Aromatic hydrocarbon Questions in Gujarati

(D) નિર્જળ $AlCl_3$ (અથવા $CuCl$) ની હાજરીમાં બેન્ઝીનની $CO$ અને $HCl$ સાથેની પ્રક્રિયાને $Gattermann-Koch$ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ બેન્ઝીન વલયમાં ફોર્મિલ ગ્રુપ $(-CHO)$ દાખલ કરવા માટે થાય છે.
સમગ્ર પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_6 + CO + HCl \xrightarrow{anhydrous \ AlCl_3 / CuCl} C_6H_5CHO$.
તેથી,મળતી નીપજ બેન્ઝાલ્ડિહાઈડ છે.

(C) ઈથાઈલબેન્ઝીનનું બંધારણ $C_6H_5-CH_2-CH_3$ છે.
બેન્ઝીલિક હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ એવા હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ છે જે બેન્ઝીન રિંગ સાથે સીધા જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા હોય છે.
ઈથાઈલબેન્ઝીનમાં,બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલ ઈથાઈલ ગ્રુપનો કાર્બન પરમાણુ એ બેન્ઝીલિક કાર્બન છે.
આ કાર્બન બે હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે.
તેથી,બેન્ઝીલિક હાઈડ્રોજન પરમાણુઓની સંખ્યા $2$ છે.

(A) ઊંચા તાપમાન અને ઊંચા દબાણે નિકલ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં બેન્ઝીનની હાઈડ્રોજન સાથેની પ્રક્રિયા એ ઉદ્દીપકીય હાઈડ્રોજનેશન પ્રક્રિયા છે.
બેન્ઝીન એક એરોમેટિક સંયોજન છે,અને તેના ત્રણ દ્વિબંધોનું હાઈડ્રોજનેશન સંતૃપ્ત છ-સભ્યવાળી રીંગ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, \Delta, P} C_6H_{12}$
અહીં,$C_6H_6$ બેન્ઝીન છે અને $C_6H_{12}$ સાયક્લોહેક્ઝેન છે.
તેથી,નીપજ $(A)$ સાયક્લોહેક્ઝેન છે.

(D) બેન્ઝીનનું ઉદ્દીપકીય ઓક્સિડેશન એ મેલિક એનહાઇડ્રાઇડ બનાવવા માટેની ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા છે.
જ્યારે બેન્ઝીન વરાળ અને ઓક્સિજનના મિશ્રણને $775\, K$ તાપમાને $V_2O_5$ ઉદ્દીપક પરથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે બેન્ઝીનનું નિયંત્રિત ઓક્સિડેશન થઈને મેલિક એનહાઇડ્રાઇડ બને છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $2C_6H_6 + 9O_2 \xrightarrow{V_2O_5, 775\, K} 2C_4H_2O_3 + 4CO_2 + 4H_2O$.

(D) આપેલ અણુ પાયરોલ છે.
પાયરોલમાં બે દ્વિબંધ છે,જે $2 \times 2 = 4$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે.
નાઇટ્રોજન પરમાણુ પાસે ઇલેક્ટ્રોનની એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) છે જે વલયને એરોમેટિક બનાવવા માટે સંસ્પંદનમાં ભાગ લે છે.
આમ,નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ પણ $2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે.
કુલ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા = $4$ (દ્વિબંધમાંથી) + $2$ (અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મમાંથી) = $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન.

(B) 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.
$A$. થાયોફીન: ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત અને $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. તે એરોમેટિક છે.
$B$. $1,3$-સાયક્લોહેક્સાડાયીન: તે ચક્રીય અને સમતલીય છે,પરંતુ તે સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી ($sp^3$ કાર્બન સંયુગ્મનને અટકાવે છે). તેમાં $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે. તે એરોમેટિક નથી.
$C$. ટ્રોપિલિયમ આયન: ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત અને $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. તે એરોમેટિક છે.
$D$. ફ્યુરાન: ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત અને $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. તે એરોમેટિક છે.
તેથી,$1,3$-સાયક્લોહેક્સાડાયીન એરોમેટિક સંયોજન નથી.

