (जैसे मिथाइल हैलाइड्स का अपचयन या सोडियम एसीटेट का डीकार्बोक्सिलेशन) नहीं दर्शाता है। इसलिए,सही विकल्प $D$ है।

(C) शुद्ध मीथेन $(CH_4)$ को सोडियम एसीटेट का सोडालाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ डिकार्बोक्सिलेशन करके प्राप्त किया जाता है।
अभिक्रिया: $CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} CH_4 + Na_2CO_3$.
वुर्ट्ज़ अभिक्रिया का उपयोग उच्च एल्केन (सम संख्या में कार्बन) के लिए किया जाता है,और सोडियम एसीटेट के कोल्बे विद्युत अपघटन से इथेन प्राप्त होता है।

(B) मोनोक्लोरो व्युत्पन्नों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम अणु में गैर-समतुल्य हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या की पहचान करते हैं।
$1$. $2-$मिथाइल प्रोपेन $(CH_3-CH(CH_3)-CH_3)$: इसमें दो प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु (प्राथमिक और तृतीयक) होते हैं,इसलिए यह दो मोनोक्लोरो व्युत्पन्न देता है।
$2$. $n-$ब्यूटेन $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_3)$: इसमें दो प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु (टर्मिनल और आंतरिक) होते हैं,इसलिए यह दो मोनोक्लोरो व्युत्पन्न देता है।
$3$. बेंजीन $(C_6H_6)$: सभी हाइड्रोजन परमाणु समान होते हैं,इसलिए यह केवल एक मोनोक्लोरो व्युत्पन्न देता है।
$4$. $2,4-$डाइमिथाइल पेंटेन: इसमें तीन प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,इसलिए यह तीन मोनोक्लोरो व्युत्पन्न देता है।
यहाँ $n-$ब्यूटेन इस गुण के लिए सबसे सामान्य उदाहरण है।

(B) एल्केन का सामान्य सूत्र $C_nH_{2n+2}$ है।
दिया गया आणविक द्रव्यमान = $86 \ g/mol$.
$12n + 1(2n+2) = 86$
$14n + 2 = 86$
$14n = 84$
$n = 6$.
यह हाइड्रोकार्बन हेक्सेन $(C_6H_{14})$ है।
हेक्सेन के संरचनात्मक समावयवी हैं:
$1$. $n$-हेक्सेन
$2$. $2$-मिथाइलपेंटेन
$3$. $3$-मिथाइलपेंटेन
$4$. $2,2$-डाइमिथाइल ब्यूटेन
$5$. $2,3$-डाइमिथाइल ब्यूटेन
संरचनात्मक समावयवियों की कुल संख्या = $5$.

(C) दिया गया यौगिक $3-$ एथिल $-2-$ मेथिल हेक्सेन है।
सबसे पहले,कुल कार्बन परमाणुओं की संख्या गिनकर आणविक सूत्र निर्धारित करें।
मुख्य श्रृंखला हेक्सेन ($6$ कार्बन) है,जिसमें एक एथिल समूह ($2$ कार्बन) और एक मेथिल समूह ($1$ कार्बन) जुड़ा है।
कुल कार्बन = $6 + 2 + 1 = 9$.
एल्केन का सामान्य सूत्र $C_nH_{2n+2}$ है। $n=9$ के लिए,सूत्र $C_9H_{20}$ है।
समावयवी का आणविक सूत्र समान होना चाहिए।
दिए गए विकल्पों में से,$n-$ नोनैन $(C_9H_{20})$ $3-$ एथिल $-2-$ मेथिल हेक्सेन का सीधी श्रृंखला वाला समावयवी है।

(A) नियो पेंटेन $2,2$-डाइमिथाइलप्रोपेन है,जिसकी संरचना $C(CH_3)_4$ है।
नियो पेंटेन में सभी $12$ हाइड्रोजन परमाणु समान हैं क्योंकि अणु की संरचना अत्यधिक सममितीय चतुष्फलकीय होती है।
इन $12$ हाइड्रोजन परमाणुओं में से किसी एक को ब्रोमीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित करने पर एक ही उत्पाद,$1$-ब्रोमो-$2,2$-डाइमिथाइलप्रोपेन प्राप्त होता है।
इसलिए,नियो पेंटेन के लिए केवल $1$ ही मोनोब्रोमो समावयवी संभव है।

(A) $C-C$ बंध के चारों ओर घूर्णन का प्रतिबंध बंध क्रम और प्रतिस्थापियों द्वारा उत्पन्न त्रिविम बाधा (steric hindrance) पर निर्भर करता है।
$1$. $Ethane$ $(CH_3-CH_3)$ में $C-C$ एकल बंध होता है,जो मुक्त घूर्णन की अनुमति देता है।
$2$. $Ethene$ $(CH_2=CH_2)$ में $C=C$ द्वि-बंध होता है,जो घूर्णन को प्रतिबंधित करता है।
$3$. $Acetylene$ $(CH \equiv CH)$ में $C \equiv C$ त्रि-बंध होता है,जो घूर्णन को और अधिक प्रतिबंधित करता है।
$4$. $Hexachloroethane$ $(CCl_3-CCl_3)$ में $C-C$ एकल बंध है,लेकिन बड़े $Cl$ परमाणु महत्वपूर्ण त्रिविम बाधा उत्पन्न करते हैं,जो $Ethane$ की तुलना में घूर्णन को प्रतिबंधित करते हैं।
अतः,$Ethane$ में घूर्णन सबसे कम प्रतिबंधित है।

