Aromatic hydrocarbon Questions in Gujarati

(B) સાંદ્ર $H_2SO_4$ અને સાંદ્ર $HNO_3$ ના મિશ્રણને નાઈટ્રેટિંગ મિશ્રણ કહેવામાં આવે છે.
તેનો ઉપયોગ એરાઈલ સંયોજનોના નાઈટ્રેશન માટે થાય છે,ઉદાહરણ તરીકે,બેન્ઝીનની આ મિશ્રણ સાથેની પ્રક્રિયાથી નાઈટ્રોબેન્ઝીન મળે છે:
$\text{Benzene} + HNO_3 \xrightarrow{\text{conc. } H_2SO_4} \text{Nitrobenzene} + H_2O$

(B) બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ માં,દરેક કાર્બન પરમાણુ બે અન્ય કાર્બન પરમાણુઓ અને એક હાઇડ્રોજન પરમાણુ સાથે $\sigma$-બંધ દ્વારા જોડાયેલ હોય છે,અને તે વિસ્થાનિકૃત $\pi$-સિસ્ટમમાં પણ ભાગ લે છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુ $3 \sigma$-બંધ બનાવે છે અને તેની પાસે કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી,તેથી સ્ટેરિક નંબર $3$ છે.
તેથી,બેન્ઝીનમાં દરેક કાર્બન પરમાણુનું સંકરણ $sp^2$ છે.

(C) નેપ્થાલિન બે જોડાયેલી બેન્ઝીન રિંગનું બનેલું છે.
તેની રચનામાં $5$ $\pi$ બંધ હોય છે.
દરેક $\pi$ બંધમાં $2$ ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી,કુલ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $5 \times 2 = 10$ થાય છે.

(D) $o$-xylene નું રાસાયણિક સૂત્ર $C_8H_{10}$ છે.
બંધારણ: બેન્ઝીન રિંગમાં ઓર્થો $(1,2)$ સ્થાન પર બે મિથાઈલ સમૂહ જોડાયેલા હોય છે.
કુલ $\sigma$ બંધો = (બેન્ઝીન રિંગમાં બંધો) + (બે મિથાઈલ સમૂહમાં બંધો) + (રિંગ અને મિથાઈલ સમૂહ વચ્ચેના બંધો).
- રિંગમાં $6$ $C-C$ બંધો ($3$ સિંગલ અને $3$ ડબલ,જેમાં દરેક ડબલ બંધમાં $1 \sigma$ અને $1 \pi$ બંધ હોય છે).
- રિંગ પર $4$ $C-H$ બંધો.
- બે મિથાઈલ સમૂહમાં $6$ $C-H$ બંધો ($3$ પ્રતિ સમૂહ).
- મિથાઈલ સમૂહને રિંગ સાથે જોડતા $2$ $C-C$ બંધો.
કુલ $\sigma$ બંધો = $6$ (રિંગ $C-C$) + $4$ (રિંગ $C-H$) + $6$ (મિથાઈલ $C-H$) + $2$ (મિથાઈલ-રિંગ $C-C$) = $18$.
આમ,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) બેન્ઝીનનું રાસાયણિક સૂત્ર $C_6H_6$ છે.
બેન્ઝીન વલયમાં $6$ $C-C$ $\sigma$ બંધો અને $6$ $C-H$ $\sigma$ બંધો હોય છે.
કુલ $\sigma$ બંધો $= 6 + 6 = 12$.

(D) . બેન્ઝીનમાં,બંધારણ એક ષટ્કોણીય વલય ધરાવે છે જ્યાં દરેક $6$ કાર્બન પરમાણુ અન્ય બે કાર્બન પરમાણુઓ અને એક હાઇડ્રોજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા હોય છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુ ત્રણ $\sigma$-બંધ અને એક $\pi$-બંધ બનાવે છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુ ત્રણ $\sigma$-બંધમાં સામેલ હોવાથી,દરેક કાર્બન પરમાણુનું સંકૃતિકરણ $sp^2$ છે.

