Aromatic hydrocarbon Questions in Gujarati

(N/A) વ્યાખ્યા: મોનોસબસ્ટીટ્યુટેડ બેન્ઝીનમાં,જો આવનાર ઇલેક્ટ્રોફાઇલ પ્રથમ વિસ્થાપિત સમૂહ $(Z)$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર હુમલો કરે,તો પ્રથમ સમૂહ $(Z)$ ને ઓર્થો અને પેરા નિર્દેશક સમૂહ કહેવામાં આવે છે.
ઉદાહરણો: $-OH, -OCH_3, -NH_2, -CH_3, -C_2H_5, -NHCH_3, -NHR, -NHCOCH_3, -NHCOR$ વગેરે ઓર્થો અને પેરા નિર્દેશક સમૂહો છે.
$(b)$ $-OH$ સમૂહના નિર્દેશક ગુણધર્મોની સમજૂતી: $-OH$ સમૂહ (હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ) ઓર્થો અને પેરા નિર્દેશક છે. આને ફિનોલની સંસ્પંદન રચનાઓ દ્વારા નીચે મુજબ સમજાવી શકાય છે:
[ફિનોલની સંસ્પંદન રચનાઓ જે ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં વધારો દર્શાવે છે]
$-OH$ સમૂહની $+R$ અસરને કારણે,બેન્ઝીન વલયના ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધે છે. પરિણામે,ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $(E^+)$ આ ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ સ્થાનો પર હુમલો કરે છે,જેનાથી ઓર્થો અને પેરા વિસ્થાપિત નીપજો મળે છે.

(N/A) વ્યાખ્યા: બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલ જે સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયા દરમિયાન આવતા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીને મેટા-સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે,તેને મેટા-ડાયરેક્ટિંગ ગ્રુપ કહેવામાં આવે છે.
$(b)$ ઉદાહરણો: $-NO_2$,$-COOH$,$-SO_3H$,$-CHO$,$-COCH_3$,$-COCl$,$-COR$,$-COOR$ વગેરે મેટા-ડાયરેક્ટિંગ ગ્રુપ છે.
$(c)$ $-NO_2$ ની મેટા-ડાયરેક્ટિંગ અસર: $-NO_2$ સમૂહ તેની $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે. આ બેન્ઝીન વલયમાંથી,ખાસ કરીને ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પરથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચે છે,જેનાથી આ સ્થાનો પર આંશિક ધન વીજભાર $(+\delta)$ ઉત્પન્ન થાય છે. મેટા સ્થાન ઓર્થો અને પેરા સ્થાનની સરખામણીમાં પ્રમાણમાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ રહે છે. પરિણામે,આવતો ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી મેટા સ્થાન પર જોડાય છે. સંસ્પંદન બંધારણો $(I-V)$ અને સંકર બંધારણ $(VI)$ ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ દર્શાવે છે.

(N/A) વ્યાખ્યા: જે સમૂહો બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલા હોય અને વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં વધારો કરે છે,જેનાથી તે બેન્ઝીનની તુલનામાં ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રત્યે વધુ સક્રિય બને છે,તેને એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ કહેવામાં આવે છે.
ઉદાહરણો: $-OH$,$-OR$,$-NH_{2}$,$-NHR$,અને $-NHCOR$ જેવા સમૂહો પ્રબળ એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ છે. તેઓ ઓર્થો-પેરા નિર્દેશક છે.
સમજૂતી: એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ તેમના ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાને સંસ્પંદન ($+M$ અસર) અથવા પ્રેરક અસર ($+I$ અસર) દ્વારા બેન્ઝીન વલય તરફ દાન કરે છે. આ વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીના હુમલાને સરળ બનાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,આલ્કાઈલ સમૂહો $(R-)$ પ્રેરક અસર ($+I$ અસર) દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આપે છે,જ્યારે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવતા સમૂહો સંસ્પંદન ($+M$ અસર) દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આપે છે.
નોંધ: હેલોજન ($-Cl$,$-Br$) ઓર્થો-પેરા નિર્દેશક હોવા છતાં,તેઓ ડી-એક્ટિવેટિંગ ગ્રુપ છે કારણ કે તેમની પ્રબળ $-I$ અસર તેમની $+M$ અસર કરતા વધારે હોય છે.

(N/A) વ્યાખ્યા: જે સમૂહો બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાય ત્યારે ત્યારબાદની ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાને બેન્ઝીન કરતા ધીમી બનાવે છે,તેમને નિષ્ક્રિયકારક સમૂહો કહેવામાં આવે છે.
ઉદાહરણો: મોટાભાગના મેટા-નિર્દેશક સમૂહો નિષ્ક્રિયકારક સમૂહો છે,જેમ કે $-COOH$,$-NO_2$,$-SO_3H$,$-COCl$,$-COR$,$-COOR$,અને $-CN$.
સમજૂતી:
$(a)$ સંસ્પંદન અસર: મેટા-નિર્દેશક સમૂહોમાં,બેન્ઝીન વલયની $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા સંસ્પંદનને કારણે વિસ્થાપિત સમૂહ તરફ ખેંચાય છે. આનાથી વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટે છે,જે તેને ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી હુમલા માટે ઓછું સક્રિય બનાવે છે.
$(b)$ પ્રેરક અસર: આમાંના મોટાભાગના સમૂહો પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક પ્રેરક અસર ($-I$ અસર) દર્શાવે છે,જે વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતાને પોતાની તરફ ખેંચે છે,જેનાથી વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં વધુ ઘટાડો થાય છે અને તે ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી વિસ્થાપન માટે નિષ્ક્રિય બને છે.