(B) સલ્ફોનેશન એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયાનો દર બેન્ઝિન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. આલ્કાઇલ ગ્રુપ એ ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ ($+I$ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશન) છે જે રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેનાથી તે ઇલેક્ટ્રોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન માટે વધુ સક્રિય બને છે.
આલ્કાઇલ ગ્રુપની સક્રિય કરવાની ક્ષમતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: $CH_3- > CH_3CH_2- > (CH_3)_2CH- > (CH_3)_3C-$.
આનું કારણ એ છે કે પ્રાથમિક આલ્કાઇલ ગ્રુપ (મિથાઇલ) માં સૌથી અસરકારક હાઇપરકોન્જુગેશન હોય છે અને તૃતીયક આલ્કાઇલ ગ્રુપ (tert-બ્યુટાઇલ) ની સરખામણીમાં અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ઓછો હોય છે. તેથી,ટોલ્યુઈન $(CH_3-C_6H_5)$ સૌથી ઝડપી દરે સલ્ફોનેશન પ્રક્રિયા આપશે.

(A) સલ્ફોનેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયાનો દર એરોમેટિક વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ (જેમ કે આલ્કાઈલ ગ્રુપ) વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જે તેને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રત્યે વધુ સક્રિય બનાવે છે.
$m$-ઝાયલીનમાં $1$ અને $3$ સ્થાન પર બે મિથાઈલ ગ્રુપ હોય છે. આ ગ્રુપ એકબીજાની સાપેક્ષમાં મેટા-નિર્દેશક છે અને $4$-સ્થાન પર વલયની સક્રિયતા વધારે છે.
$m$-ઝાયલીનમાં,બે મિથાઈલ ગ્રુપ ટોલ્યુઈન (એક મિથાઈલ ગ્રુપ) અને $o$-/$p$-ઝાયલીન કરતા વધુ પ્રેરક અસર અને હાયપરકોન્જુગેશન આપે છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $m$-ઝાયલીન સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(D) સલ્ફોનેશન એ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયાનો દર બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ સમૂહો ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે અને તેથી પ્રક્રિયાનો દર વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ સમૂહો ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે અને પ્રક્રિયાનો દર ઘટાડે છે.
$1$. $C_6H_5NO_2$: $-NO_2$ સમૂહ એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ સમૂહ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે,જે બેન્ઝીન વલયને સક્રિયતા ઘટાડે છે.
$2$. $C_6H_5CH_2NO_2$: $-CH_2NO_2$ સમૂહ $-NO_2$ સમૂહની $-I$ અસરને કારણે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ છે,જે વલયની સક્રિયતા ઘટાડે છે.
$3$. $C_6H_5CH_2CH_2NO_2$: $-CH_2CH_2NO_2$ સમૂહ પણ $-NO_2$ સમૂહની $-I$ અસરને કારણે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ છે,પરંતુ આ અસર અગાઉના કિસ્સાઓ કરતા નબળી છે કારણ કે $-NO_2$ સમૂહ વલયથી દૂર છે.
$4$. $C_6H_6$ (બેન્ઝીન): બેન્ઝીન સાથે કોઈ વિસ્થાપિત સમૂહ જોડાયેલ નથી. અન્ય વિસ્થાપિત બેન્ઝીન કે જેમાં વિસ્થાપિત સમૂહો ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ છે તેની સરખામણીમાં,બેન્ઝીન વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે હોય છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $C_6H_6$ નું સલ્ફોનેશન સૌથી ઝડપી દરે થાય છે.

(C) ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન (ઝાયલીન) નું નાઈટ્રેશન અણુની સંમિતિ અને બે મિથાઈલ સમૂહોની નિર્દેશક અસર પર આધાર રાખે છે.
$1$. $1,2-$ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન ($o-$ઝાયલીન): બે મિથાઈલ સમૂહો $1$ અને $2$ સ્થાન પર છે. નાઈટ્રેશન $3$ અથવા $4$ સ્થાન પર થઈ શકે છે,જે બે અલગ આઈસોમર બનાવે છે.
$2$. $1,3-$ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન ($m-$ઝાયલીન): મિથાઈલ સમૂહો $1$ અને $3$ સ્થાન પર છે. નાઈટ્રેશન $2, 4,$ અથવા $5$ સ્થાન પર થઈ શકે છે,જે ઘણા આઈસોમર બનાવે છે.
$3$. $1,4-$ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન ($p-$ઝાયલીન): મિથાઈલ સમૂહો $1$ અને $4$ સ્થાન પર છે. $p-$ઝાયલીન અણુની ઉચ્ચ સંમિતિને કારણે,ચારેય ઉપલબ્ધ રિંગ સ્થાન ($2, 3, 5,$ અને $6$) સમાન છે. તેથી,કોઈપણ સ્થાન પર નાઈટ્રેશન કરવાથી માત્ર એક જ નીપજ,$2-$નાઈટ્રો-$1,4-$ડાયમિથાઈલબેન્ઝીન મળે છે.