(D) ટોલ્યુઈનનું રાસાયણિક સૂત્ર $C_6H_5CH_3$ છે.
બેન્ઝીન રિંગમાં $6$ $C-C$ બંધ ($3$ દ્વિબંધ સહિત) અને $5$ $C-H$ બંધ હોય છે.
મિથાઈલ ગ્રુપ $(-CH_3)$ માં $1$ $C-C$ બંધ અને $3$ $C-H$ બંધ હોય છે.
કુલ $\sigma$ બંધ = $6$ (રિંગ $C-C$) + $5$ (રિંગ $C-H$) + $1$ (મિથાઈલ સાથેનો $C-C$ બંધ) + $3$ (મિથાઈલમાં $C-H$ બંધ) = $15$ $\sigma$ બંધ.
કુલ $\pi$ બંધ = $3$ (બેન્ઝીન રિંગમાં $3$ દ્વિબંધમાંથી) = $3$ $\pi$ બંધ.
તેથી,ટોલ્યુઈનમાં $15$ $\sigma$ અને $3$ $\pi$ બંધ હોય છે.

(C) નેપ્થલીન $(C_{10}H_8)$ બે જોડાયેલી બેન્ઝીન રિંગનું બનેલું છે.
નેપ્થલીનની રચનામાં $5$ દ્વિબંધ હોય છે.
દરેક દ્વિબંધમાં એક $\pi$-બંધ હોય છે.
તેથી,નેપ્થલીન અણુમાં $5$ $\pi$-બંધ હાજર હોય છે.

(B) ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ ની રચનામાં બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલ મિથાઈલ ગ્રુપ $(-CH_3)$ હોય છે.
બેન્ઝીન રિંગમાં $6$ $C-C$ $\sigma$ બંધ અને $6$ $C-H$ $\sigma$ બંધ હોય છે. ટોલ્યુઈનમાં,બેન્ઝીન રિંગનો એક $H$ પરમાણુ $-CH_3$ ગ્રુપ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે.
આમ,બેન્ઝીન રિંગના ભાગમાં $6$ $C-C$ $\sigma$ બંધ અને $5$ $C-H$ $\sigma$ બંધ હોય છે.
મિથાઈલ ગ્રુપ $(-CH_3)$ માં $3$ $C-H$ $\sigma$ બંધ અને $1$ $C-C$ $\sigma$ બંધ (રિંગ અને મિથાઈલ ગ્રુપને જોડતો) હોય છે.
કુલ $\sigma$ બંધ = ($6$ $C-C$ રિંગ બંધ) + ($5$ $C-H$ રિંગ બંધ) + ($3$ $C-H$ મિથાઈલ બંધ) + ($1$ $C-C$ રિંગ અને મિથાઈલ વચ્ચેનો બંધ) = $6 + 5 + 3 + 1 = 15$ $\sigma$ બંધ.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.

(B) બેન્ઝીનનું રાસાયણિક સૂત્ર $C_6H_6$ છે.
બેન્ઝીનની રચનામાં $6$ $C-C$ બંધ ($3$ એકલ બંધ અને $3$ દ્વિબંધ) અને $6$ $C-H$ બંધ હોય છે.
દરેક એકલ બંધ એ $\sigma$ બંધ છે,અને દરેક દ્વિબંધમાં $1$ $\sigma$ બંધ અને $1$ $\pi$ બંધ હોય છે.
કુલ $\sigma$ બંધ = $6$ ($C-C$ $\sigma$ બંધ) + $6$ ($C-H$ $\sigma$ બંધ) = $12$ $\sigma$ બંધ.
કુલ $\pi$ બંધ = $3$ $\pi$ બંધ ($3$ $C=C$ દ્વિબંધમાંથી).
તેથી,બેન્ઝીનમાં $12$ $\sigma$ બંધ અને $3$ $\pi$ બંધ હોય છે.

(D) $Benzene$ ના એરોમેટિક ગુણધર્મો વિવિધ સૈદ્ધાંતિક માળખા દ્વારા સમજાવી શકાય છે:
$1$. $Aromatic$ $sextet$ $theory$ એ $6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન સિસ્ટમની સ્થિરતા સમજાવે છે.
$2$. $Resonance$ $theory$ ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણ અને $C-C$ બંધ લંબાઈની સમાનતા માટે જવાબદાર છે.
$3$. $Molecular$ $orbital$ $theory$ એ $p$-ઓર્બિટલ્સમાં $\pi$ ઇલેક્ટ્રોનના ચક્રીય વિસ્થાનિકરણનું ક્વોન્ટમ યાંત્રિક વર્ણન પૂરું પાડે છે.
તેથી,આ તમામ સિદ્ધાંતો $benzene$ ના એરોમેટિક ગુણધર્મોને સમજવામાં ફાળો આપે છે.

