Aromatic hydrocarbon Questions in Gujarati

(D) ગ્લાયોક્સલ એ $OHC-CHO$ રાસાયણિક સૂત્ર ધરાવતું સૌથી સાદું ડાય-આલ્ડિહાઈડ છે. તેને બેન્ઝીનનું ઓઝોનોલિસિસ કરીને અને ત્યારબાદ $Zn/H_2O$ સાથે રિડક્ટિવ વર્કઅપ દ્વારા બનાવી શકાય છે.

(C) હ્યુકેલના નિયમ મુજબ,જો કોઈ સંયોજન ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોય અને $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું હોય,તો તે એરોમેટિક છે,જ્યાં $n = 0, 1, 2, ...$.
$(A)$ સાયક્લોપેન્ટાડાઈન: સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી ($sp^3$ કાર્બન ધરાવે છે).
$(B)$ સાયક્લોબ્યુટાડાઈન રેડિકલ કેટાયન: $3 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે.
$(C)$ સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન: $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ ધરાવે છે,તે ચક્રીય,સમતલીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે. તેથી,તે એરોમેટિક છે.
$(D)$ સાયક્લોબ્યુટાડાઈન રેડિકલ એનાયન: $5 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે.

(C) $AlCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં બેન્ઝીન અને ડાયક્લોરોમિથેન $(CH_2Cl_2)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશન પ્રક્રિયા છે.
$CH_2Cl_2$ માં બે ક્લોરિન પરમાણુઓ હોવાથી,તે બેન્ઝીનના બે અણુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરીને અંતિમ નીપજ તરીકે ડાયફિનાઈલમિથેન $(C_6H_5-CH_2-C_6H_5)$ બનાવે છે.
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$2C_6H_6 + CH_2Cl_2 \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-CH_2-C_6H_5 + 2HCl$
તેથી,નીપજ $A$ ડાયફિનાઈલમિથેન છે.

(A) ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયામાં $AlCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં એરોમેટિક વલયનું આલ્કાઈલ અથવા એસાઈલ સમૂહ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન થાય છે.
વિકલ્પ $(A)$ ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન દર્શાવે છે,જેમાં બેન્ઝીન નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં ઈથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઈથાઈલબેન્ઝીન બનાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.

(B) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયા તરફ પ્રતિક્રિયાશીલતા બેન્ઝીન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $III$ (એનિસોલ) માં $-OCH_3$ ગ્રુપ રેઝોનન્સ ($+R$ અસર) દ્વારા મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે,જે રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
$2$. $I$ (ટોલ્યુઈન) માં $-CH_3$ ગ્રુપ હાયપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસર ($+I$ અસર) દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે,જે રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,પરંતુ $-OCH_3$ ગ્રુપ કરતા ઓછી અસરકારક રીતે.
$3$. $II$ (બેન્ઝીન) માં કોઈ સબસ્ટિટ્યુઅન્ટ નથી,તેથી તેમાં પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા છે.
$4$. $IV$ (ટ્રાયફ્લોરોમિથાઈલબેન્ઝીન) માં $-CF_3$ ગ્રુપ ઇન્ડક્ટિવ અસર ($-I$ અસર) દ્વારા મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ છે,જે રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ઘટતો ક્રમ $III > I > II > IV$ છે.

(C) પગલું $1$: ટોલ્યુઈન $(C_6H_5-CH_3)$ નું આલ્કલાઇન $KMnO_4$ સાથે ઓક્સિડેશન કરવાથી બેન્ઝોઈક એસિડ $(C_6H_5COOH)$ નીપજ $A$ તરીકે મળે છે.
પગલું $2$: સોડિયમ બેન્ઝોએટ $(C_6H_5COONa)$ નું સોડા લાઈમ $(NaOH + CaO)$ સાથે ઊંચા તાપમાને $(\Delta)$ ડિકાર્બોક્સિલેશન કરવાથી બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ નીપજ $B$ તરીકે મળે છે.
પ્રક્રિયા ક્રમ: $C_6H_5-CH_3$ $\xrightarrow{KMnO_4} C_6H_5COOH$ $\xrightarrow{NaOH} C_6H_5COONa$ $\xrightarrow{NaOH + CaO, \Delta} C_6H_6$.