(B) $p$-મિથોક્સિટોલ્યુઈનમાં બેન્ઝીન વલય પર બે વિસ્થાપકો છે: મિથાઈલ સમૂહ $(-CH_3)$ અને મિથોક્સી સમૂહ $(-OCH_3)$.
બંને સમૂહો ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે.
મિથોક્સી સમૂહ $(-OCH_3)$ એ મિથાઈલ સમૂહ $(-CH_3)$ કરતા વધુ સક્રિયકારક છે,જે ઓક્સિજનના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મની રેઝોનન્સ અસર ($+R$ અસર) ને કારણે છે.
તેથી,ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન (નાઈટ્રેશન) $-OCH_3$ સમૂહ દ્વારા નિર્દેશિત થશે.
$-OCH_3$ સમૂહની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન $2$ અને $6$ છે,જે મિથાઈલ સમૂહની સાપેક્ષમાં પણ ઓર્થો છે.
બંને ઓર્થો સ્થાન સમાન હોવાથી,નાઈટ્રેશન આમાંથી કોઈ એક સ્થાન પર થાય છે અને $2$-નાઈટ્રો-$4$-મિથોક્સિટોલ્યુઈન બનાવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,વિકલ્પ $B$ માં દર્શાવેલ બંધારણ મિથોક્સી સમૂહની સાપેક્ષમાં ઓર્થો નાઈટ્રેશન દર્શાવે છે.

(A) નાઈટ્રેશન પર બનતા આઈસોમર્સની સંખ્યા બેન્ઝિન રિંગમાં ઈલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન માટે ઉપલબ્ધ બિન-સમાન સ્થાનોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.
$o$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન ($1,2$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન) માટે,નાઈટ્રેશન માટે $3$ બિન-સમાન સ્થાનો ઉપલબ્ધ છે,જે $3$ આઈસોમર્સ આપે છે.
$m$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન ($1,3$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન) માટે,$4$ બિન-સમાન સ્થાનો ઉપલબ્ધ છે,જે $4$ આઈસોમર્સ આપે છે.
$p$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન ($1,4$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન) માટે,માત્ર $1$ બિન-સમાન સ્થાન ઉપલબ્ધ છે,જે $1$ આઈસોમર આપે છે.
પ્રશ્નમાં જણાવ્યા મુજબ $3$ આઈસોમર્સ પ્રાપ્ત થયા હોવાથી,મૂળ સંયોજન $o$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝિન હોવું જોઈએ.

(B) જ્યારે બેન્ઝીન વલય $(C_6H_6)$ માં બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓને બે વિસ્થાપકો (substituents) દ્વારા બદલવામાં આવે છે,ત્યારે વિસ્થાપકોના સાપેક્ષ સ્થાનના આધારે ત્રણ અલગ-અલગ સમઘટકો બને છે.
આ સ્થાનો નીચે મુજબ છે:
$1.$ ઓર્થો $(o-)$ સ્થાન: $1,2-$ વિસ્થાપન.
$2.$ મેટા $(m-)$ સ્થાન: $1,3-$ વિસ્થાપન.
$3.$ પેરા $(p-)$ સ્થાન: $1,4-$ વિસ્થાપન.
તેથી,બેન્ઝીનની $3$ શક્ય ડાયસબસ્ટીટ્યુટેડ નીપજો છે.