(B) કોઈપણ અણુ એરોમેટિક હોવા માટે,તેણે હ્યુકેલના નિયમ ($4n + 2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) નું પાલન કરવું જોઈએ,તે સમતલીય હોવો જોઈએ અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત ચક્રીય સિસ્ટમ ધરાવતો હોવો જોઈએ.
$1$. ડેકાલિન સમતલીય નથી અને તે એરોમેટિક નથી.
$2$. બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ સમતલીય,ચક્રીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે અને તેમાં $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(4(1) + 2 = 6)$ છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$3$. સાયક્લોહેક્સિન સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી અને તે એરોમેટિક નથી.
$4$. ફ્યુરાન એરોમેટિક છે,પરંતુ આપેલા વિકલ્પોમાં,બેન્ઝીન એ સાદા એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બનનું સૌથી પ્રમાણભૂત ઉદાહરણ છે.

(D) બેન્ઝીન ઇલેક્ટ્રોફિલિક યોગશીલ પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય છે કારણ કે સંસ્પંદન (resonance) ને લીધે $6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન સમગ્ર વલયમાં વિસ્થાનિકૃત થયેલા હોય છે,જે અણુને વધારાની સ્થિરતા આપે છે.

(C) બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ ની વલય રચના ઓગસ્ટ કેક્યુલે દ્વારા $1865$ માં સૂચવવામાં આવી હતી.
તેમણે સૂચવ્યું હતું કે બેન્ઝીન એ કાર્બન પરમાણુઓની ષટ્કોણીય વલય ધરાવે છે જેમાં એકાંતરે એકલ અને દ્વિબંધ હોય છે.

(B) સાંદ્ર $H_2SO_4$ અને $HNO_3$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftarrows NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$
અહીં,$NO_2^+$ એ નાઈટ્રોનિયમ આયન છે,જે નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોફાઇલ અથવા સક્રિય નાઈટ્રેટિંગ સ્પીસીઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(D) એરોમેટિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે હ્યુકેલના નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ: જો સંયોજન ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોય અને $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું હોય તો તે એરોમેટિક છે.
$A$. બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ માં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$B$. સાયક્લો-ઓક્ટાટેટ્રાયેનાઈલ ડાયએનાયન $(C_8H_8^{2-})$ માં $10 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=2)$ છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$C$. ટ્રોપિલિયમ કેટાયન $(C_7H_7^+)$ માં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$D$. સાયક્લોપેન્ટાડાયેનાઈલ કેટાયન $(C_5H_5^+)$ માં $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે,જે તેને એન્ટી-એરોમેટિક બનાવે છે. આમ,તે એરોમેટિક નથી.

(A) સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ એનાયન $(C_5H_5^-)$ $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુઓ સાથેનું ચક્રીય બંધારણ ધરાવે છે,જે તેને સમતલીય (planar) બનાવે છે. તેમાં $6 \pi$-ઈલેક્ટ્રોન હોય છે ($4$ દ્વિબંધમાંથી અને $2$ ઋણ વીજભારિત કાર્બન પરના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મમાંથી),જે હ્યુકેલના નિયમ ($4n + 2 = 6$,જ્યાં $n = 1$) નું પાલન કરે છે. તેથી,તે એરોમેટિક છે.

(A) બેન્ઝીનમાં $C-C$ બંધ લંબાઈ $1.39 \ \mathring{A}$ છે.
આ મૂલ્ય $C-C$ $(1.54 \ \mathring{A})$ અને $C=C$ $(1.34 \ \mathring{A})$ ની બંધ લંબાઈની વચ્ચેનું છે.
આ બેન્ઝીન વલયમાં $\pi$-ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણ (resonance) ને કારણે છે.

(B) ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયા એરોમેટિક વલયના ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન સાથે સંકળાયેલી છે.
ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસાઇલેશનમાં,એક એસાઇલ હેલાઇડ (જેમ કે $RCOCl$) લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક,સામાન્ય રીતે $AlCl_3$ ની હાજરીમાં એરોમેટિક સંયોજન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
તેથી,$RCOCl$ એ એસાઇલેશન પ્રક્રિયા માટેનો પ્રક્રિયક છે.