(C) एक एल्केन प्रकाशिक सक्रिय होता है यदि उसमें कम से कम एक कायरल कार्बन परमाणु हो (एक कार्बन परमाणु जो चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा हो)।
$2-$ मिथाइल पेंटेन: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$ (कोई कायरल कार्बन नहीं)।
$3-$ मिथाइल पेंटेन: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$ (कोई कायरल कार्बन नहीं)।
$3-$ मिथाइल हेक्सेन: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$। यहाँ $C_3$ कार्बन $-H$,$-CH_3$,$-CH_2CH_3$,और $-CH_2CH_2CH_3$ से जुड़ा है। चूंकि चारों समूह अलग हैं,इसलिए यह कायरल है।
$3-$ मिथाइल हेक्सेन में $7$ कार्बन परमाणु हैं,जो दिए गए विकल्पों में प्रकाशिक सक्रियता प्रदर्शित करने वाला सबसे छोटा एल्केन है।

(B) साइक्लोहेक्सेन का बोट कन्फर्मेशन चेयर कन्फर्मेशन की तुलना में कम स्थिर होता है,जिसके दो मुख्य कारण हैं:
$1$. आसन्न कार्बन पर बंधों की एक्लिप्सिंग पारस्परिक क्रिया के कारण उत्पन्न टोरशनल स्ट्रेन।
$2$. $C-1$ और $C-4$ स्थितियों पर स्थित दो हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच स्टेरिक स्ट्रेन (वैन डर वाल्स प्रतिकर्षण),जिन्हें फ्लैगपोल हाइड्रोजन कहा जाता है।
फ्लैगपोल-फ्लैगपोल पारस्परिक क्रिया बोट कन्फर्मेशन में अस्थिरता का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है।

(A) $Baeyer$ के तनाव सिद्धांत के अनुसार,कोणीय तनाव का सूत्र: $\text{Angle strain} = \frac{1}{2} (109^\circ 28' - \text{bond angle})$ है।
$Cyclopentane$ के लिए बंध कोण $108^\circ$ है,जो चतुष्फलकीय कोण $(109^\circ 28')$ के बहुत करीब है,जिसके परिणामस्वरूप तनाव कम होता है।
हालाँकि,दिए गए विकल्पों में,$Cyclopentane$ का आकार $Cyclohexane$,$Cyclooctane$ और $Cyclodecane$ की तुलना में छोटा है।
$Baeyer$ के अनुसार,चतुष्फलकीय कोण से विचलन रिंग के आकार के साथ बढ़ता है।

(D) $Br_2$ और $hv$ (प्रकाश) की उपस्थिति में एल्केन की अभिक्रिया मुक्त मूलक प्रतिस्थापन क्रियाविधि द्वारा होती है।
प्रथम चरण में,ब्रोमीन अणु का समांगी विखंडन (homolytic cleavage) होकर ब्रोमीन मुक्त मूलक $(Br^{\bullet})$ बनते हैं।
ये ब्रोमीन मुक्त मूलक एल्केन से हाइड्रोजन परमाणु को हटाकर एक एल्काइल मुक्त मूलक मध्यवर्ती बनाते हैं।
$2-\text{methylbutane}$ $(CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3)$ के लिए,$C-3$ स्थिति से हाइड्रोजन हटने पर द्वितीयक मुक्त मूलक बनता है,जिससे $2-\text{bromo}-3-\text{methylbutane}$ उत्पाद प्राप्त होता है।

(B) शुष्क ईथर की उपस्थिति में एल्काइल हैलाइड की सोडियम के साथ अभिक्रिया को वुर्ट्ज़ अभिक्रिया कहा जाता है।
जब दो अलग-अलग एल्काइल हैलाइड ($R-X$ और $R'-X$) के मिश्रण का उपयोग किया जाता है,तो तीन एल्केन का मिश्रण प्राप्त होता है:
$1$. $CH_3I + CH_3I + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3-CH_3 + 2NaI$ (एथेन)
$2$. $C_2H_5I + C_2H_5I + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} C_2H_5-C_2H_5 + 2NaI$ ($n$-ब्यूटेन)
$3$. $CH_3I + C_2H_5I + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3-C_2H_5 + 2NaI$ (प्रोपेन)
इस प्रकार,कुल $3$ अलग-अलग एल्केन उत्पाद के रूप में बनते हैं।

(C) जब $1, 3-$ डाइब्रोमोप्रोपेन $(Br-CH_2-CH_2-CH_2-Br)$ को धात्विक जिंक $(Zn)$ के साथ उपचारित किया जाता है,तो एक अंतःआणविक डीहैलोजनीकरण अभिक्रिया होती है।
इस अभिक्रिया के परिणामस्वरूप तीन-सदस्यीय वलय का निर्माण होता है,जो $Cyclopropane$ $(C_3H_6)$ है,साथ ही उप-उत्पाद के रूप में $ZnBr_2$ प्राप्त होता है।

(B) एथिलीन डाइक्लोराइड $Cl-CH_2-CH_2-Cl$ है।
जब यह जलीय $KOH$ के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह नाभिकरागी प्रतिस्थापन (nucleophilic substitution) से गुजरता है जहाँ क्लोरीन परमाणु हाइड्रॉक्सिल समूहों द्वारा प्रतिस्थापित हो जाते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $Cl-CH_2-CH_2-Cl + 2KOH(aq) \rightarrow HO-CH_2-CH_2-OH + 2KCl$.
प्राप्त उत्पाद एथिलीन ग्लाइकॉल $(CH_2(OH)-CH_2OH)$ है।