(C) આ પ્રક્રિયામાં એસિડિક માધ્યમમાં $KMnO_4$ જેવા પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તાનો ઉપયોગ કરીને આલ્કાઇલબેન્ઝિનનું ઓક્સિડેશન થાય છે.
બેન્ઝિન વલય સાથે જોડાયેલ કોઈપણ આલ્કાઇલ સમૂહ,જો તેની પાસે ઓછામાં ઓછો એક બેન્ઝિલિક હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોય,તો તે આલ્કાઇલ શૃંખલાની લંબાઈને ધ્યાનમાં લીધા વિના કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહ $(-COOH)$ માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે.
આપેલ પ્રક્રિયક,$1$-ઇથાઇલ-$4$-મિથાઇલબેન્ઝિનમાં,મિથાઇલ સમૂહ $(-CH_3)$ અને ઇથાઇલ સમૂહ $(-CH_2CH_3)$ બંને પાસે બેન્ઝિલિક હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે.
તેથી,બંને આલ્કાઇલ સમૂહોનું ઓક્સિડેશન કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહોમાં થાય છે,જેના પરિણામે બેન્ઝિન-$1,4$-ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ બને છે,જેને ટેરેપ્થેલિક એસિડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) આ પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઇલેશન છે. આલ્કાઇલ હેલાઇડ $(CH_3)_3C-CH_2Cl$ (નિયોપેન્ટાઇલ ક્લોરાઇડ) છે.
જ્યારે $AlCl_3$ આ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ પર પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે.
શરૂઆતમાં,પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન $(CH_3)_3C-CH_2^+$ બને છે,જે ખૂબ જ અસ્થિર છે.
તે તરત જ $1,2$-મિથાઇલ શિફ્ટ દ્વારા વધુ સ્થિર તૃતીયક કાર્બોકેટાયન $(CH_3)_2C^+-CH_2-CH_3$ માં ફેરવાય છે.
આ તૃતીયક કાર્બોકેટાયન ત્યારબાદ બેન્ઝીન વલય પર હુમલો કરીને મુખ્ય નીપજ tert-પેન્ટાઇલબેન્ઝીન બનાવે છે.

(A) એરોમેટિક હોવા માટે,સંયોજન હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરતું હોવું જોઈએ: તે ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત (conjugated) હોવું જોઈએ અને તેમાં $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
$I$ (એનિલીન): તે ચક્રીય,સમતલીય છે અને તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે. તે એરોમેટિક છે.
$II$ (પિરિડિન): તે ચક્રીય,સમતલીય છે અને તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે ($N$ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $sp^2$ કક્ષકમાં છે અને તે $\pi$ સિસ્ટમનો ભાગ નથી). તે એરોમેટિક છે.
$III$ (પાયરોલિયમ આયન): નાઇટ્રોજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે,જે વલયને બિન-સમતલીય બનાવે છે. તે એરોમેટિક નથી.
$IV$ (પાયરોલ): તે ચક્રીય,સમતલીય છે અને તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે ($N$ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સંયુગ્મનમાં ભાગ લે છે). તે એરોમેટિક છે.
આમ,$I$,$II$ અને $IV$ એરોમેટિક છે.

(B) પ્રક્રિયા નીચેના તબક્કાઓ દ્વારા આગળ વધે છે:
$1$. હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહનું પ્રોટોનેશન: $-OH$ સમૂહ $H^{\oplus}$ દ્વારા પ્રોટોનેટ થઈને સારો લિવિંગ ગ્રુપ $-OH_2^{\oplus}$ બનાવે છે.
$2$. કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ: પાણીના અણુના દૂર થવાથી કાર્બોકેટાયન બને છે.
$3$. પુનઃરચના: કાર્બોકેટાયનને સ્થિર કરવા અને વધુ સ્થિર મધ્યવર્તી બનાવવા માટે $1,2-CH_3$ શિફ્ટ થાય છે.
$4$. ડિપ્રોટોનેશન: પ્રોટોન $(-H^{\oplus})$ દૂર થવાથી એરોમેટિક નીપજ,$o$-ઝાયલીન ($1,2$-ડાયમિથાઇલબેન્ઝિન) બને છે.