(A) હ્યુકેલના નિયમ મુજબ,એરોમેટિક સંયોજન માટે તેમાં $(4n + 2)$ $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એક પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, 3, ...)$.
કારણ કે $n$ પૂર્ણાંક હોવો જોઈએ,તેથી $0.5$ એ $n$ માટે માન્ય મૂલ્ય નથી.

(C) પ્રકાશ $(h\nu)$ ની હાજરીમાં ટોલ્યુઈન સાથે ક્લોરિનની પ્રક્રિયા એ સાઇડ-ચેઈન ક્લોરિનેશનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
આ પ્રક્રિયા મુક્ત મુલક (free radical) ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધે છે.
$1$. પ્રારંભ: $Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2Cl^\bullet$
$2$. પ્રસરણ: ક્લોરિન મુક્ત મુલક ટોલ્યુઈનના મિથાઈલ સમૂહમાંથી હાઈડ્રોજન પરમાણુનું નિષ્કર્ષણ કરીને બેન્ઝાઈલ મુક્ત મુલક બનાવે છે,જે ત્યારબાદ $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ $(C_6H_5CH_2Cl)$ બનાવે છે.

(C) નાઇટ્રોબેન્ઝીન એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા માટે મેટા-ડાયરેક્ટિંગ છે કારણ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (એટલે કે $-NO_2$) હોય છે.
$-NO_2$ ગ્રુપની $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે,બેન્ઝીન રિંગના ઓર્થો- અને પેરા- સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા મેટા- સ્થાનની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય છે.
પરિણામે,આવનાર ઇલેક્ટ્રોફાઇલ મેટા- સ્થાન પર હુમલો કરે છે,જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પ્રમાણમાં વધારે હોય છે.

(C) એરોમેટિક સંયોજનો અથવા એરીન્સ વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયાઓ આપે છે,જેમાં એરોમેટિક હાઇડ્રોજનને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી (electrophile) દ્વારા બદલવામાં આવે છે,તેથી તેમની પ્રતિક્રિયાઓ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન દ્વારા આગળ વધે છે.
એરીન્સમાં આલ્કીન્સની જેમ દ્વિબંધ હોય છે પરંતુ તેઓ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રતિક્રિયા આપતા નથી કારણ કે તેનાથી તેમની વલયની એરોમેટિકતા ગુમાવાય છે.

(D) ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયામાં,$AlCl_3$ લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે આલ્કાઈલ હેલાઈડ અથવા એસાઈલ હેલાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોકેટાયન અથવા એસાઈલિયમ આયન ઉત્પન્ન કરે છે,જે ઈલેક્ટ્રોફાઈલ તરીકે વર્તે છે.
આ ઈલેક્ટ્રોફાઈલ પછી બેન્ઝીન વલય પર હુમલો કરીને વિસ્થાપન પ્રક્રિયા શરૂ કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે: $CH_3-CH_2-CH_2-Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2^+ + AlCl_4^-$.

(A) બેન્ઝીનના નાઈટ્રેશનમાં ઈલેક્ટ્રોફાઈલ નાઈટ્રોનિયમ આયન,$NO_2^+$ છે.
તે સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા દ્વારા નીચે મુજબ ઉત્પન્ન થાય છે:
$HNO_3 + H_2SO_4 \to NO_2^+ + HSO_4^- + H_2O$
આમ,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(D) બેન્ઝીનની ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયા પ્રત્યેની સક્રિયતા વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
જે સમૂહો વલયમાં ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે (સક્રિયકારક સમૂહો) તે પ્રક્રિયાનો વેગ વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (નિષ્ક્રિયકારક સમૂહો) તેને ઘટાડે છે.
$Nitrobenzene$,$Benzoic \text{ } acid$ અને $Benzaldehyde$ માં ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો (અનુક્રમે $-NO_2$,$-COOH$ અને $-CHO$) હોય છે,જે બેન્ઝીન વલયને નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
$Phenol$ માં $-OH$ સમૂહ હોય છે,જે સંસ્પંદનને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહ છે,જે વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે અને તેને બેન્ઝીન કરતા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે વધુ સક્રિય બનાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(D)$ છે.