(A) $1$. पहला चरण वुर्ट्ज़ अभिक्रिया है: $2CH_3-CH(CH_3)-CH_2-Cl + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH(CH_3)-CH_3 + 2NaCl$। उत्पाद $X$,$2,5-\text{dimethylhexane}$ है।
$2$. दूसरा चरण $Br_2/h\nu$ के साथ $2,5-\text{dimethylhexane}$ का मुक्त मूलक मोनोब्रोमिनेशन है।
$3$. $2,5-\text{dimethylhexane}$ की संरचना $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH(CH_3)-CH_3$ है। इसमें प्राथमिक,द्वितीयक और तृतीयक हाइड्रोजन होते हैं। मुक्त मूलक प्रतिस्थापन के लिए सक्रियता का क्रम $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ$ है।
$4$. तृतीयक हाइड्रोजन $C-2$ और $C-5$ स्थान पर हैं। तृतीयक हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित करने से सबसे स्थिर मुक्त मूलक मध्यवर्ती बनता है,जिससे मुख्य उत्पाद $2-\text{bromo}-2,5-\text{dimethylhexane}$ प्राप्त होता है।

(A) जब ग्लिसरॉल $(CH_2OH-CHOH-CH_2OH)$ को अधिक हाइड्रोआयोडिक एसिड $(HI)$ के साथ गर्म किया जाता है,तो इसका अपचयन होता है।
सबसे पहले,हाइड्रॉक्सिल समूह आयोडीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित होकर $1,2,3-triiodopropane$ बनाते हैं।
यह यौगिक अस्थिर होता है और आयोडीन खोकर एलाइल आयोडाइड $(CH_2=CH-CH_2I)$ बनाता है।
$HI$ के साथ आगे की प्रतिक्रिया से $2-iodopropane$ $(CH_3-CH(I)-CH_3)$ बनता है।
अंत में,$2-iodopropane$ का $HI$ द्वारा अपचयन होने पर प्रोपेन $(CH_3-CH_2-CH_3)$ प्राप्त होता है।

(A) पायरोलिसिस (या क्रैकिंग) उच्च एल्केन को हवा की अनुपस्थिति में गर्म करके कम एल्केन और एल्कीन में तोड़ने की प्रक्रिया है।
उदाहरण के लिए: $C_6H_{14} \xrightarrow[\Delta]{\text{Pyrolysis}} C_2H_4 + C_4H_{10}$
उच्च हाइड्रोकार्बन से कम कार्बन संख्या वाले हाइड्रोकार्बन प्राप्त करने के लिए यह सबसे प्रभावी औद्योगिक विधि है।

(A) वुर्ट्ज़ अभिक्रिया में दो एल्किल हैलाइड अणुओं का संयोजन होता है जिससे सम संख्या में कार्बन परमाणु वाला एल्केन बनता है।
$CH_4$ (मेथेन) में केवल एक कार्बन परमाणु होता है।
चूंकि वुर्ट्ज़ अभिक्रिया के लिए कम से कम दो एल्किल समूहों का संयोजन आवश्यक है,इसलिए मेथेन जैसा एक-कार्बन वाला एल्केन बनाना असंभव है।
अतः,$CH_4$ को इस विधि द्वारा तैयार नहीं किया जा सकता है।

(A) $CH_4$ का क्लोरीनीकरण एक मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
अंधेरे में,$Cl-Cl$ बंध के समांगी विखंडन (homolytic cleavage) के लिए कोई ऊर्जा स्रोत (जैसे $h\nu$ या उच्च तापमान) नहीं होता है,जिससे $Cl$ मुक्त मूलक उत्पन्न नहीं होते हैं।
इसलिए,अंधेरे में अभिक्रिया नहीं होती है।
सूर्य का प्रकाश $Cl$ मुक्त मूलकों के निर्माण के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है,जो अभिक्रिया को आगे बढ़ाते हैं।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण,कथन की सही व्याख्या है।

(B) किसी एल्केन के लिए केवल एक मोनो-क्लोरो उत्पाद देने हेतु,अणु में सभी हाइड्रोजन परमाणु समान होने चाहिए।
नियोपेंटेन ($2,2-$डाइमिथाइलप्रोपेन) की संरचना $C(CH_3)_4$ होती है।
नियोपेंटेन में,सभी $12$ हाइड्रोजन परमाणु समान प्राथमिक कार्बन परमाणुओं से जुड़े होते हैं।
अतः,इन $12$ हाइड्रोजन परमाणुओं में से किसी का भी क्लोरीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापन करने पर समान उत्पाद,$1-$क्लोरो$-2,2-$डाइमिथाइलप्रोपेन प्राप्त होता है।
अन्य विकल्प जैसे $n-$पेंटेन,आइसोपेंटेन और $2,2-$डाइमिथाइल ब्यूटेन में असमान हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,जिससे मोनो-क्लोरो उत्पादों का मिश्रण प्राप्त होता है।