(B) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયામાં,પ્રતિક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે,જેને એરેનિયમ આયન અથવા સિગ્મા કોમ્પ્લેક્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
આ મધ્યવર્તીને આપેલી પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિમાં સ્પીસીઝ $(III)$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
આ મધ્યવર્તીના નિર્માણમાં બેન્ઝીન રિંગની એરોમેટિકતા ગુમાવવાનો સમાવેશ થાય છે,જે તેને પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થો અને અંતિમ ઉત્પાદનની તુલનામાં અત્યંત અસ્થિર અને ઉચ્ચ ઉર્જા ધરાવતી બનાવે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયા કોઓર્ડિનેટ ડાયાગ્રામમાં દર્શાવેલ સ્પીસીઝમાં એરેનિયમ આયન (સ્પીસીઝ $(III)$) ની એન્થાલ્પી (સ્થિતિ ઉર્જા) મહત્તમ હોય છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશનમાં,પ્રક્રિયાનો વેગ નક્કી કરતું પગલું એ એરોમેટિક રિંગ પર ઇલેક્ટ્રોફાઇલના હુમલા દ્વારા સિગ્મા કોમ્પ્લેક્સ (એરેનિયમ આયન) નું નિર્માણ છે.
કારણ કે પ્રક્રિયાના વેગ નક્કી કરતા પગલામાં $C-H$ (અથવા $C-D$ અથવા $C-T$) બંધ તૂટતો નથી,તેથી તેમાં કોઈ પ્રાથમિક ગતિજ આઇસોટોપ અસર જોવા મળતી નથી.
તેથી,બેન્ઝીન $(C_6H_6)$,હેક્સાડ્યુટેરોબેન્ઝીન $(C_6D_6)$,અને હેક્સાટ્રિટિયોબેન્ઝીન $(C_6T_6)$ માટે નાઈટ્રેશનના દર સમાન હોય છે.
આમ,$k_{C_6H_6} = k_{C_6D_6} = k_{C_6T_6}$.

(A) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશનમાં,સલ્ફોનેશન માટે દર-નિર્ધારક તબક્કો સિગ્મા કોમ્પ્લેક્સ મધ્યવર્તીમાંથી પ્રોટોન (અથવા ડ્યુટેરોન/ટ્રાઇટોન) દૂર કરવાનો છે.
પ્રાયમરી કાઇનેટિક આઇસોટોપ ઇફેક્ટને કારણે $C-H$ બંધ $C-D$ બંધ કરતા નબળો છે,અને $C-D$ બંધ $C-T$ બંધ કરતા નબળો છે,તેથી પ્રતિક્રિયાનો દર બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ માટે સૌથી ઝડપી અને ટ્રિટિએટેડ બેન્ઝીન $(C_6T_6)$ માટે સૌથી ધીમો હોય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $k_{C_6H_6} > k_{C_6D_6} > k_{C_6T_6}$ છે.

(B) જો કોઈ સંયોજન હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે તો તે એરોમેટિક છે: તે ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોવું જોઈએ અને તેમાં $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક $(0, 1, 2, ...)$ છે.
$1$. વિકલ્પ $A$: આ પાયરોલિયમ કેટાયન છે. તેમાં $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (બે દ્વિબંધમાંથી) છે. તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
$2$. વિકલ્પ $B$: આ ઇમિડાઝોલિયમ જેવો કેટાયન છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ધરાવતો નાઇટ્રોજન પરમાણુ એરોમેટિક સેક્સટેટમાં ભાગ લે છે. રીંગમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ($4$ બે દ્વિબંધમાંથી અને $2$ નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મમાંથી) છે. તે સમતલીય અને ચક્રીય છે. તેથી,તે એરોમેટિક છે.
$3$. વિકલ્પ $C$: આ પાયરીલિયમ જેવો કેટાયન છે. તે સંપૂર્ણ રીતે સંયુગ્મિત નથી જે સમગ્ર રીંગ સિસ્ટમ માટે $(4n+2)$ નિયમનું પાલન કરે.
$4$. વિકલ્પ $D$: સ્ટાયરીન એ બેન્ઝીનનું વ્યુત્પન્ન છે. જોકે બેન્ઝીન રીંગ એરોમેટિક છે,પરંતુ પ્રશ્ન સમગ્ર સંયોજન વિશે પૂછે છે. જોકે,આ ચોક્કસ વિકલ્પોના સંદર્ભમાં,ઇમિડાઝોલિયમ-પ્રકારનો કેટાયન $(B)$ એ હેટરોસાયક્લિક એરોમેટિક સિસ્ટમનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.