(D) આપેલ અણુ એક બાયસાઇક્લિક સિસ્ટમ છે જેમાં એક વલય $-NH-$ સમૂહ સાથે જોડાયેલ છે (જે નાઇટ્રોજન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે સક્રિયકારક સમૂહ છે) અને બીજું વલય $-C(=O)-$ સમૂહ સાથે જોડાયેલ છે (જે નિષ્ક્રિયકારક સમૂહ છે).
ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન,જેમ કે $Br_2/Fe$ નો ઉપયોગ કરીને બ્રોમિનેશન,વધુ ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ વલય પર પ્રાધાન્યતા સાથે થાય છે.
$-NH-$ સમૂહ ધરાવતું વલય સક્રિય થયેલું હોય છે,જે તેને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી હુમલા માટે વધુ સંવેદનશીલ બનાવે છે.
$-NH-$ સમૂહ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. ઓર્થો સ્થાન પર રહેલા મિથાઇલ સમૂહને કારણે અવકાશી અવરોધને લીધે,બ્રોમિનેશન $-NH-$ સમૂહની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર થાય છે.
આમ,બ્રોમિન પરમાણુ સક્રિય વલયના પેરા સ્થાન પર વિસ્થાપિત થશે.

(B) બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
$1.$ $Toluene$ $(IV)$ માં મિથાઈલ ગ્રુપ $(-CH_3)$ છે,જે ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ ($+I$ અસર અને હાયપરકોન્જુગેશન) છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે.
$2.$ $Benzene$ $(II)$ એ સંદર્ભ સંયોજન છે.
$3.$ $Chlorobenzene$ $(I)$ માં ક્લોરિન પરમાણુ છે,જે તેની પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે નિષ્ક્રિય કરે છે,જોકે તે રેઝોનન્સ ($+M$ અસર) ને કારણે ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે.
$4.$ $Anilinium$ $chloride$ $(III)$ માં $-NH_3^+$ ગ્રુપ છે,જે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ ($-I$ અસર) છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $IV > II > I > III$ છે.

(C) ડાયસબસ્ટીટ્યુટેડ બેન્ઝીન સંયોજનમાં બેન્ઝીન રિંગ સાથે બે સબસ્ટીટ્યુઅન્ટ જોડાયેલા હોય છે. આ બે સબસ્ટીટ્યુઅન્ટના સાપેક્ષ સ્થાનના આધારે,ત્રણ શક્ય સ્ટ્રક્ચરલ આઈસોમર્સ છે:
$1$. ઓર્થો ($1,2$-સ્થાન)
$2$. મેટા ($1,3$-સ્થાન)
$3$. પેરા ($1,4$-સ્થાન)
તેથી,આઈસોમર્સની કુલ સંખ્યા $3$ છે.

(B) ટ્રાયમિથાઈલ બેન્ઝીનનું આણ્વીય સૂત્ર $C_9H_{12}$ છે.
ટ્રાયમિથાઈલ બેન્ઝીન માટે $3$ શક્ય બંધારણીય આઈસોમર્સ છે:
$1.$ $1,2,3$-ટ્રાયમિથાઈલબેન્ઝીન (હેમિમેલિટિન)
$2.$ $1,2,4$-ટ્રાયમિથાઈલબેન્ઝીન (સ્યુડોક્યુમિન)
$3.$ $1,3,5$-ટ્રાયમિથાઈલબેન્ઝીન (મેસિટિલિન)
તેથી,શક્ય આઈસોમેરિક ટ્રાયમિથાઈલ બેન્ઝીનની કુલ સંખ્યા $3$ છે.

(A) આ પ્રક્રિયા વિસ્થાપિત બેન્ઝીન વલય ${C_6H_5Y}$ પર ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન દર્શાવે છે.
જે સમૂહો રેઝોનન્સ અથવા ઇન્ડક્ટિવ અસર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક (નિષ્ક્રિય કરનાર સમૂહો) હોય છે,તે મેટા-નિર્દેશક હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$-COOH$ એ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે અને તે મેટા-નિર્દેશક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,$-NH_2$,$-OH$,અને $-Cl$ એ ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો છે (રેઝોનન્સ દ્વારા) અને તે ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) એરોમેટિકતા માટે હ્યુકેલના નિયમ મુજબ,અણુ સમતલીય,ચક્રીય અને $(4n + 2) \, \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું હોવું જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, 3, \dots)$.
$1.$ સાયક્લોપ્રોપેનાઈલ કેટાયન $2 \, \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n = 0)$ ધરાવે છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$2.$ સાયક્લોબ્યુટાડાઈન $4 \, \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ($4n$ સિસ્ટમ) ધરાવે છે,તેથી તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
$3.$ સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ કેટાયન $4 \, \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ($4n$ સિસ્ટમ) ધરાવે છે,તેથી તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
$4.$ સાયક્લોપ્રોપેનાઈલ એનાયન $4 \, \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ($4n$ સિસ્ટમ) ધરાવે છે,તેથી તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
તેથી,સાયક્લોપ્રોપેનાઈલ કેટાયન એ એરોમેટિક સંયોજન છે.