(D) આ પ્રક્રિયા $N$-ફિનાઈલ-સબસ્ટિટ્યુટેડ એમાઈડના ઈલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશનને દર્શાવે છે.
$N$-ફિનાઈલ ગ્રુપમાં,નાઈટ્રોજન પરમાણુ ફિનાઈલ રિંગ સાથે જોડાયેલ છે. નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસે અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે,પરંતુ તે બાજુના કાર્બોનિલ ગ્રુપ $(C=O)$ સાથે રેઝોનન્સમાં ભાગ લે છે,જેના કારણે નાઈટ્રોજન પરમાણુ ફિનાઈલ રિંગને મુક્ત એમાઈન કરતા ઓછી ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા આપે છે. તેમ છતાં,નાઈટ્રોજન ઓર્થો/પેરા-ડાયરેક્ટિંગ ગ્રુપ તરીકે કાર્ય કરે છે.
નાઈટ્રોજન સાથે જોડાયેલા મોટા ડાયહાઈડ્રોઆઈસોક્વિનોલિનોન ગ્રુપને કારણે ઉદ્ભવતા અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને લીધે,ઈલેક્ટ્રોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન ($Br_2/Fe$ નો ઉપયોગ કરીને બ્રોમિનેશન) મુખ્યત્વે $N$-ફિનાઈલ રિંગના પેરા-સ્થાન પર થાય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ પેરા-બ્રોમો ડેરિવેટિવ છે.

(C) $o$-ઝાયલીન ($1,2$-ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન) ની $UV$ પ્રકાશ અને ઊંચા તાપમાને $Cl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,સાઇડ-ચેઇન મિથાઈલ સમૂહના હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ ક્લોરિન પરમાણુઓ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે.
પ્રક્રિયા ઊંચા તાપમાને અને $UV$ પ્રકાશમાં થતી હોવાથી,મિથાઈલ સમૂહના તમામ હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ ક્લોરિન દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે,જેના પરિણામે $1,2$-બિસ(ટ્રાયક્લોરોમિથાઈલ)બેન્ઝીન બને છે.

(A) $1$. $Benzene$ ની $H_2SO_4$ ની હાજરીમાં $HNO_3$ સાથેની પ્રક્રિયા નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા છે,જે નીપજ $(A)$ તરીકે $Nitrobenzene$ આપે છે.
$2$. $Nitrobenzene$ માં $-NO_2$ સમૂહ હોય છે,જે પ્રબળ રીતે નિષ્ક્રિય કરનાર અને મેટા-નિર્દેશક સમૂહ છે.
$3$. જ્યારે $(A)$ $(Nitrobenzene)$ $FeCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન થાય છે.
$4$. $-NO_2$ સમૂહના મેટા-નિર્દેશક સ્વભાવને કારણે,આવતો ક્લોરિન પરમાણુ $-NO_2$ સમૂહની સાપેક્ષમાં મેટા સ્થાન પર જોડાય છે.
$5$. આમ,મુખ્ય નીપજ $(B)$ $m-Chloronitrobenzene$ છે.

(D) એરોમેટિક સંયોજનોએ હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરવું આવશ્યક છે,જે જણાવે છે કે અણુ ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત (conjugated) હોવો જોઈએ અને તેમાં $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n=0, 1, 2, ...)$.
$A$. સાયક્લોપેન્ટાડાઈન એરોમેટિક નથી કારણ કે તેમાં એક $sp^3$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ છે.
$B$. $4H$-પાયરાન એરોમેટિક નથી કારણ કે તેમાં $sp^3$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ હાજર છે.
$C$. દર્શાવેલ બંધારણ બોરાબેન્ઝીન વ્યુત્પન્ન છે જે એરોમેટિકતા માટે $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન નિયમનું પાલન કરતું નથી.
$D$. નેપ્થલીન એ પોલીસાયક્લિક એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બન છે. તે સમતલીય છે,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે અને તેમાં $10 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે,જે $n=2$ માટે $(4n+2) \pi$ નિયમનું પાલન કરે છે $(4(2)+2 = 10)$.
તેથી,નેપ્થલીન એરોમેટિક છે.

(B) જ્યારે એસિટિલીન $(C_2H_2)$ ને $873 \ K$ તાપમાને રક્ત-તપ્ત લોખંડ કે તાંબાની નળીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું ચક્રીય પોલીમરાઈઝેશન થઈને બેન્ઝિન $(C_6H_6)$ મળે છે.
પ્રક્રિયા: $3C_2H_2 \xrightarrow{\text{Red hot tube}} C_6H_6$.

(C) બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ ની સૂર્યપ્રકાશ ($UV$ પ્રકાશ) ની હાજરીમાં ક્લોરિન $(Cl_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા એ યોગશીલ પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ક્લોરિનના ત્રણ અણુઓ બેન્ઝીન વલયના દ્વિબંધો પર ઉમેરાય છે.
અંતિમ નીપજ બેન્ઝીન હેક્ઝાક્લોરાઈડ $(C_6H_6Cl_6)$ મળે છે,જેને ગેમેક્સેન અથવા લિન્ડેન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_6 + 3Cl_2 \xrightarrow{\text{Sunlight}} C_6H_6Cl_6$.