(D) हाइड्रोकार्बन $(A)$ मीथेन $(CH_4)$ है।
$CH_4$,प्रकाश $(hv)$ की उपस्थिति में $Br_2$ के साथ मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया द्वारा मिथाइल ब्रोमाइड $(CH_3Br)$ बनाता है।
$CH_4 + Br_2 \xrightarrow{hv} CH_3Br + HBr$
मिथाइल ब्रोमाइड $(CH_3Br)$,सोडियम $(Na)$ और शुष्क ईथर की उपस्थिति में वुर्ट्ज़ अभिक्रिया द्वारा इथेन $(CH_3-CH_3)$ बनाता है।
$2CH_3Br + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3-CH_3 + 2NaBr$
इथेन $(CH_3-CH_3)$ दो कार्बन परमाणुओं वाला एक गैसीय हाइड्रोकार्बन है,जिसमें चार से कम कार्बन परमाणु हैं।

(A) अभिक्रिया का क्रम इस प्रकार है:
$1$. $A$ की अभिक्रिया $Br_2, h\nu$ के साथ कराने पर ब्रोमिनेटेड उत्पाद प्राप्त होता है।
$2$. $KOH$ (alc.) के साथ उपचार करने पर विहाइड्रोहैलोजनीकरण द्वारा एल्कीन बनता है।
$3$. एल्कीन का ओजोनोलिसिस $(O_3, (CH_3)_2S)$ करने पर वलय टूटकर डाईएल्डिहाइड बनता है।
$4$. अंतःआणविक एल्डोल संघनन और उसके बाद $NaOH (aq) + \Delta$ के साथ निर्जलीकरण से अंतिम उत्पाद साइक्लोपेंट$-1-$ईन$-1-$कार्बाल्डिहाइड प्राप्त होता है।
$5$. अंतिम उत्पाद से पीछे की ओर जाने पर,पूर्ववर्ती डाईएल्डिहाइड हेक्सेन$-1,6-$डायल है। चरण (ii) के बाद बना एल्कीन साइक्लोहेक्सीन है। ब्रोमिनेटेड उत्पाद ब्रोमोसाइक्लोहेक्सेन है। अतः,$A$ साइक्लोहेक्सेन होना चाहिए।

(N/A) $(i) \ CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}$ : $n$-हेक्सेन
$(ii) \ CH_{3}-CH(CH_{3})-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}$ : $2$-मेथिलपेंटेन
$(iii) \ CH_{3}-CH_{2}-CH(CH_{3})-CH_{2}-CH_{3}$ : $3$-मेथिलपेंटेन
$(iv) \ CH_{3}-CH(CH_{3})-CH(CH_{3})-CH_{3}$ : $2,3$-डाइमेथिलब्यूटेन
$(v) \ CH_{3}-C(CH_{3})_{2}-CH_{2}-CH_{3}$ : $2,2$-डाइमेथिलब्यूटेन

(N/A) $(i)$ मुख्य श्रृंखला हेप्टेन ($7$ कार्बन) है। प्रतिस्थापी $3, 4, 4,$ और $5$ स्थितियों पर चार मिथाइल समूह हैं। संरचना: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-C(CH_3)_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$
$(ii)$ मुख्य श्रृंखला हेक्सेन ($6$ कार्बन) है। प्रतिस्थापी $2$ और $5$ स्थितियों पर दो मिथाइल समूह हैं। संरचना: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH(CH_3)-CH_3$

(N/A) डिकार्बोक्सिलेशन द्वारा प्रोपेन $(CH_3CH_2CH_3)$ तैयार करने के लिए ब्यूटानोइक अम्ल के सोडियम लवण $(CH_3CH_2CH_2COONa)$ की आवश्यकता होती है।
इस अभिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है:
$CH_3CH_2CH_2COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} CH_3CH_2CH_3 + Na_2CO_3$

(N/A) मीथेन का क्लोरीनीकरण एक मुक्त मूलक श्रृंखला तंत्र के माध्यम से होता है,जिसमें तीन चरण शामिल हैं:
चरण $1$: प्रारंभन: अभिक्रिया $Cl-Cl$ बंध के समांगी विखंडन से शुरू होती है: $Cl-Cl \xrightarrow{hv} 2\overset{\centerdot }{Cl}$.
चरण $2$: संचरण: क्लोरीन मुक्त मूलक मीथेन अणुओं पर आक्रमण करके मिथाइल मूलक उत्पन्न करते हैं: $CH_{4} + \overset{\centerdot }{Cl} \to \overset{\centerdot }{CH_{3}} + HCl$. ये मिथाइल मूलक फिर $Cl_{2}$ के साथ अभिक्रिया करके मिथाइल क्लोराइड बनाते हैं: $\overset{\centerdot }{CH_{3}} + Cl-Cl \to CH_{3}Cl + \overset{\centerdot }{Cl}$.
चरण $3$: समापन: श्रृंखला अभिक्रिया तब समाप्त होती है जब मुक्त मूलक आपस में जुड़ जाते हैं। ईथेन का निर्माण दो मिथाइल मूलकों के संयोजन से होता है: $\overset{\centerdot }{CH_{3}} + \overset{\centerdot }{CH_{3}} \to CH_{3}-CH_{3}$ (ईथेन)। इस प्रकार,समापन चरण के दौरान ईथेन एक गौण उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है।