(N/A) $Benzene$ એ એક સમતલીય અણુ છે જેમાં વલયના સમતલની ઉપર અને નીચે વિસ્થાનિકૃત $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
તેથી,તે ઇલેક્ટ્રોનથી સમૃદ્ધ છે. પરિણામે,તે ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવતી જાતિઓ એટલે કે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી $(E^+)$ પ્રત્યે ખૂબ જ આકર્ષાય છે.
તેથી,તે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ ખૂબ જ સરળતાથી આપે છે.
કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકો ઇલેક્ટ્રોનથી સમૃદ્ધ હોય છે. તેથી,તેઓ બેન્ઝીનના ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ $\pi$-વાદળ દ્વારા અપાકર્ષાય છે. પરિણામે,બેન્ઝીન કેન્દ્રાનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ મુશ્કેલીથી આપે છે.

(N/A) $(i)$ ઈથાઈનમાંથી બેન્ઝીન:
$3CH \equiv CH \xrightarrow[\text{પોલિમરાઈઝેશન}]{\text{Red hot Fe, } 873 \ K} \text{બેન્ઝીન}$
$(ii)$ ઈથીનમાંથી બેન્ઝીન:
$CH_2=CH_2$ $\xrightarrow[\text{બ્રોમિનેશન}]{\text{Br}_2(\text{CCl}_4)} CH_2Br-CH_2Br$ $\xrightarrow[\text{ડીહાઈડ્રોબ્રોમિનેશન}]{\Delta, \text{KOH (alc.)}} CH_2=CHBr$ $\xrightarrow[\text{NaNH}_2, \text{NH}_3(l)]{196 \ K} HC \equiv CH$ $\xrightarrow[\text{પોલિમરાઈઝેશન}]{\text{Red hot Fe, } 873 \ K} \text{બેન્ઝીન}$
$(iii)$ હેક્ઝેનમાંથી બેન્ઝીન:
$CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3$ $\xrightarrow[\text{સાયકલાઈઝેશન, H}_2]{\text{Cr}_2\text{O}_3/\text{Mo}_2\text{O}_3/\text{V}_2\text{O}_5, 773 \ K, 10-20 \ \text{atm.}} \text{સાયક્લોહેક્ઝેન}$ $\xrightarrow[\text{-3H}_2]{\text{એરોમેટાઈઝેશન}} \text{બેન્ઝીન}$

(N/A) $o-$ઝાયલિન ($1, 2-$ડાયમિથાઇલબેન્ઝિન) ના ઓઝોનોલિસિસથી ત્રણ નીપજો મળે છે: મિથાઇલગ્લાયોક્સલ,$1, 2-$ડાયમિથાઇલગ્લાયોક્સલ અને ગ્લાયોક્સલ.
$o-$ઝાયલિન એ બે કેક્યુલે $(Kekul\text{é})$ બંધારણો,જેને $(I)$ અને $(II)$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,તેના સંસ્પંદન સંકર (resonance hybrid) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
બંધારણ $(I)$ ના ઓઝોનોલિસિસથી $2$ મોલ મિથાઇલગ્લાયોક્સલ $(CH_3COCHO)$ અને $1$ મોલ ગ્લાયોક્સલ $(CHOCHO)$ મળે છે.
બંધારણ $(II)$ ના ઓઝોનોલિસિસથી $1$ મોલ $1, 2-$ડાયમિથાઇલગ્લાયોક્સલ $(CH_3COCOCH_3)$ અને $2$ મોલ ગ્લાયોક્સલ $(CHOCHO)$ મળે છે.
પ્રાયોગિક મિશ્રણમાં ત્રણેય નીપજો (મિથાઇલગ્લાયોક્સલ,$1, 2-$ડાયમિથાઇલગ્લાયોક્સલ અને ગ્લાયોક્સલ) હોવાથી,તે સાબિત થાય છે કે $o-$ઝાયલિન એ બે કેક્યુલે $(Kekul\text{é})$ બંધારણો $(I)$ અને $(II)$ નું સંસ્પંદન સંકર છે.

(N/A) બેન્ઝીનનું ઇથાઇલેશન એ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયાનો એક પ્રકાર છે.
આ પ્રક્રિયા માટે ઇલેક્ટ્રોફાઇલ ઉત્પન્ન કરવા માટે લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપકની જરૂર પડે છે.
નિર્જળ $AlCl_3$ સિવાય,અન્ય સામાન્ય લુઈસ એસિડ જેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે તેમાં નિર્જળ $FeCl_3$,$SnCl_4$ અથવા $BF_3$ નો સમાવેશ થાય છે.

(N/A) $(i)$ આપેલ સંયોજન માટે,$\pi$-ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $6$ છે.
Huckel ના નિયમ મુજબ,$4n+2=6$,$4n=4$,$n=1$. '$n$' પૂર્ણાંક હોવાથી,સંયોજન એરોમેટિક છે.
$(ii)$ આપેલ સંયોજન માટે,$\pi$-ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $4$ છે.
Huckel ના નિયમ મુજબ,$4n+2=4$,$4n=2$,$n=0.5$. '$n$' પૂર્ણાંક ન હોવાથી,સંયોજન એરોમેટિક નથી.
$(iii)$ આપેલ સંયોજન માટે,$\pi$-ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $8$ છે.
Huckel ના નિયમ મુજબ,$4n+2=8$,$4n=6$,$n=1.5$. '$n$' પૂર્ણાંક ન હોવાથી,સંયોજન એરોમેટિક નથી.