(C) બેન્ઝિનનું નાઇટ્રેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે જેમાં દર નક્કી કરતું પગલું એ સિગ્મા સંકુલ (એરેનિયમ આયન) નું નિર્માણ છે.
કારણ કે $C-H$ અથવા $C-D$ બંધનું વિભાજન દર નક્કી કરનાર પગલા પછી થાય છે,તેથી તેમાં કોઈ પ્રાથમિક ગતિજ આઇસોટોપ અસર જોવા મળતી નથી.
તેથી,બેન્ઝિન $(C_6H_6)$ અને હેકઝાડયુટેરો બેન્ઝિન $(C_6D_6)$ ના નાઇટ્રેશનનો દર લગભગ સમાન હોય છે.
વિધાન $C$ માં જણાવેલ છે કે બેન્ઝિનના નાઇટ્રેશનનો દર હેકઝાડયુટેરો બેન્ઝિન કરતા વધારે છે,જે ખોટું છે.

(D) આ પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસાઈલેશનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
જ્યારે બેન્ઝિન નિર્જળ એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઈડ $(AlCl_3)$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં એસિટાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3COCl)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે બેન્ઝિન વલયમાં એસિટાઈલ સમૂહ $(-COCH_3)$ દાખલ થાય છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_6 + CH_3COCl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5COCH_3 + HCl$.
બનતી નીપજ એસિટોફિનોન $(C_6H_5COCH_3)$ છે.

(A) બેન્ઝિનનું ટોલ્યુઇનમાં રૂપાંતર એ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે. $C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5CH_3 + HCl$. આ પ્રક્રિયામાં,બેન્ઝિન નિર્જળ લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક જેમ કે $AlCl_3$ ની હાજરીમાં મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ટોલ્યુઈન બનાવે છે.

(B) એરોમેટિક વલયનું ક્લોરિનેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
$FeCl_3$ અથવા $AlCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં,ક્લોરિન $(Cl_2)$ પ્રક્રિયા કરીને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી ક્લોરોનિયમ આયન $(Cl^+)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $Cl_2 + FeCl_3 \rightarrow Cl^+ + [FeCl_4]^-$.
આમ,ઉત્પન્ન થતી સક્રિય ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી સ્પીસીઝ $Cl^+$ છે.

(C) એરોમેટિક સંયોજનોના નાઇટ્રેશનમાં,સાંદ્ર નાઇટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ અને સાંદ્ર સલ્ફયુરિક એસિડ $(H_2SO_4)$ ના મિશ્રણનો ઉપયોગ થાય છે.
સાંદ્ર $H_2SO_4$ ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે અને નાઇટ્રિક એસિડના અણુનું પ્રોટોનેશન કરીને ઇલેક્ટ્રોફાઇલ,નાઇટ્રોનિયમ આયન $(NO_2^+)$ બનાવવામાં મદદ કરે છે.
પ્રક્રિયા: $HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$.
આમ,તેનું મુખ્ય કાર્ય નાઇટ્રોનિયમ આયન ઉત્પન્ન કરવાનું છે.

(D) $Friedel-Crafts$ પ્રક્રિયામાં,નિર્જળ $AlCl_3$ લુઈસ એસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ ધરાવતો અણુ છે કારણ કે તેના મધ્યસ્થ $Al$ પરમાણુની સંયોજકતા કક્ષામાં માત્ર $6$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
તે આક્રમણ કરતા પ્રક્રિયક પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારીને કાર્બોકેટાયન ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી બનાવે છે,જે પછી એરોમેટિક વલય પર આક્રમણ કરે છે.

(A) નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝિનની $n$-પ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ સાથેની પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,શરૂઆતમાં બનતો $n$-પ્રોપાઇલ કાર્બોકેટાયન $(CH_3CH_2CH_2^+)$ વધુ સ્થાયી દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન $(CH_3CH^+CH_3)$ બનાવવા માટે $1,2$-હાઇડ્રાઇડ શિફ્ટ અનુભવે છે.
આ દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન ત્યારબાદ બેન્ઝિન વલય પર હુમલો કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે આઇસો-પ્રોપાઇલ બેન્ઝિન (ક્યુમીન) બનાવે છે.