(N/A) $1^{\circ}$ कार्बन परमाणु वे होते हैं जो केवल एक अन्य कार्बन परमाणु से जुड़े होते हैं। दी गई संरचना में पाँच $1^{\circ}$ कार्बन परमाणु हैं,जो कुल $15 \ H$ परमाणुओं से जुड़े हैं।
$2^{\circ}$ कार्बन परमाणु वे होते हैं जो दो अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़े होते हैं। दी गई संरचना में दो $2^{\circ}$ कार्बन परमाणु हैं,जो कुल $4 \ H$ परमाणुओं से जुड़े हैं।
$3^{\circ}$ कार्बन परमाणु वे होते हैं जो तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़े होते हैं। दी गई संरचना में एक $3^{\circ}$ कार्बन परमाणु है,जो $1 \ H$ परमाणु से जुड़ा है।

(N/A) एल्केन संतृप्त ओपन-चेन हाइड्रोकार्बन हैं जिनमें कार्बन-कार्बन एकल बंध होते हैं।
$Methane$ $(CH_{4})$ इस परिवार का पहला सदस्य है। यदि आप $Methane$ के एक हाइड्रोजन परमाणु को $-CH_{3}$ समूह से प्रतिस्थापित करते हैं,तो प्राप्त हाइड्रोकार्बन $Ethane$ $(C_{2}H_{6})$ होता है।
हाइड्रोजन परमाणु को $-CH_{3}$ समूह द्वारा प्रतिस्थापित करने की इस प्रक्रिया को जारी रखकर,हम उच्च एल्केन प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए,$Ethane$ में हाइड्रोजन को बदलने से $Propane$ $(C_{3}H_{8})$ प्राप्त होता है,और आगे प्रतिस्थापन से $Butane$ $(C_{4}H_{10})$ और इसके आइसोमर्स जैसे $Isobutane$ प्राप्त होते हैं।

(N/A) एल्केन का सामान्य सूत्र $C_{n}H_{2n+2}$ है, जहाँ $n$ कार्बन परमाणुओं की संख्या है और $(2n+2)$ अणु में हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या है। उदाहरण के लिए, ब्यूटेन में $4$ कार्बन और $10$ हाइड्रोजन होते हैं, इसलिए इसका सूत्र $C_{4}H_{10}$ है।
आबंधन और संरचना: मीथेन की संरचना $\text{चतुष्फलकीय (tetrahedral)}$ होती है। कार्बन परमाणु केंद्र में स्थित होता है और चार हाइड्रोजन परमाणु एक नियमित चतुष्फलक के चार कोनों पर स्थित होते हैं।
$(i)$ मीथेन में $H-C-H$ बंध कोण $109.5^{\circ}$ होता है।
(ii) मीथेन में $C-H$ बंध की लंबाई $112 \text{ pm}$ होती है।
(iii) $C-H$ बंध कार्बन के $sp^{3}$ संकरित कक्षकों और हाइड्रोजन के $1s$ कक्षकों के $\text{सम्मुख अतिव्यापन (head-on overlapping)}$ द्वारा बनते हैं।
एल्केन में, चतुष्फलक एक साथ जुड़े होते हैं जहाँ $C-C$ और $C-H$ बंध की लंबाई क्रमशः $154 \text{ pm}$ और $112 \text{ pm}$ होती है। ये सभी सिग्मा $(\sigma)$ बंध हैं। $C-C$ सिग्मा बंध $sp^{3}-sp^{3}$ अतिव्यापन द्वारा और $C-H$ सिग्मा बंध $sp^{3}-1s$ अतिव्यापन द्वारा बनते हैं।

(N/A) सबसे सरल साइक्लोऐल्केन साइक्लोप्रोपेन $(C_3H_6)$ है।
इसमें तीन कार्बन की वलय संरचना होती है जहाँ प्रत्येक कार्बन दो हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
चूंकि वलय में सभी स्थान समान हैं,इसलिए इसकी केवल एक ही संभावित संरचना होती है।
नाम: साइक्लोप्रोपेन
सूत्र: $C_3H_6$
संरचना: एक त्रिभुज जिसके प्रत्येक कोने पर $CH_2$ समूह होता है।

(C) दिया गया अणु $2$-मिथाइल ब्यूटेन है,जिसकी संरचना $(CH_3)_2CHCH_2CH_3$ है।
इस अणु में चार अलग-अलग प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु हैं:
$1$. $CH$ समूह से जुड़े टर्मिनल मिथाइल समूहों पर प्राथमिक हाइड्रोजन।
$2$. $CH$ समूह पर तृतीयक हाइड्रोजन।
$3$. $CH_2$ समूह पर द्वितीयक हाइड्रोजन।
$4$. $CH_2$ समूह से जुड़े टर्मिनल मिथाइल समूह पर प्राथमिक हाइड्रोजन।
प्रत्येक प्रकार के हाइड्रोजन को क्लोरीन परमाणु से प्रतिस्थापित करने पर निम्नलिखित चार संरचनात्मक समावयवी प्राप्त होते हैं:
$(i) (CH_3)_2CHCH_2CH_2Cl$
$(ii) (CH_3)_2CHCH(Cl)CH_3$
$(iii) (CH_3)_2C(Cl)CH_2CH_3$
$(iv) CH_3CH(CH_2Cl)CH_2CH_3$
अतः,कुल $4$ संभावित मोनोक्लोरो संरचनात्मक समावयवी हैं।