(A) વર્ણવેલ ચક્રીય હાઇડ્રોકાર્બન $A$ એ બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ છે.
બેન્ઝીનમાં,તમામ કાર્બન પરમાણુઓ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને એક જ સમતલમાં હોય છે.
બેન્ઝીનમાં કાર્બન-કાર્બન બંધની લંબાઈ $1.39 \ \mathring{A}$ છે,જે $1.34 \ \mathring{A} < 1.39 \ \mathring{A} < 1.54 \ \mathring{A}$ ની શરતનું પાલન કરે છે.
સમતલીય વલયમાં $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુઓ માટે,$C-C-C$ બંધકોણ $120^{\circ}$ હોય છે.

(A) નિર્જળ $AlCl_3$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં બેન્ઝિન $(C_6H_6)$ ની ઇથિન $(H_2C = CH_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશનનું ઉદાહરણ છે.
આ પ્રક્રિયા ઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે,જે પછી ઇથાઇલબેન્ઝિન $(C_6H_5CH_2CH_3)$ બનાવવા માટે બેન્ઝિન રિંગ પર હુમલો કરે છે.
પ્રક્રિયા છે: $C_6H_6 + H_2C = CH_2 \xrightarrow{AlCl_3, HCl} C_6H_5CH_2CH_3$.

(A) જ્યારે એસિટિલીન $(C_2H_2)$ ને $873 \ K$ તાપમાને લાલચોળ ગરમ લોખંડની નળીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું ચક્રીય પોલીમરાઈઝેશન થઈને બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ બને છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$3C_2H_2 \xrightarrow{\text{red hot tube}} C_6H_6$
આમ,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(D) કોલ ટારના વિભાગીય નિસ્યંદન દ્વારા તેના ઉત્કલન બિંદુના આધારે વિવિધ અંશો મળે છે:
$1$. લાઇટ ઓઇલ ($200 \ ^\circ C$ સુધી)
$2$. મિડલ ઓઇલ $(200-250 \ ^\circ C)$
$3$. હેવી ઓઇલ $(250-300 \ ^\circ C)$
$4$. એન્થ્રાસીન ઓઇલ $(300-350 \ ^\circ C)$
$5$. પિચ (બાકી રહેલો પદાર્થ)
મોબિલ ઓઇલ એ પેટ્રોલિયમમાંથી મેળવવામાં આવતું લુબ્રિકન્ટ છે,કોલ ટારના નિસ્યંદનમાંથી નહીં.

(D) ઝાયલીન એ બેન્ઝીનના ડાયમિથાઈલ વ્યુત્પન્ન છે. ઝાયલીનના ત્રણ સમઘટકો છે: $o$-ઝાયલીન,$m$-ઝાયલીન અને $p$-ઝાયલીન.
જ્યારે આ સમઘટકોનું એસિડિક $KMnO_4$ સાથે ઓક્સિડેશન કરવામાં આવે છે,ત્યારે મિથાઈલ સમૂહોનું કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહ $(-COOH)$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
$o$-ઝાયલીન પ્થેલિક એસિડ આપે છે.
$m$-ઝાયલીન આઇસોપ્થેલિક એસિડ આપે છે.
$p$-ઝાયલીન ટેરેપ્થેલિક એસિડ આપે છે.
તેથી,ત્રણેય સમઘટકો ઓક્સિડેશન પર તેમના સંબંધિત ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ આપે છે.