(B) $1$. ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ નું ઓક્સિડેશન બેન્ઝોઈક એસિડ $(A = C_6H_5COOH)$ આપે છે.
$2$. બેન્ઝોઈક એસિડની $NaOH$ સાથેની પ્રક્રિયા સોડિયમ બેન્ઝોએટ $(B = C_6H_5COONa)$ આપે છે.
$3$. સોડિયમ બેન્ઝોએટનું સોડાલાઈમ $(NaOH + CaO)$ સાથેનું ડિકાર્બોક્સિલેશન બેન્ઝીન $(C = C_6H_6)$ આપે છે.

(A) $1$. બેન્ઝિન સાંદ્ર $HNO_3$ અને $H_2SO_4$ ના મિશ્રણ (નાઇટ્રેટિંગ મિશ્રણ) સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન દ્વારા નાઇટ્રોબેન્ઝિન બનાવે છે.
$2$. નાઇટ્રો સમૂહ $(-NO_2)$ એ નિષ્ક્રિયકારક અને મેટા-નિર્દેશક સમૂહ છે.
$3$. જ્યારે નાઇટ્રોબેન્ઝિનની પ્રક્રિયા $Cl_2 / FeCl_3$ સાથે કરવામાં આવે છે,ત્યારે $-NO_2$ સમૂહ ક્લોરિન પરમાણુને મેટા-સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે.
$4$. તેથી,મુખ્ય નીપજ $3-$ક્લોરો$-1-$નાઇટ્રોબેન્ઝિન (અથવા $m-$ક્લોરોનાઇટ્રોબેન્ઝિન) મળે છે.

(A) જ્યારે બેન્ઝિનની બાષ્પને લાલચોળ ગરમ ટ્યુબમાંથી અથવા $700 - 800\,^oC$ તાપમાને પિગલિત લેડ પરથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું ડિહાઇડ્રોકન્ડેન્સેશન થઈને ડાઈફીનાઇલ $(C_6H_5-C_6H_5)$ મળે છે.

(D) દર્શાવેલ પ્રક્રિયા સાયક્લોહેક્સેનનું બેન્ઝીનમાં એરોમેટાઈઝેશન છે.
આ પ્રક્રિયામાં આલ્કેનનું ઉદ્દીપકીય ડિહાઈડ્રોજનેશન થાય છે.
આ રૂપાંતરણ માટે વપરાતો ઉદ્દીપક ઊંચા તાપમાન અને દબાણે $Cr_2O_3$ અને $Al_2O_3$ નું મિશ્રણ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(C) બેન્ઝિન $(C_6H_6)$ નું ઓઝોનોલિસિસ $O_3$ સાથેની પ્રક્રિયા અને ત્યારબાદ $Zn/H_2O$ સાથે રિડક્ટિવ જળવિભાજન દ્વારા થાય છે.
બેન્ઝિન $3 \ mol$ ઓઝોન સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝિન ટ્રાયઓઝોનાઇડ બનાવે છે.
જળવિભાજન પર,બેન્ઝિન ટ્રાયઓઝોનાઇડ તૂટીને $3 \ mol$ ગ્લાયોક્ષાલ $(CHO-CHO)$ આપે છે.
પ્રક્રિયા: $C_6H_6 + 3O_3$ $\rightarrow C_6H_6O_9$ $\xrightarrow{Zn/H_2O} 3CHO-CHO$.

(C) આલ્કાઇલ સમૂહો (જેમ કે $-CH_3$) ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ સમૂહો છે.
તેઓ પ્રેરક અસર ($+I$ અસર) અને હાઇપરકોન્જુગેશન દર્શાવે છે.
હાઇપરકોન્જુગેશનમાં $C-H$ બંધના $\sigma$-ઇલેક્ટ્રોનનું બેન્ઝીન વલયની $\pi$-સિસ્ટમમાં વિસ્થાનિકરણ થાય છે.
આનાથી ઓર્થો $(o-)$ અને પેરા $(p-)$ સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધે છે,જે તેમને $o-$ અને $p-$ નિર્દેશક બનાવે છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ (સક્રિયકારક સમૂહો) દ્વારા ઝડપી બને છે અને ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (નિષ્ક્રિયકારક સમૂહો) દ્વારા ધીમી પડે છે.
$C_6H_5NH_2$,$C_6H_5OH$,અને $C_6H_5CH_3$ માં રહેલા સમૂહો ($-NH_2$,$-OH$,$-CH_3$) બેન્ઝિન વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,તેથી તે બેન્ઝિન કરતા વધુ સક્રિય છે.
$C_6H_5NO_2$ માં નાઇટ્રો ગ્રુપ $(-NO_2)$ હોય છે,જે તેના $-I$ અને $-M$ અસરને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ છે.
આ બેન્ઝિન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે,જેના કારણે તે બેન્ઝિનની સરખામણીમાં ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રત્યે ઓછી સક્રિય બને છે.
તેથી,$C_6H_5NO_2$ બેન્ઝિન કરતા ધીમી પ્રક્રિયા કરે છે.