(N/A) નાઈટ્રેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જેમાં પ્રક્રિયાનો વેગ એરોમેટિક વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. નાઈટ્રોનિયમ આયન $(NO_2^+)$ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી તરીકે વર્તે છે.
$1$. ટોલ્યુઈનમાં રહેલો $-CH_3$ સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહ ($+I$ અસર અને અતિસંયુગ્મન) છે,જે બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં વધારો કરે છે,જેથી તે બેન્ઝીન કરતા ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે વધુ સક્રિય બને છે.
$2$. $m$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં રહેલો $-NO_2$ સમૂહ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ ($-I$ અને $-M$ અસરો) છે,જે બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે,જેથી તે સૌથી ઓછું સક્રિય બને છે.
$3$. બેન્ઝીનની સક્રિયતા ટોલ્યુઈન અને $m$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝીનની વચ્ચે હોય છે.
તેથી,ટોલ્યુઈન સૌથી સરળતાથી નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા આપે છે કારણ કે મિથાઈલ સમૂહ વલયને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી હુમલા માટે સક્રિય કરે છે.

(N/A) $I$. નિર્જળ એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઈડ $(AlCl_3)$ ની હાજરીમાં બેન્ઝિનનું મિથાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3Cl)$ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશન કરવાથી ટોલ્યુઈન મળે છે. ટોલ્યુઈનનું સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ અને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2SO_4)$ ના મિશ્રણ સાથે નાઈટ્રેશન કરવાથી ઓર્થો અને પેરા નાઈટ્રોટોલ્યુઈનનું મિશ્રણ મળે છે,જેને વિભાગીય નિસ્યંદન દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.
$II$. નિર્જળ એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઈડ $(AlCl_3)$ ની હાજરીમાં બેન્ઝિનનું એસિટાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3COCl)$ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટસ એસાઈલેશન કરવાથી એસિટોફિનોન મળે છે.

(N/A) $(1)$ બેન્ઝિનનું $m$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન સલ્ફોનિક એસિડમાં રૂપાંતરણ:
બેન્ઝિન સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણ સાથે નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા કરીને નાઈટ્રોબેન્ઝિન બનાવે છે. ત્યારબાદ નાઈટ્રોબેન્ઝિનનું ઓલિયમ $(H_2S_2O_7)$ નો ઉપયોગ કરીને ઊંચા તાપમાને સલ્ફોનેશન કરવાથી $m$-નાઈટ્રોબેન્ઝિન સલ્ફોનિક એસિડ મળે છે.
$(2)$ ટોલ્યુઈનનું $TNT$ ($2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોટોલ્યુઈન) માં રૂપાંતરણ:
ટોલ્યુઈન સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણ સાથે તબક્કાવાર નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા કરે છે. પ્રથમ,તે $o$-નાઈટ્રોટોલ્યુઈન અને $p$-નાઈટ્રોટોલ્યુઈનનું મિશ્રણ બનાવે છે. આ નીપજોનું વધુ નાઈટ્રેશન કરવાથી $2,4$-ડાયનાઈટ્રોટોલ્યુઈન મળે છે,અને અંતે,ઊંચા તાપમાને વધુ નાઈટ્રેશન કરવાથી $2,4,6$-ટ્રાયનાઈટ્રોટોલ્યુઈન $(TNT)$ મળે છે.

(N/A) $C_{10}H_8$ અણુસૂત્ર ધરાવતું એરોમેટિક સંયોજન નેપ્થલીન છે.
તેનું બંધારણ બે જોડાયેલા બેન્ઝીન વલયોનું બનેલું છે.
$\sigma$ બંધોની ગણતરી:
તેમાં $11$ $C-C$ $\sigma$ બંધો અને $8$ $C-H$ $\sigma$ બંધો છે,આમ કુલ $19$ $\sigma$ બંધો હાજર છે.
$\pi$ બંધોની ગણતરી:
બંધારણમાં $5$ દ્વિબંધો છે,તેથી તેમાં $5$ $\pi$ બંધો છે.
આમ,સંયોજન નેપ્થલીન છે,જેમાં $19$ $\sigma$ બંધો અને $5$ $\pi$ બંધો રહેલા છે.

(N/A) $C_{12}H_{10}$ આણ્વીય સૂત્ર બાયફિનાઈલ $(Biphenyl)$ સંયોજનનું છે.
તેમાં બે ફિનાઈલ સમૂહો $(C_{6}H_{5}-)$ એકલ બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
તેનું બંધારણ $C_{6}H_{5}-C_{6}H_{5}$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે અથવા બે બેન્ઝીન વલયો એકલ બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.

(N/A) બેન્ઝીન એ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ સંસ્પંદન બંધારણોનું સંકર છે.
બેન્ઝીનમાં તમામ છ કાર્બન પરમાણુઓ $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવે છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુની બે $sp^{2}$ સંકર કક્ષકો પાસપાસેના કાર્બન પરમાણુઓની $sp^{2}$ સંકર કક્ષકો સાથે અતિવ્યાપન કરીને ષટ્કોણીય સમતલમાં છ $C-C$ સિગ્મા બંધ બનાવે છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુ પરની બાકી રહેલી $sp^{2}$ સંકર કક્ષક હાઇડ્રોજનની $s$-કક્ષક સાથે અતિવ્યાપન કરીને છ $C-H$ સિગ્મા બંધ બનાવે છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુની બાકી રહેલી અસંકરિત $p$-કક્ષક પાર્શ્વવર્તી અતિવ્યાપન કરીને વલયના સમતલની ઉપર અને નીચે એક સતત $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન વાદળ બનાવે છે.
છ $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન સમગ્ર વલય પર વિસ્થાનિકૃત (delocalized) હોય છે,જે બેન્ઝીન અણુને વધારાની સ્થિરતા આપે છે. આ વિસ્થાનિકરણને કારણે જ ત્રણ દ્વિબંધ હોવા છતાં બેન્ઝીન અસાધારણ રીતે સ્થાયી છે.