(C) ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયામાં,નિર્જળ $AlCl_3$ લુઈસ એસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે આલ્કાઇલ હેલાઇડ અથવા એસાઇલ હેલાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોકેટાયન અથવા એસાઇલિયમ આયન ઉત્પન્ન કરે છે,જે ઇલેક્ટ્રોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ ઇલેક્ટ્રોફાઇલ પછી બેન્ઝીન રિંગ પર હુમલો કરીને વિસ્થાપન પ્રક્રિયા શરૂ કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે: $CH_3CH_2CH_2Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3CH_2CH_2^+ + AlCl_4^-$.
ઉત્પન્ન થયેલ $CH_3CH_2CH_2^+$ એ ઇલેક્ટ્રોફાઇલ છે.

(D) બેન્ઝીનની નિર્જળ એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ $(AlCl_3)$ ની હાજરીમાં એસિટાઇલ ક્લોરાઇડ $(CH_3COCl)$ સાથેની પ્રક્રિયાને ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ એસાઇલેશન પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,એસિટાઇલ ગ્રુપ $(-COCH_3)$ બેન્ઝીન રિંગ પરના હાઇડ્રોજન પરમાણુનું વિસ્થાપન કરીને એસિટોફેનોન $(C_6H_5COCH_3)$ બનાવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_6 + CH_3COCl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5COCH_3 + HCl$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે.

(C) બેન્ઝીનના ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશનમાં,દાખલ થયેલ આલ્કાઈલ સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન-દાતા છે,જે બેન્ઝીન વલયને વધુ ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન માટે સક્રિય કરે છે. આનાથી પોલીઆલ્કાઈલેટેડ નીપજો બને છે.
તેનાથી વિપરીત,એસાઈલેશનમાં દાખલ થયેલ એસાઈલ સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક છે,જે વલયને નિષ્ક્રિય કરે છે અને વધુ વિસ્થાપનને અટકાવે છે,જેથી મોનો-એસાઈલેટેડ નીપજ મળે છે.
તેથી,એસાઈલેશનને પસંદ કરવામાં આવે છે,ત્યારબાદ કાર્બોનિલ સમૂહનું મિથાઈલીન સમૂહમાં રિડક્શન કરીને ઇચ્છિત આલ્કાઈલ બેન્ઝીન મેળવવામાં આવે છે.

(C) બેન્ઝીન સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ (જેમ કે નાઇટ્રેશન,સલ્ફોનેશન,હેલોજનેશન) અનુભવે છે.
બેન્ઝીન ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ અનુભવી શકે છે,જેમ કે સાયક્લોહેક્સેનમાં હાઇડ્રોજનેશન અથવા $UV$ પ્રકાશની હાજરીમાં ક્લોરિનનો ઉમેરો.
બેન્ઝીન ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ અનુભવી શકે છે,જેમ કે મેલિક એનહાઇડ્રાઇડમાં ઉત્પ્રેરકીય ઓક્સિડેશન અથવા ફીનોલમાં ઓક્સિડેશન.
બેન્ઝીન વિલોપન પ્રક્રિયાઓ અનુભવતું નથી કારણ કે તેમાં $sp^3$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન સાથે જોડાયેલ કોઈ લિવિંગ ગ્રુપ હોતું નથી,જેને દૂર કરીને તેની એરોમેટિક સ્થિરતા ગુમાવ્યા વિના વલયમાં દ્વિબંધ કે ત્રિબંધ બનાવી શકાય.
તેથી,સાચો જવાબ $C$ છે.

(B) $o-$ઝાયલીન બે સંસ્પંદન બંધારણો ધરાવે છે.
$o-$ઝાયલીનના ઓઝોનોલિસિસ દરમિયાન બેન્ઝીન વલયમાં રહેલા દ્વિબંધો તૂટે છે.
બંને સંસ્પંદન બંધારણોને આધારે,મિથાઇલગ્લાયોક્સલ,$1,2-$ડાયમિથાઇલગ્લાયોક્સલ અને ગ્લાયોક્સલનું મિશ્રણ ઉત્પન્ન થાય છે.
ઇથાઇલ ગ્લાયોક્સલ આ પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા નીપજોમાં નથી.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) બેન્ઝીનનું રાસાયણિક સૂત્ર $C_6H_6$ છે.
બેન્ઝીન વલયમાં $6$ $C-C$ $\sigma$ બંધ અને $6$ $C-H$ $\sigma$ બંધ હોય છે,જે કુલ $12$ $\sigma$ બંધ બનાવે છે.
વધુમાં,વલયમાં એકાંતરે દ્વિબંધ હોવાને કારણે $3$ $C-C$ $\pi$ બંધ હોય છે.
તેથી,બેન્ઝીનના એક અણુમાં $12$ $\sigma$ બંધ અને $3$ $\pi$ બંધ હોય છે.
આમ,સાચો વિકલ્પ $(C)$ છે.