(A) બેન્ઝિનનું ઉદ્દીપકીય ઓક્સિડેશન બેન્ઝિનની વરાળ અને હવાને $500\,^oC$ તાપમાને વેનેડિયમ પેન્ટોક્સાઈડ $(V_2O_5)$ ઉદ્દીપક પરથી પસાર કરીને કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાના પરિણામે મેલેઈક એનહાઈડ્રાઈડ મળે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_6 + 4.5O_2 \xrightarrow{V_2O_5, 500\,^oC} C_4H_2O_3 + 2CO_2 + 2H_2O$.

(B) બેન્ઝિન એ ઇથાઇન $(C_2H_2)$ ના ચક્રીય પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
જ્યારે ઇથાઇન વાયુને $873 \ K$ તાપમાને લાલચોળ લોખંડની નળીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું ચક્રીય પોલિમરાઇઝેશન થઈને બેન્ઝિન $(C_6H_6)$ બને છે.
પ્રક્રિયા: $3C_2H_2 \xrightarrow{873 \ K, \text{Fe tube}} C_6H_6$.

(D) ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોફાઇલ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉદ્દીપક તરીકે લુઈસ એસિડનો ઉપયોગ થાય છે.
$FeCl_3$,$BF_3$ અને $AlCl_3$ એ જાણીતા લુઈસ એસિડ છે જે ઇલેક્ટ્રોનની જોડી સ્વીકારી શકે છે.
$NaCl$ એ આયનીય ક્ષાર છે અને તે લુઈસ એસિડ તરીકે કામ કરતું નથી.
તેથી,$NaCl$ નો ઉપયોગ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયામાં ઉદ્દીપક તરીકે થઈ શકતો નથી.

(A) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયા પ્રત્યે એરોમેટિક વલયની સક્રિયતા વલય પરના ઇલેક્ટ્રોન ઘનત્વ પર આધાર રાખે છે.
એનિલિન ($-NH_2$ સમૂહ) તેના $+M$ અસરને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહ છે,જે બેન્ઝિન વલય પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનત્વ વધારે છે,તેથી તે ખૂબ જ સક્રિય છે.
બેન્ઝિનમાં કોઈ વિસ્થાપિત સમૂહ નથી,તેથી તેની સક્રિયતા મધ્યમ હોય છે.
નાઇટ્રોબેન્ઝિન ($-NO_2$ સમૂહ) તેની $-M$ અને $-I$ અસરોને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે,જે બેન્ઝિન વલય પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનત્વમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે,તેથી તે સૌથી ઓછી સક્રિય છે.
તેથી,સક્રિયતાનો ક્રમ $I > II > III$ છે.

(D) જે સમૂહો સંસ્પંદન દ્વારા બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,તે $o-/p-$ નિર્દેશક સમૂહો છે.
$-NHCOCH_3$ (એસીટેમિડો સમૂહ) માં નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે સંસ્પંદન દ્વારા બેન્ઝીન વલયને દાન કરવામાં આવે છે,જેનાથી ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધે છે.
$-COOH$,$-CN$ અને $-COCH_3$ એ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો છે જે ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે અને તે મેટા-નિર્દેશક છે.

(C) બેન્ઝિન એક એરોમેટિક સંયોજન છે જે સસ્પંદન (resonance) દર્શાવે છે.
$\pi$-ઇલેક્ટ્રોન્સના સમગ્ર વલયમાં વિસ્થાનિકરણને કારણે,બેન્ઝિન વધારાની સ્થાયીતા પ્રાપ્ત કરે છે જેને સસ્પંદન ઉર્જા કહેવાય છે.
યોગશીલ પ્રક્રિયાઓમાં એરોમેટિક સેક્સટેટ તૂટી જાય છે અને આ સસ્પંદન સ્થાયીતા નાશ પામે છે,જે ઉર્જાની દ્રષ્ટિએ પ્રતિકૂળ છે.
તેથી,બેન્ઝિન તેના એરોમેટિક ગુણધર્મો જાળવી રાખવા માટે યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ કરતા વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓને વધુ પસંદ કરે છે.