(N/A) કોઈપણ સંયોજનને એરોમેટિક ત્યારે કહેવામાં આવે છે જો તે નીચેની ત્રણ શરતોનું પાલન કરે:
$(i)$ અણુ ચક્રીય અને સમતલીય હોવો જોઈએ.
$(ii)$ સંયોજનના $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન વલયમાં સંપૂર્ણપણે વિસ્થાનિકૃત (delocalized) હોવા જોઈએ.
$(iii)$ વલયમાં હાજર રહેલા કુલ $\pi$-ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા હ્યુકેલના નિયમ $(4n + 2)$ મુજબ હોવી જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, \dots)$.

(N/A) કોઈ સંયોજન એરોમેટિક હોવા માટે,તેણે હ્યુકેલના નિયમ મુજબ નીચેની શરતોનું પાલન કરવું આવશ્યક છે:
$1$. અણુ ચક્રીય હોવો જોઈએ.
$2$. અણુ સમતલીય હોવો જોઈએ,જે $p$-ઓર્બિટલ્સના સતત ઓવરલેપ માટે જરૂરી છે.
$3$. અણુ સંપૂર્ણપણે સંયુગ્મિત (conjugated) હોવો જોઈએ,એટલે કે વલયના દરેક પરમાણુ પાસે અસંકરિત $p$-ઓર્બિટલ હોવી જોઈએ.
$4$. અણુમાં $(4n + 2)$ $\pi$-ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, \dots)$.

(N/A) હ્યુકેલનો નિયમ જણાવે છે કે સમતલીય,ચક્રીય,સંયુગ્મિત અણુને એરોમેટિક બનવા માટે,તેમાં $(4n + 2) \ \pi$-ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, ...)$.
ઉદાહરણ: બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ માં $6 \ \pi$-ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે $n = 1$ માટે $(4n + 2)$ નિયમનું પાલન કરે છે.

(N/A) કોઈપણ સંયોજનને એરોમેટિક ત્યારે ગણવામાં આવે છે જો તે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે,જે મુજબ અણુ ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત (conjugated) હોવો જોઈએ અને તેમાં $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, ...)$.
$1$. બેન્ઝીન $(C_6H_6)$: તે $p$-ઓર્બિટલ્સની સતત રીંગ ધરાવતો ચક્રીય અને સમતલીય અણુ છે. તેમાં $3$ દ્વિબંધ છે,જે $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે. હ્યુકેલના નિયમ મુજબ: $4n + 2 = 6$,તેથી $n = 1$. $n$ પૂર્ણાંક હોવાથી,બેન્ઝીન એરોમેટિક છે.
$2$. નેપ્થલીન $(C_{10}H_8)$: તે બે જોડાયેલી બેન્ઝીન રીંગનું બનેલું છે. તે ચક્રીય,સમતલીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે. તેમાં $5$ દ્વિબંધ છે,જે $10 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે. હ્યુકેલના નિયમ મુજબ: $4n + 2 = 10$,તેથી $4n = 8$ અથવા $n = 2$. $n$ પૂર્ણાંક હોવાથી,નેપ્થલીન એરોમેટિક છે.

(N/A) કોઈપણ સંયોજનને એરોમેટિક ત્યારે ગણવામાં આવે છે જો તે $Huckel$ ના નિયમનું પાલન કરે,જે મુજબ અણુ સમતલીય,ચક્રીય હોવો જોઈએ અને તેમાં $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, ...)$.
$1$. $Anthracene$ $(C_{14}H_{10})$: તેમાં ત્રણ બેન્ઝીન વલયો સીધી રેખામાં જોડાયેલા હોય છે. તેમાં $14$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. $Huckel$ ના નિયમ મુજબ,$4n + 2 = 14$,જે $4n = 12$ આપે છે,તેથી $n = 3$. $n$ પૂર્ણાંક હોવાથી,$Anthracene$ એરોમેટિક છે.
$2$. $Phenanthrene$ $(C_{14}H_{10})$: તેમાં ત્રણ બેન્ઝીન વલયો ખૂણાકારમાં જોડાયેલા હોય છે. તેમાં પણ $14$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તેવી જ રીતે,$4n + 2 = 14$ થી $n = 3$ મળે છે. $n$ પૂર્ણાંક હોવાથી,$Phenanthrene$ પણ એરોમેટિક છે.

(N/A) એરોમેટિક આયનોએ હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરવું આવશ્યક છે,જે જણાવે છે કે $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સમતલીય,ચક્રીય,સંયુગ્મિત સિસ્ટમ એરોમેટિક હોય છે.
$1$. ઋણ આયન: સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઇલ એનાયન $(C_5H_5^-)$. તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
$2$. ધન આયન: સાયક્લોહેપ્ટાટ્રાયનાઇલ કેટાયન $(C_7H_7^+)$,જેને ટ્રોપિલિયમ આયન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.

(B) કોઈપણ સંયોજન એરોમેટિક હોવા માટે,તેણે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરવું આવશ્યક છે,જે જણાવે છે કે સંયોજનમાં $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(0, 1, 2, \dots)$.
પાંચ સભ્યોની રીંગમાં,એરોમેટિકતા પ્રાપ્ત કરવા માટે,સિસ્ટમમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ હોવા જોઈએ.
સાયક્લોપેન્ટાડાઈનમાં $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે અને તે એરોમેટિક નથી.
સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન $(C_5H_5^-)$ માં $2$ દ્વિબંધ ($4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન) અને $sp^3$ કાર્બન પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે સંસ્પંદનમાં ભાગ લે છે,આમ કુલ $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડે છે. આ તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
તેથી,સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન એ સાચું એરોમેટિક સંયોજન છે.