(N/A) $(i)$ एक एकल मोनोक्लोराइड प्राप्त करने के लिए,$C_{5}H_{12}$ आण्विक सूत्र वाले एल्केन के आइसोमर में केवल एक ही प्रकार का $H$ परमाणु होना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि किसी भी $H$ परमाणु का प्रतिस्थापन समान उत्पाद बनाता है। यह आइसोमर नियोपेंटेन ($2,2-$डाइमिथाइलप्रोपेन) है।
$CH_{3}-C(CH_{3})_{2}-CH_{3}$ (नियोपेंटेन)
$(ii)$ तीन आइसोमेरिक मोनोक्लोराइड प्राप्त करने के लिए,$C_{5}H_{12}$ आण्विक सूत्र वाले एल्केन के आइसोमर में तीन अलग-अलग प्रकार के $H$ परमाणु होने चाहिए। इसलिए,यह आइसोमर $n-$पेंटेन है। $n-$पेंटेन में $a, b,$ और $c$ के रूप में लेबल किए गए तीन प्रकार के $H$ परमाणु देखे जा सकते हैं।
$CH_{3}^{c}-CH_{2}^{b}-CH_{2}^{a}-CH_{2}^{b}-CH_{3}^{c}$ ($n-$पेंटेन)
$(iii)$ चार आइसोमेरिक मोनोक्लोराइड प्राप्त करने के लिए,$C_{5}H_{12}$ आण्विक सूत्र वाले एल्केन के आइसोमर में चार अलग-अलग प्रकार के $H$ परमाणु होने चाहिए। इसलिए,यह आइसोमर $2-$मिथाइल ब्यूटेन है। $2-$मिथाइल ब्यूटेन में $a, b, c,$ और $d$ के रूप में लेबल किए गए चार प्रकार के $H$ परमाणु देखे जा सकते हैं।
$CH_{3}^{a}-CH^{b}(CH_{3}^{a})-CH_{2}^{c}-CH_{3}^{d}$ ($2-$मिथाइल ब्यूटेन)

(N/A) $C_{5}H_{10}$ आणविक सूत्र वाला हाइड्रोकार्बन $C_{n}H_{2n}$ सामान्य आणविक सूत्र वाले समूह से संबंधित है।
इसलिए,यह या तो एक एल्कीन या एक साइक्लोऐल्केन हो सकता है।
चूंकि हाइड्रोकार्बन अंधेरे में क्लोरीन के साथ अभिक्रिया नहीं करता है,इसलिए यह एल्कीन नहीं हो सकता (एल्कीन अंधेरे में भी क्लोरीन के साथ योगात्मक अभिक्रिया करते हैं)।
अतः,यह एक साइक्लोऐल्केन होना चाहिए।
इसके अलावा,हाइड्रोकार्बन तेज धूप में क्लोरीन के साथ अभिक्रिया करके एक एकल मोनोक्लोरो यौगिक $C_{5}H_{9}Cl$ देता है।
चूंकि एक एकल मोनोक्लोरो यौगिक बनता है,इसलिए हाइड्रोकार्बन में सभी हाइड्रोजन परमाणु समान होने चाहिए।
साइक्लोपेंटेन में,वलय की समरूपता के कारण सभी $10$ हाइड्रोजन परमाणु समान होते हैं।
अतः,हाइड्रोकार्बन साइक्लोपेंटेन है।

(N/A) शाखित श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन में ऐल्काइल समूह एक शाखा के रूप में उपस्थित होता है।
$\rightarrow$ ऐल्काइल समूह $(-R)$: ऐल्केन के अणु से एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाने पर ऐल्काइल समूह प्राप्त होता है।
$R-H \xrightarrow{-H} R-$
$\Rightarrow$ नामकरण: $(\text{Alkane} - \text{ane} + \text{yl} = \text{Alkyl})$। ये छोटे ऐल्काइल समूह शाखित श्रृंखला वाले हाइड्रोकार्बन में पाए जाते हैं। शाखित श्रृंखला वाले यौगिक में,कार्बन परमाणुओं की छोटी श्रृंखलाएं मुख्य श्रृंखला के एक या अधिक कार्बन परमाणुओं से जुड़ी होती हैं। इन छोटी कार्बन श्रृंखलाओं (शाखाओं) को ऐल्काइल समूह कहा जाता है।
उदाहरण के लिए:
चार कार्बन वाली मुख्य श्रृंखला में,$-CH_3$ (मिथाइल) ऐल्काइल समूह शाखा में होता है।
पांच कार्बन वाली मुख्य श्रृंखला में,$-CH_3$ और $-CH_2CH_3$ समूह शाखा में होते हैं।
$(B)$ ऐल्काइल समूह का नामकरण: ऐसे यौगिकों का नामकरण करने के लिए,ऐल्काइल समूह का नाम मुख्य ऐल्केन के नाम के आगे उपसर्ग के रूप में जोड़ा जाता है।
$\rightarrow$ ऐल्काइल समूह का सामान्य सूत्र: $C_nH_{2n+1}$
- ऐल्काइल समूह का नाम: $(\text{Alkane} - \text{ane} + \text{yl}) = \text{Alkyl}$। ऐल्काइल समूह में संबंधित ऐल्केन की तुलना में एक $H$ परमाणु कम होता है।

(N/A) एल्केन श्रृंखला का सामान्य सूत्र $C_nH_{2n+2}$ है,जहाँ $n$ कार्बन परमाणुओं की संख्या को दर्शाता है। इसके आधार पर,$n=1$ से $n=10$ तक की श्रृंखला इस प्रकार है:

$C$ परमाणु	नाम	सूत्र
$1$	मीथेन	$CH_4$
$2$	एथेन	$C_2H_6$
$3$	प्रोपेन	$C_3H_8$
$4$	ब्यूटेन	$C_4H_{10}$
$5$	पेंटेन	$C_5H_{12}$
$6$	हेक्सेन	$C_6H_{14}$
$7$	हेप्टेन	$C_7H_{16}$
$8$	ऑक्टेन	$C_8H_{18}$
$9$	नोनन	$C_9H_{20}$
$10$	डेकेन	$C_{10}H_{22}$

(N/A) एल्काइल समूह $( \text{alkyl group} )$ एक संयोजी रेडिकल है जो एल्केन से एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाने पर प्राप्त होता है।
एल्केन का सामान्य सूत्र $ C_nH_{2n+2} $ होता है।
एक हाइड्रोजन परमाणु हटाने पर,एल्काइल समूह का सामान्य सूत्र $ C_nH_{2n+1} $ हो जाता है।
इन समूहों को अक्सर $ R $ प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है।
उदाहरण के लिए,मीथेन $( CH_4 )$ से एक हाइड्रोजन परमाणु हटाने पर मिथाइल समूह $( -CH_3 )$ प्राप्त होता है,और इथेन $( C_2H_6 )$ से एक हाइड्रोजन परमाणु हटाने पर इथाइल समूह $( -C_2H_5 )$ प्राप्त होता है।

(N/A) कार्बनिक रसायन विज्ञान में,$n-$ (नॉर्मल के लिए संक्षिप्त) उपसर्ग का उपयोग सीधी श्रृंखला वाले एल्केन को दर्शाने के लिए किया जाता है जहाँ सभी कार्बन परमाणु एक निरंतर,अशाखित श्रृंखला में जुड़े होते हैं।
इसका अर्थ है कि कोई भी कार्बन परमाणु दो से अधिक अन्य कार्बन परमाणुओं से नहीं जुड़ा होता है।
उदाहरण के लिए,$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$ को $n$-ब्यूटेन कहा जाता है।

(N/A) $1$. $Alkane$: एल्केन एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन है जिसका सामान्य सूत्र $C_nH_{2n+2}$ होता है। यह एक स्थिर,उदासीन अणु है। उदाहरण के लिए,$CH_4$ मीथेन है।
$2$. $Alkyl \text{ group}$: एल्काइल समूह का निर्माण एल्केन अणु से एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाने से होता है। इसका सामान्य सूत्र $C_nH_{2n+1}$ है। यह एक सक्रिय मूलक या प्रतिस्थापी है। उदाहरण के लिए,मीथेन $(CH_4)$ से एक $H$ परमाणु हटाने पर मिथाइल समूह $(-CH_3)$ प्राप्त होता है।

(N/A) $C_nH_{2n+2}$ प्रकार के कार्बन हाइड्राइड को इलेक्ट्रॉन-सटीक (electron-precise) हाइड्राइड के रूप में जाना जाता है।
इनमें अपनी संरचना में आवश्यक सहसंयोजक बंध बनाने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की सटीक संख्या होती है।
चूंकि इनके पास दान करने के लिए कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं है और इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने के लिए कोई रिक्त कक्षक नहीं है,इसलिए ये इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने या खोने की कोई प्रवृत्ति नहीं दिखाते हैं।
अतः,ये न तो लुईस अम्ल के रूप में और न ही लुईस क्षार के रूप में कार्य करते हैं।

(N/A) श्रृंखलन किसी तत्व,विशेष रूप से कार्बन,का वह अद्वितीय गुण है जिसके द्वारा वह उसी तत्व के अन्य परमाणुओं के साथ स्थिर सहसंयोजक बंध बनाकर लंबी श्रृंखलाएं,शाखित संरचनाएं या वलय बनाता है।

(N/A) एल्केन बनाने की महत्वपूर्ण विधियाँ निम्नलिखित हैं:
$(i)$ असंतृप्त हाइड्रोकार्बन से (हाइड्रोजनीकरण):
$R-CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Pt/Pd/Ni} R-CH_2-CH_3$
$R-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt/Pd/Ni} R-CH_2-CH_3$
$(ii)$ एल्किल हैलाइड से (अपचयन):
$R-X + H_2 \xrightarrow{Zn + HCl \text{ (तनु)}} R-H + HX$
$(iii)$ वुर्ट्ज़ अभिक्रिया:
$2R-X + 2Na \xrightarrow{\text{शुष्क ईथर}} R-R + 2NaX$
$(iv)$ कार्बोक्सिलिक अम्ल से (डीकार्बोक्सिलेशन):
$R-COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} R-H + Na_2CO_3$
सोडा लाइम $NaOH$ और $CaO$ का मिश्रण है।

(N/A) एल्केन बनाने के लिए एल्कीन और एल्काइन में $Pt$,$Pd$ या $Ni$ जैसे सूक्ष्म विभाजित उत्प्रेरकों की उपस्थिति में डाइहाइड्रोजन गैस जोड़ने की प्रक्रिया को हाइड्रोजनीकरण कहा जाता है।
उत्प्रेरक की भूमिका: ये धातुएं अपनी सतह पर डाइहाइड्रोजन गैस का अधिशोषण करती हैं और $H-H$ बंध को सक्रिय करती हैं। $Pt$ और $Pd$ कमरे के तापमान पर अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं,जबकि $Ni$ के साथ उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है।
उदाहरण:
$(i)$ $CH_2=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Pt/Pd \text{ or } Ni, \Delta} CH_3-CH_3$ (एथीन से एथेन)
$(ii)$ $CH_3-CH=CH_2 + H_2 \xrightarrow{Pt/Pd \text{ or } Ni, \Delta} CH_3-CH_2-CH_3$ (प्रोपीन से प्रोपेन)
$(iii)$ $CH_3-C \equiv CH + 2H_2 \xrightarrow{Pt/Pd \text{ or } Ni, \Delta} CH_3-CH_2-CH_3$ (प्रोपाइन से प्रोपेन)