(C) બેન્ઝિન $(C_6H_6)$ એ એક એરોમેટિક સંયોજન છે જે સ્થાયી વિસ્થાનિકૃત $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન વાદળ દ્વારા લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.
આ સ્થિરતાને કારણે,તે યોગશીલ પ્રક્રિયાઓનો પ્રતિકાર કરે છે જે એરોમેટિકતાનો નાશ કરી શકે છે.
તેના બદલે,તે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી રિંગ પરના હાઇડ્રોજન પરમાણુને બદલે છે,જે એરોમેટિક સિસ્ટમને જાળવી રાખે છે.

(C) બેન્ઝિનનું નાઇટ્રેશન સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
સલ્ફ્યુરિક એસિડ ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે અને નાઇટ્રિક એસિડનું પ્રોટોનેશન કરે છે,જે ત્યારબાદ પાણીનો અણુ ગુમાવીને ઇલેક્ટ્રોફાઇલ,નાઇટ્રોનિયમ આયન $(NO_2^+)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$.
આમ,સંકળાયેલ સક્રિય ઘટક નાઇટ્રોનિયમ આયન $(NO_2^+)$ છે.

(A) જ્યારે મોનોવિસ્થાપિત બેન્ઝિન (દા.ત.,$C_6H_5X$) નું વધુ વિસ્થાપન થાય છે,ત્યારે આવતો નવો સમૂહ અગાઉના વિસ્થાપિત સમૂહની સાપેક્ષમાં ઓર્થો,મેટા અથવા પેરા સ્થાન પર જોડાઈ શકે છે.
આ ત્રણ સ્થાનોને કારણે ત્રણ અલગ-અલગ બંધારણીય સમઘટકો મળે છે: $ortho$ ($1$,$2$-દ્વિવિસ્થાપિત),$meta$ ($1$,$3$-દ્વિવિસ્થાપિત),અને $para$ ($1$,$4$-દ્વિવિસ્થાપિત).
તેથી,કુલ $3$ સમઘટકો મળે છે.

(D) મુક્તમૂલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયામાં મધ્યવર્તી તરીકે મુક્તમૂલકોનું નિર્માણ થાય છે.
ટોલ્યુઈનની $Cl_2$ સાથે ઉકળતી સ્થિતિમાં (અથવા $UV$ પ્રકાશમાં) પ્રક્રિયા મુક્તમૂલક ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જેમાં બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ $(C_6H_5CH_2Cl)$ બને છે.
વિકલ્પ $A$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયા છે.
વિકલ્પ $B$ એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન (ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન) છે.
વિકલ્પ $C$ એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન $(S_N2)$ પ્રક્રિયા છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝિનની ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયા છે.
$3C_6H_6 + CHCl_3 \xrightarrow{AlCl_3} (C_6H_5)_3CH + 3HCl$.
આ પ્રક્રિયામાં અંતિમ નીપજ તરીકે ટ્રાયફિનાઇલ મિથેન મળે છે.

(A) જ્યારે બેન્ઝીન નિર્જળ $AlCl_3$ (લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક) ની હાજરીમાં અને ગરમીની સ્થિતિમાં વધારાના ક્લોરિન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા દ્વારા તમામ છ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓને ક્લોરિન પરમાણુઓ દ્વારા બદલે છે,જેના પરિણામે હેક્ઝાક્લોરોબેન્ઝીન $(C_6Cl_6)$ બને છે.