(B) $Tropylium$ $cation$ $(C_7H_7^+)$ એ એક જાણીતું એરોમેટિક સંયોજન છે જે સાત-સભ્યની કાર્બન રીંગ ધરાવે છે.
$Huckel$ ના નિયમ મુજબ,તે સમતલીય,ચક્રીય છે અને $(4n+2)$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે (જ્યાં $n=1$,કુલ $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન),જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.

(A) જ્યારે $n$-હેક્ઝેનને $V_2O_5$,$Cr_2O_3$ અથવા $Mo_2O_3$ જેવા ઉદ્દીપકોની હાજરીમાં $773 \ K$ તાપમાને અને $10-20 \ atm$ દબાણે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ચક્રીયકરણ અને હાઈડ્રોજન દૂર થવાની પ્રક્રિયા દ્વારા બેન્ઝીન બનાવે છે. આ પ્રક્રિયાને એરોમેટાઈઝેશન અથવા રિફોર્મિંગ કહેવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા: $CH_3(CH_2)_4CH_3 \xrightarrow{Cr_2O_3/V_2O_5/Mo_2O_3, 773 \ K, 10-20 \ atm} C_6H_6 + 4H_2$.

(A) બેન્ઝીનનું નાઈટ્રેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
બેન્ઝીન સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ અને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2SO_4)$ ના મિશ્રણ સાથે $50-60 \ ^\circ C$ તાપમાને પ્રક્રિયા કરે છે.
પ્રક્રિયા: $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{conc. H_2SO_4, 50-60 \ ^\circ C} C_6H_5NO_2 + H_2O$.
અહીં,$H_2SO_4$ એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી $NO_2^+$ (નાઈટ્રોનિયમ આયન) ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(N/A) બેન્ઝીનનું નાઈટ્રેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. આ ક્રિયાવિધિ ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓમાં થાય છે:
$1$. ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીનું નિર્માણ: સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી નાઈટ્રોનિયમ આયન $(NO_2^+)$ ઉત્પન્ન થાય છે,જે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી તરીકે કાર્ય કરે છે.
$HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightarrow NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$
$2$. કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી (એરેનિયમ આયન) નું નિર્માણ: ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી $(NO_2^+)$ બેન્ઝીન વલય પર હુમલો કરે છે અને સંસ્પદન-સ્થાયી કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જેને સિગ્મા સંકિર્ણ અથવા એરેનિયમ આયન કહેવાય છે.
$3$. પ્રોટોનનું દૂર થવું: બેઇઝ $(HSO_4^-)$ એરેનિયમ આયનના $sp^3$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરથી પ્રોટોન દૂર કરે છે,જેથી વલયની એરોમેટિકતા પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને નાઈટ્રોબેન્ઝીન બને છે.

(N/A) $\sigma$-કોમ્પ્લેક્સ (જેને એરેનિયમ આયન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) ત્યારે બને છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $(E^+)$ બેન્ઝીન વલય પર હુમલો કરે છે.
$1$. સંસ્પંદન રચનાઓ: ધન વીજભાર ઇલેક્ટ્રોફિલિક હુમલાના સ્થાનની સાપેક્ષમાં ઓર્થો અને પેરા સ્થાન પર વિસ્થાપિત (delocalized) થાય છે. ત્રણ સંસ્પંદન રચનાઓ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ ધન વીજભાર ઓર્થો સ્થાન પર છે.
(ii) ધન વીજભાર પેરા સ્થાન પર છે.
(iii) ધન વીજભાર બીજા ઓર્થો સ્થાન પર છે.
$2$. સ્થિરતા: $\sigma$-કોમ્પ્લેક્સ સંસ્પંદન દ્વારા સ્થિર થાય છે,જે ધન વીજભારને વલયના કાર્બન પર ફેલાવે છે. જોકે,$\sigma$-કોમ્પ્લેક્સ બનતી વખતે બેન્ઝીન વલયની એરોમેટિકતા ગુમાવાય છે,જે તેને ઉચ્ચ ઉર્જા ધરાવતું મધ્યવર્તી સંયોજન બનાવે છે. બેન્ઝીન વલયની સંસ્પંદન ઉર્જા,$\sigma$-કોમ્પ્લેક્સમાં ધન વીજભારના વિસ્થાપન દ્વારા મળતી સ્થિરતા ઉર્જા કરતા ઘણી વધારે હોય છે.

(N/A) બેન્ઝિનમાંથી $m$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝિનનું નિર્માણ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન (નાઈટ્રેશન) ના બે તબક્કાઓમાં થાય છે:
$1$. પ્રથમ,બેન્ઝિન $323-333 \ K$ તાપમાને સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણ સાથે પ્રક્રિયા કરીને નાઈટ્રોબેન્ઝિન બનાવે છે: $C_6H_6 + HNO_3 \xrightarrow{conc. H_2SO_4} C_6H_5NO_2 + H_2O$.
$2$. બીજા તબક્કામાં,નાઈટ્રોબેન્ઝિનનું ધૂમ્રાયમાન $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ નો ઉપયોગ કરીને $373 \ K$ તાપમાને વધુ નાઈટ્રેશન કરવામાં આવે છે. $-NO_2$ સમૂહ મેટા-નિર્દેશક હોવાથી,બીજો નાઈટ્રો સમૂહ મેટા-સ્થાન પર જોડાય છે: $C_6H_5NO_2 + HNO_3 \xrightarrow{conc. H_2SO_4, 373 \ K} C_6H_4(NO_2)_2 + H_2O$.