ऐल्किल हैलाइड (फ्लोराइड को छोड़कर) जिंक और तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ अपचयन (reduction) पर ऐल्केन देते हैं।
$R-X + H_2 \xrightarrow{Zn + H^+} R-H + HX$
अभिक्रिया का उदाहरण:
$(i)$ $CH_3Cl + H_2 \xrightarrow{Zn + H^+} CH_4 + HCl$
क्लोरोमेथेन $\rightarrow$ मेथेन
$(ii)$ $CH_3CH_2Cl + H_2 \xrightarrow{Zn + H^+} CH_3CH_3 + HCl$
क्लोरोएथेन $\rightarrow$ एथेन
$(iii)$ $CH_3CH_2CH_2Cl + H_2 \xrightarrow{Zn + H^+} CH_3CH_2CH_3 + HCl$
$1$-क्लोरोप्रोपेन $\rightarrow$ प्रोपेन
$(iv)$ $CH_3CH_2Br + H_2 \xrightarrow{Zn + H^+} CH_3CH_3 + HBr$
ब्रोमोएथेन $\rightarrow$ एथेन
$(v)$ $CH_3CH(Br)CH_2CH_3 + H_2 \xrightarrow{Zn + H^+} CH_3CH_2CH_2CH_3 + HBr$
$2$-ब्रोमोब्यूटेन $\rightarrow$ ब्यूटेन

(N/A) वुट्ज़ अभिक्रिया: एल्किल हैलाइड की जब शुष्क ईथर (नमी मुक्त) विलयन में सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया कराई जाती है,तो उच्च एल्केन प्राप्त होते हैं। इस अभिक्रिया को वुट्ज़ अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है और इसका उपयोग सम संख्या में कार्बन परमाणुओं वाले उच्च एल्केन तैयार करने के लिए किया जाता है।
उदाहरण:
$i$. ब्रोमोमेथेन $(CH_3Br)$ से एथेन का निर्माण:
$2CH_3Br + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3-CH_3 + 2NaBr$
$ii$. ब्रोमोएथेन $(C_2H_5Br)$ से ब्यूटेन का निर्माण:
$2C_2H_5Br + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} C_4H_{10} (n-\text{butane}) + 2NaBr$
वुट्ज़ अभिक्रिया की सीमाएँ:
$i$. यह सामान्यतः सममित एल्केन के संश्लेषण तक ही सीमित है।
$ii$. यदि दो अलग-अलग एल्किल हैलाइड के मिश्रण का उपयोग किया जाता है,तो एल्केन का मिश्रण बनता है,जिसे अलग करना कठिन होता है।
$iii$. यह विषम संख्या में कार्बन परमाणुओं वाले एल्केन तैयार करने के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि इसमें उप-उत्पाद भी बनते हैं।

(N/A) वुर्ट्ज़ अभिक्रिया में,एक एल्काइल हैलाइड $(R-X)$ शुष्क ईथर की उपस्थिति में सोडियम के साथ अभिक्रिया करके एल्काइल समूह में मौजूद कार्बन परमाणुओं की संख्या से दोगुनी संख्या वाला एक सममित एल्केन बनाता है।
यदि हम दो अलग-अलग एल्काइल हैलाइड्स ($R-X$ और $R'-X$) के मिश्रण का उपयोग करके विषम संख्या में कार्बन परमाणुओं वाला एल्केन तैयार करने का प्रयास करते हैं,तो तीन अलग-अलग एल्केन्स का मिश्रण बनता है: $R-R$,$R'-R'$,और $R-R'$।
उदाहरण के लिए,प्रोपेन $(C_3H_8)$ तैयार करने के लिए,मिथाइल ब्रोमाइड $(CH_3Br)$ और एथिल ब्रोमाइड $(C_2H_5Br)$ के मिश्रण का उपयोग किया जाता है:
$2CH_3Br + 2Na \xrightarrow{\text{Dry ether}} CH_3-CH_3 + 2NaBr$
$2C_2H_5Br + 2Na \xrightarrow{\text{Dry ether}} C_2H_5-C_2H_5 + 2NaBr$
$CH_3Br + C_2H_5Br + 2Na \xrightarrow{\text{Dry ether}} CH_3-C_2H_5 + 2NaBr$
जैसा कि देखा जा सकता है,उत्पाद इथेन,$n$-ब्यूटेन और प्रोपेन का मिश्रण है। चूंकि इन एल्केन्स के क्वथनांक बहुत करीब होते हैं,इसलिए उन्हें अलग करना अत्यंत कठिन और महंगा होता है। इसलिए,विषम संख्या में कार्बन परमाणुओं वाले एल्केन्स के संश्लेषण के लिए वुर्ट्ज़ अभिक्रिया को प्राथमिकता नहीं दी जाती है।