(C) આપેલ પ્રક્રિયા ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ ક્ષારના કોલ્બે વિદ્યુતવિભાજનનું ઉદાહરણ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,કાર્બોક્સિલેટ જૂથો $(-COOK)$ એનોડ પર $CO_2$ તરીકે દૂર થાય છે,અને જે કાર્બન પરમાણુઓ પર કાર્બોક્સિલેટ જૂથો જોડાયેલા હતા તેમની વચ્ચે નવો બંધ બને છે.
શરૂઆતનો પદાર્થ $1,4$-ડાયહાઇડ્રો-નેપ્થલીન$-1,4-$ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડનું વ્યુત્પન્ન છે.
વિદ્યુતવિભાજન પર,બે કાર્બોક્સિલેટ જૂથો દૂર થાય છે અને $C_1$ અને $C_4$ સ્થાન વચ્ચે દ્વિબંધ બને છે,જેના પરિણામે $1,4$-ડાયહાઇડ્રોનેપ્થલીન બને છે,જે ત્યારબાદ સ્થાયી મુખ્ય નીપજ તરીકે નેપ્થલીન $(C_{10}H_8)$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયા બેન્ઝીન વલય પર ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ જૂથોની હાજરી દ્વારા અનુકૂળ થાય છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે અને વલયને સક્રિય કરે છે. તેનાથી વિપરીત,ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ જૂથો ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે અને વલયને નિષ્ક્રિય કરે છે.
$I$: એનસોલ $(C_6H_5OCH_3)$ માં $-OCH_3$ જૂથ છે,જે રેઝોનન્સ અસર ($+R$ અસર) ને કારણે મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ જૂથ છે,જે તેને અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
$II$: બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ માં કોઈ અવેજી નથી,જે સંદર્ભ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$III$: નાઈટ્રોબેન્ઝીન $(C_6H_5NO_2)$ માં $-NO_2$ જૂથ છે,જે $-R$ અને $-I$ અસરોને કારણે મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ જૂથ છે,જે તેને સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $I > II > III$ છે.

(B) બેન્ઝીનના સલ્ફોનેશનમાં,સાંદ્ર $H_2SO_4$ (અથવા ફ્યુમિંગ સલ્ફ્યુરિક એસિડ,$H_2SO_4 + SO_3$) નો ઉપયોગ થાય છે.
બેન્ઝીન રિંગ પર હુમલો કરનાર ઇલેક્ટ્રોફાઇલ સલ્ફર ટ્રાયોક્સાઇડ,$SO_3$ છે.
સાંદ્ર $H_2SO_4$ માં પણ,સક્રિય ઇલેક્ટ્રોફિલિક સ્પીસીઝ $SO_3$ છે.

(D) જો કોઈ પ્રણાલી સમતલીય ન હોય અથવા તેમાં $p$-ઓર્બિટલ્સનું સતત ચક્રીય સંયુગ્મન ન હોય,તો તે નોન-એરોમેટિક છે.
$A$. બેન્ઝીન સમતલીય છે અને તેમાં $6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$B$. નેપ્થલીન સમતલીય છે અને તેમાં $10\pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$C$. સાયક્લોપ્રોપેનાઈલ કેટાયન સમતલીય છે અને તેમાં $2\pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$D$. એઝ્યુલીન એક ફ્યુઝ્ડ બાયસાઇક્લિક પ્રણાલી છે. આપેલા વિકલ્પોમાં,જો કોઈ પ્રણાલી નોન-પ્લેનર હોય તો તે નોન-એરોમેટિક ગણાય છે.

(D) બેન્ઝીન અને હેક્ઝાડ્યુટરોબેન્ઝીનના નાઈટ્રેશનનો દર સમાન હોય છે કારણ કે બંને કિસ્સામાં દર નક્કી કરતું પગલું (કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ) સમાન છે.
આ પગલામાં $C-H$ અથવા $C-D$ બંધનું વિભાજન થતું નથી,જે પછીના ઝડપી પગલામાં થાય છે.
વધુમાં,$C-D$ બંધ એ $C-H$ બંધ કરતા વધુ મજબૂત હોય છે,તેથી કારણ પણ ખોટું છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.

(A) સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ એનાયન $6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ($4n+2$ જ્યાં $n=1$) ધરાવે છે,જે એરોમેટિકતા માટે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે છે. તે સમતલીય,ચક્રીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે,જે તેને એરોમેટિકતાને કારણે ખૂબ જ સ્થાયી બનાવે છે.
એલાઈલ એનાયન $(CH_2=CH-CH_2^-)$ સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી થાય છે પરંતુ તે એરોમેટિક નથી.
સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ એનાયન એરોમેટિક હોવાથી,તે બિન-એરોમેટિક એલાઈલ એનાયન કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધુ સ્થાયી છે. આમ,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(A) બેન્ઝીન એ અધ્રુવીય દ્રાવક છે.
માખણ ચરબી અને તેલનું બનેલું છે,જે ઓછી ધ્રુવીયતા ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનો છે.
'જેવું દ્રાવ્ય તેવું દ્રાવક' (like dissolves like) ના સિદ્ધાંત મુજબ,અધ્રુવીય દ્રાવ્ય અધ્રુવીય દ્રાવકમાં ઓગળે છે.
તેથી,માખણ બેન્ઝીનમાં ઓગળી જાય છે,જે સાબિત કરે છે કે વિધાન સાચું છે અને કારણ તેની યોગ્ય સમજૂતી છે.