(N/A) પોલિન્યુક્લિયર હાઇડ્રોકાર્બન તમાકુ,કોલસો અને પેટ્રોલિયમ જેવા કાર્બનિક પદાર્થોના અપૂર્ણ દહનથી બને છે.
જ્યારે આ સંયોજનો માનવ શરીરમાં પ્રવેશ કરે છે,ત્યારે તેઓ વિવિધ ચયાપચયની જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે.
આ ચયાપચયના ઉત્પાદનો $DNA$ સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને તેને નુકસાન પહોંચાડે છે,જે પરિવર્તનો (mutations) તરફ દોરી જાય છે અને કેન્સરનું કારણ બને છે.

(N/A) કેટલાક પોલીસાયક્લિક એરોમેટિક હાઈડ્રોકાર્બન $(PAHs)$ કેન્સરકારક તરીકે જાણીતા છે. આ પદાર્થો તમાકુ,કોલસો અને પેટ્રોલિયમ જેવા કાર્બનિક પદાર્થોના અપૂર્ણ દહનથી બને છે. તેના ઉદાહરણો નીચે મુજબ છે:
$1$. $1,2$-બેન્ઝએન્થ્રાસીન
$2$. $1,2,5,6$-ડાયબેન્ઝએન્થ્રાસીન
$3$. $3$-મિથાઈલકોલેન્થ્રીન
$4$. $1,2$-બેન્ઝપાયરીન
$5$. $9,10$-ડાયમિથાઈલ-$1,2$-બેન્ઝએન્થ્રાસીન

(A) $(i) \ C_6H_5^{\bullet} + H-Br \rightarrow C_6H_6 + Br^{\bullet}$ (વધુ સ્થાયી)
$(ii) \ C_6H_5^{\bullet} + H-Br \rightarrow C_6H_5Br + H^{\bullet}$ (ઓછા સ્થાયી)
પ્રક્રિયા $(i)$ માં $Br$ મુક્ત મૂલક બની શકે છે અને પ્રક્રિયા $(ii)$ થતી નથી.

(N/A) $C_8H_{10}$ આણ્વીય સૂત્ર ધરાવતા એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બનના ચાર સમઘટકો છે:
$1$. $o$-ઝાયલીન ($1$,$2$-ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન)
$2$. $m$-ઝાયલીન ($1$,$3$-ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન)
$3$. $p$-ઝાયલીન ($1$,$4$-ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન)
$4$. ઈથાઈલબેન્ઝીન

(A) હા,ત્રણેય રચનાઓ $(a)$,$(b)$,અને $(c)$ એ $Benzene$ $(C_6H_6)$ દર્શાવે છે.
રચના $(a)$ અને $(b)$ એ $Benzene$ ના બે કેક્યુલે (Kekulé) સંસ્પંદન બંધારણો છે,જે એકાંતરે દ્વિબંધ દર્શાવે છે.
રચના $(c)$ એ $Benzene$ નું સંસ્પંદન સંકર (resonance hybrid) દર્શાવે છે,જેમાં ષટ્કોણની અંદરનું વર્તુળ સમગ્ર વલય પર $\pi$-ઇલેક્ટ્રોનના વિસ્થાનિકરણને સૂચવે છે.

(A) બેન્ઝીનમાં,તમામ કાર્બન પરમાણુઓ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે. નાઈટ્રેશનમાં $\sigma$-કોમ્પ્લેક્સ (એરેનિયમ આયન) ના નિર્માણ દરમિયાન,ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $(NO_2^+)$ એક કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરે છે. આ કાર્બન પરમાણુ આવતા ગ્રુપને સમાવવા માટે તેનું સંકરણ $sp^2$ થી $sp^3$ માં બદલે છે,જ્યારે બાકીના પાંચ કાર્બન પરમાણુઓ તેમનું $sp^2$ સંકરણ જાળવી રાખે છે.

(N/A) બેન્ઝીન તેના વિસ્થાનિકૃત $\pi$-ઈલેક્ટ્રોનને કારણે લાક્ષણિક એરોમેટિક સ્થિરતા ધરાવે છે.
નાઈટ્રેશનની પ્રક્રિયા શરૂ કરવા માટે,સ્થિર $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન વાદળ પર હુમલો કરવા માટે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી (electrophile) ની જરૂર હોય છે.
માત્ર $HNO_3$ બેન્ઝીનની રેઝોનન્સ ઉર્જાને દૂર કરવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી $(NO_2^+)$ ઉત્પન્ન કરતું નથી.
તેથી,પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી $NO_2^+$ ઉત્પન્ન કરવા માટે સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(A) જે સમૂહો સંસ્પંદન ($+R$ અથવા $+M$ અસર) દ્વારા બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,તેમને સક્રિયકારક સમૂહો કહેવામાં આવે છે.
આપેલા સમૂહોમાંથી,$-OH$,$-NH_2$ અને $-NHCOCH_3$ સક્રિયકારક સમૂહો છે કારણ કે તેઓ તેમના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વારા વલયને ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા આપે છે.
તેથી,સક્રિયકારક સમૂહો છે: $-OH, -NH_2, -NHCOCH_3$.

(A) $E^{+}$ સાથેની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ઉતરતો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_5NH_2 > C_6H_5NHCOCH_3 > C_6H_6 > C_6H_5SO_3H$

(A) $m-$દિશાસૂચક સમૂહો (મેટા-ડાયરેક્ટિંગ ગ્રુપ્સ) એવા છે જે બેન્ઝીન વલયમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે.
આ સમૂહો છે: $-NO_2, -COOH, -SO_3H, -COCH_3$.
બાકીના સમૂહો $(-OH, -O^{-}, -CH_3, -Cl, -NHCOCH_3, -Br)$ ઓર્થો/પેરા-દિશાસૂચક સમૂહો છે.