(B) બેન્ઝીન અણુ $(C_6H_6)$ માં,$12$ સિગ્મા $(\sigma)$ બંધ ($6$ $C-C$ અને $6$ $C-H$ બંધ) અને $3$ પાઈ $(\pi)$ બંધ હોય છે.
ગુણોત્તર = $\frac{\sigma \text{ બંધ}}{\pi \text{ બંધ}} = \frac{12}{3} = 4$.

(A) બેન્ઝીન અણુ $(C_6H_6)$ માં,દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે.
$sp^2$ સંકરણને કારણે,દરેક કાર્બન પરમાણુની આસપાસનો આકાર સમતલીય ત્રિકોણીય હોય છે.
તેથી,બેન્ઝીન વલયમાં કાર્બન પરમાણુઓ વચ્ચેનો બંધકોણ $120^o$ હોય છે.

(C) જ્યારે બેન્ઝીન $FeCl_3$ અથવા $I_2$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં વધારાના $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા અનુભવે છે.
વધારાના ક્લોરિનની હાજરીમાં,બેન્ઝીન વલયના તમામ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ક્લોરિન પરમાણુઓ દ્વારા બદલાય છે,જેના પરિણામે $C_6Cl_6$ બને છે,જેને હેક્ઝાક્લોરોબેન્ઝીન કહેવામાં આવે છે.

(B) ગેમેક્સેન,જેને બેન્ઝીન હેક્સાક્લોરાઇડ $(BHC)$ અથવા લિન્ડેન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે બેન્ઝીનના યોગશીલ ક્લોરિનેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
જ્યારે બેન્ઝીન તેજસ્વી સૂર્યપ્રકાશ (અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ) ની હાજરીમાં $3$ મોલ $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે $1,2,3,4,5,6$-હેક્સાક્લોરોસાયક્લોહેક્સેન બનાવવા માટે યોગશીલ પ્રક્રિયા થાય છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_6 + 3Cl_2 \xrightarrow{\text{sunlight}} C_6H_6Cl_6$ (ગેમેક્સેન).

(D) બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ વિસ્થાનિકૃત $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન સાથેની સમતલીય ષટ્કોણીય રચના ધરાવે છે.
આણ્વીય કક્ષક સિદ્ધાંત મુજબ,છ $p$-કક્ષકો એકબીજા સાથે ઓવરલેપ થઈને આખી રીંગ પર ફેલાયેલી એક જ વિસ્થાનિકૃત $\pi$-આણ્વીય કક્ષક સિસ્ટમ બનાવે છે,ત્રણ અલગ અલગ નહીં.
તેથી,તે ત્રણ વિસ્થાનિકૃત $\pi$-આણ્વીય કક્ષકો ધરાવે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયામાં એરોમેટિક વલયનું ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન થાય છે,જેમાં સામાન્ય રીતે $AlCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ થાય છે.
વિકલ્પ $A$ એ ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન દર્શાવે છે,જ્યાં બેન્ઝીન $AlCl_3$ ની હાજરીમાં આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(C_2H_5Cl)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઈથાઈલબેન્ઝીન બનાવે છે.
વિકલ્પ $B$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
વિકલ્પ $C$ રાસાયણિક રીતે ખોટો છે.
વિકલ્પ $D$ એ ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક બનાવવાની પ્રક્રિયા છે.

(B) જ્યારે બેન્ઝીન $350 \ K$ તાપમાને સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $NO_2^+$ (નાઈટ્રોનિયમ આયન) ઉત્પન્ન થાય છે.
આ ઇલેક્ટ્રોફાઇલ બેન્ઝીન વલય પર હુમલો કરીને નાઈટ્રોબેન્ઝીન બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયાને નાઈટ્રેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા: $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{Conc. H_2SO_4, 350 \ K} C_6H_5NO_2 + H_2O$.