(N/A) ના,બધા જ $ortho$ અને $para$ નિર્દેશક સમૂહો સક્રિયકારકો નથી. જ્યારે મોટાભાગના $ortho$ અને $para$ નિર્દેશક સમૂહો (જેમ કે $-OH, -NH_2, -CH_3$) સક્રિયકારક સમૂહો છે,હેલોજન પરમાણુઓ $(X = F, Cl, Br, I)$ $ortho$ અને $para$ નિર્દેશક હોવા છતાં તેમની પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે નિષ્ક્રિયકારક (deactivating) સમૂહો તરીકે વર્તે છે.

(A) $o$-ઝાયલીનની નિર્જલીય $AlCl_3$ ની હાજરીમાં સક્સિનિક એનહાઇડ્રાઇડ સાથેની પ્રક્રિયા ફ્રીડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન પ્રક્રિયા છે. ઇલેક્ટ્રોફાઇલ બેન્ઝીન વલયના વધુ ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ સ્થાન પર હુમલો કરે છે. $o$-ઝાયલીન માટે,એક મિથાઈલ ગ્રુપની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન સૌથી વધુ સક્રિય છે,જે નીપજ $A$ તરીકે $4-(3,4-\text{dimethylphenyl})-4-\text{oxobutanoic acid}$ બનાવે છે.
ત્યારબાદ,ક્લેમેન્સન રિડક્શન $(Zn-Hg/HCl)$ કીટોન ગ્રુપનું મિથાઈલીન ગ્રુપમાં રિડક્શન કરે છે,જે $4-(3,4-\text{dimethylphenyl})butanoic acid$ બનાવે છે.
અંતે,$H_3PO_4$ સાથેની પ્રક્રિયા આંતર-આણ્વીય ચક્રીયકરણ (ફ્રીડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન) દ્વારા ચક્રીય કીટોન,$6,7-\text{dimethyl}-3,4-\text{dihydronaphthalen}-1(2H)-\text{one}$ ને નીપજ $B$ તરીકે બનાવે છે.

(C) ઇલેક્ટ્રોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયાની પ્રતિક્રિયાશીલતા એરોમેટિક રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ તેને ઘટાડે છે.
$(a)$ ટોલ્યુઈન $(-CH_3)$: $+I$ અને હાયપરકોન્જુગેશન અસર (સક્રિય).
$(b)$ એનિસોલ $(-OCH_3)$: $+M$ અસર ખૂબ જ મજબૂત છે (ખૂબ જ સક્રિય).
$(c)$ ક્લોરોબેન્ઝીન $(-Cl)$: $-I$ અસર $+M$ અસર કરતા પ્રબળ છે (નિષ્ક્રિય).
$(d)$ બેન્ઝાલ્ડિહાઇડ $(-CHO)$: $-M$ અને $-I$ અસરો (ખૂબ જ નિષ્ક્રિય).
સક્રિયતાનો ક્રમ છે: એનિસોલ $(b)$ > ટોલ્યુઈન $(a)$ > ક્લોરોબેન્ઝીન $(c)$ > બેન્ઝાલ્ડિહાઇડ $(d)$.
તેથી,સાચો ક્રમ $b > a > c > d$ છે.

(B) એરોમેટિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન,સમતલીય,ચક્રીય,સંયુગ્મિત) નો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$A$. હેપ્ટાફુલવીન: તે નોન-એરોમેટિક છે કારણ કે તે સંપૂર્ણ રીતે સંયુગ્મિત નથી જે સમગ્ર વલય પ્રણાલી માટે $4n+2$ નિયમનું પાલન કરે.
$B$. બેન્ઝીન: તે એરોમેટિક છે ($6$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન,$n=1$,સમતલીય,ચક્રીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત).
$C$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ એનાયન: તે એરોમેટિક છે ($6$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન,$n=1$,સમતલીય,ચક્રીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત).
$D$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન: તે એન્ટી-એરોમેટિક છે ($4$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન,$n=1$,સમતલીય,ચક્રીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત).
તેથી,સંયોજનો $B$ અને $C$ એરોમેટિક છે.

(A) કોઈપણ સંયોજન એરોમેટિક હોવા માટે,તેણે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરવું આવશ્યક છે: તે ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત (conjugated) હોવું જોઈએ અને તેમાં $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
$A$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ એનાયન $(C_5H_5^-)$ માં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે (બે દ્વિબંધમાંથી ચાર અને ઋણ વીજભારિત કાર્બન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મમાંથી બે). તે ચક્રીય,સમતલીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે. તેથી,તે એરોમેટિક છે.
$B$. સાયક્લોપેન્ટાડાયન સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી કારણ કે તેમાં એક $sp^3$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ છે.
$C$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ ડાયએનાયનમાં $8 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે $4n$ નિયમનું પાલન કરે છે,તેથી તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
$D$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયનમાં $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે $4n$ નિયમનું પાલન કરે છે,તેથી તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
તેથી,સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ એનાયન એ એરોમેટિક સંયોજન છે.

(D) પગલું $1$: $NaNH_{2}$ સાથે $CH_{3}-CH=CHBr$ નું ડીહાઈડ્રોહેલોજિનેશન $HBr$ દૂર કરીને પ્રોપાઈન $(CH_{3}-C \equiv CH)$ બનાવે છે.
પગલું $2$: $873 \text{ K}$ તાપમાને લાલ ગરમ લોખંડની નળીની હાજરીમાં $3$ મોલ પ્રોપાઈનનું ચક્રીય પોલિમરાઈઝેશન $1,3,5$-ટ્રાયમિથાઈલબેન્ઝિન (મેસિટિલીન) આપે છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $A$ એ $1,3,5$-ટ્રાયમિથાઈલબેન્ઝિન છે.

(A) સંયોજનની એરોમેટિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે હ્યુકેલના નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ,જે જણાવે છે કે $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સમતલીય,ચક્રીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત સિસ્ટમ એરોમેટિક છે,જ્યારે $4n \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સિસ્ટમ એન્ટી-એરોમેટિક છે. નોન-એરોમેટિક સંયોજનો તે છે જે આ શરતોને સંતોષતા નથી (દા.ત.,તેઓ સમતલીય અથવા સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત ન હોઈ શકે).
$1$. સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન: તેમાં $8 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે. તે સમતલીય નથી (તે એન્ટી-એરોમેટિકતા ટાળવા માટે ટબ-આકારનું બંધારણ અપનાવે છે),જે તેને નોન-એરોમેટિક બનાવે છે.
$2$. ફ્યુરાન: તે $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (ઓક્સિજન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સહિત) ધરાવતી ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત સિસ્ટમ છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
$3$. સાયક્લોબ્યુટાડાઈન ડાયકેશન: તેમાં $2 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=0)$ છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
$4$. એન્થ્રાસીન: તે $14 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું પોલીસાયક્લિક એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બન છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
તેથી,સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન નોન-એરોમેટિક છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં એસિડ ઉદ્દીપક $(H_2SO_4)$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીનનું આલ્કીન $CH_3-CH(NO_2)-CH=CH_2$ સાથે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા થાય છે.
$1$. એસિડ આલ્કીનનું પ્રોટોનેશન કરીને કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે.
$2$. સૌથી સ્થાયી કાર્બોકેટાયન રચાય છે,જે $NO_2$ સમૂહની બાજુના કાર્બન પર દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન છે.
$3$. બેન્ઝીન ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વર્તે છે અને કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને અંતિમ નીપજ $2-nitro-3-phenylbutane$ બનાવે છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે:
$1$. ક્લેમેન્સન રિડક્શન: $Zn-Hg/HCl$ નો ઉપયોગ કરીને કીટોન સમૂહ $(C=O)$ નું મિથિલીન સમૂહ $(-CH_2-)$ માં રિડક્શન થાય છે.
$2$. ડીહાઇડ્રોસાયકલાઇઝેશન (એરોમેટાઇઝેશન): આલ્કેનને $773 \ K$ તાપમાને અને $10-20 \ atm$ દબાણે $Cr_2O_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરાવતા તે એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બન બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયાના અંતે મુખ્ય નીપજ તરીકે ઇથાઇલબેન્ઝિન મળે છે.

(C) કોઈ સંયોજન એરોમેટિક છે કે નહીં તે નક્કી કરવા માટે,તેણે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરવું આવશ્યક છે: તે ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોવું જોઈએ અને તેમાં $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
$A$. સાયક્લોહેપ્ટાટ્રાયેનાઈલ એનાયન: તેમાં $8 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે (એન્ટી-એરોમેટિક) અથવા તે અસમતલીય છે.
$B$. સાયક્લોપેન્ટાડાયેનાઈલ એનાયન: તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n=1)$ છે,તે ચક્રીય,સમતલીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે. તે એરોમેટિક છે.
$C$. સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાઈન: તેમાં $8 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ($4n$ સિસ્ટમ) છે. તે એન્ટી-એરોમેટિકતા ટાળવા માટે અસમતલીય (ટબ આકારનું) છે,જે તેને નોન-એરોમેટિક બનાવે છે.
$D$. ફિનોલ: તે બેન્ઝીનનું વ્યુત્પન્ન છે,જે એરોમેટિક છે.
આમ,સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાઈન એ નોન-એરોમેટિક સંયોજનનું ઉદાહરણ છે.

(A) $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીન અને સક્સિનિક એનહાઇડ્રાઇડ વચ્ચેની પ્રક્રિયા ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં નીપજ $A$ તરીકે $4$-ઓક્સો-$4$-ફિનાઈલબ્યુટેનોઈક એસિડ $(Ph-CO-CH_2-CH_2-COOH)$ મળે છે.
ત્યારબાદ $Zn-Hg/HCl$ સાથેની પ્રક્રિયા ક્લેમેન્સન રિડક્શન છે,જે કાર્બોનિલ સમૂહ $(C=O)$ નું મિથિલીન સમૂહ $(-CH_2-)$ માં રિડક્શન કરે છે.
તેથી,નીપજ $B$ એ $4$-ફિનાઈલબ્યુટેનોઈક એસિડ $(Ph-CH_2-CH_2-CH_2-COOH)$ છે.

(D) એરોમેટિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન સમતલીય ચક્રીય સિસ્ટમમાં) નો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
$1$. એસેનાપ્થીન: તેમાં ચક્રીય સંયુગ્મિત સિસ્ટમમાં $10$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
$2$. સાયક્લોબ્યુટાડાઈન: તેમાં ચક્રીય સંયુગ્મિત સિસ્ટમમાં $4$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન છે,જે તેને એન્ટી-એરોમેટિક બનાવે છે.
$3$. $1$-મિથાઈલસાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ કેટાયન: તેમાં વલયમાં $4$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન છે,જે તેને એન્ટી-એરોમેટિક બનાવે છે.
$4$. સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન: તેમાં ચક્રીય સંયુગ્મિત સિસ્ટમમાં $6$ $\pi$ ઈલેક્ટ્રોન છે,જે તેને એરોમેટિક બનાવે છે.
નોંધ: $1$ અને $4$ બંને એરોમેટિક છે. આ ચોક્કસ પ્રશ્ન માટેના પ્રમાણભૂત વિકલ્પોના આધારે,સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન એ એરોમેટિક આયનનું સૌથી ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.