(C) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપનનો દર બેન્ઝીન રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ્સ (EDGs) ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે અને તેથી વિસ્થાપનનો દર વધારે છે.
આપેલા સંયોજનોમાં:
- સંયોજન $(IV)$ માં બે $-NH$ ગ્રુપ્સ છે,જે નાઇટ્રોજન પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની રેઝોનન્સ અસર ($+R$ અસર) ને કારણે મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ્સ છે.
- સંયોજન $(II)$ માં એક $-NH$ ગ્રુપ અને એક $-O$ ગ્રુપ છે. $-NH$ ગ્રુપ એ $-O$ ગ્રુપ કરતા વધુ મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન દાતા છે.
- સંયોજન $(I)$ માં બે $-O$ ગ્રુપ્સ છે,જે ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ છે પરંતુ $-NH$ ગ્રુપ્સ કરતા ઓછા અસરકારક છે.
- સંયોજન $(III)$ માં માત્ર આલ્કાઇલ ગ્રુપ્સ છે,જે ઇન્ડક્ટિવ અસર ($+I$ અસર) દ્વારા નબળા ઇલેક્ટ્રોન દાતા છે.
તેથી,ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ક્ષમતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: બે $-NH$ ગ્રુપ્સ $(IV)$ > એક $-NH$ અને એક $-O$ ગ્રુપ $(II)$ > બે $-O$ ગ્રુપ્સ $(I)$ > આલ્કાઇલ ગ્રુપ્સ $(III)$.
આમ,ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપનનો દર ઘટતા ક્રમમાં $IV > II > I > III$ છે.

(B) બેન્ઝીનના નાઈટ્રેશનમાં,$H_2SO_4$ પ્રબળ એસિડ તરીકે અને $HNO_3$ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
તેમની વચ્ચેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$H_2SO_4 + HO-NO_2 \rightleftharpoons H_2SO_4^- + H_2O^+-NO_2$
ત્યારબાદ $H_2O^+-NO_2$ પાણી ગુમાવીને નાઈટ્રોનિયમ આયન $(NO_2^+)$ બનાવે છે,જે ઇલેક્ટ્રોફાઇલ છે.

(A) આ પ્રક્રિયા વિસ્થાપિત બેન્ઝીન વલયનું ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન છે. પ્રક્રિયક $1,1,3$-ટ્રાયમિથાઈલઈન્ડેન છે. ઇલેક્ટ્રોફાઈલ $CH_3CO^+$ છે,જે $CH_3COCl$ અને $AlCl_3$ માંથી બને છે. વિસ્થાપન એવી જગ્યાએ થાય છે જે સૌથી વધુ સક્રિય હોય અને જ્યાં અવકાશી અવરોધ ઓછો હોય. આપેલ બંધારણમાં,બેન્ઝીન વલય પરના આલ્કાઈલ સમૂહની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે સૌથી અનુકૂળ છે. તેથી,એસિટાઈલ સમૂહ $tert$-બ્યુટાઈલ સમૂહની ઓર્થો સ્થિતિમાં જોડાય છે,જે વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ બંધારણને અનુરૂપ છે.

(B) શરૂઆતનો પદાર્થ $n$-હેક્ઝેન $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3)$ છે.
જ્યારે $n$-હેક્ઝેનને $Al_2O_3$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે (એરોમેટાઈઝેશન),ત્યારે તે બેન્ઝિન બનાવે છે.
પ્રક્રિયા: $C_6H_{14} \xrightarrow{Al_2O_3 / \Delta} C_6H_6$ (બેન્ઝિન).
આમ,$(A)$ બેન્ઝિન છે.
ત્યારબાદ,$AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝિનની $CH_3Cl$ સાથેની પ્રક્રિયા ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન છે.
પ્રક્રિયા: $C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5-CH_3$ (ટોલ્યુઈન).
જોકે,આપેલા વિકલ્પો જોતા,પ્રક્રિયા ક્રમ અથવા નીપજમાં વિસંગતતા જણાય છે. જો શરૂઆતનો પદાર્થ $n$-હેપ્ટેન હોય,તો તે ટોલ્યુઈન બનાવે છે,અને ત્યારબાદનું આલ્કાઈલેશન ઝાયલીન આપે છે. વિકલ્પો મુજબ,$p$-આઈસોમર ($1,4$-ડાયમિથાઈલબેન્ઝિન) મુખ્ય નીપજ તરીકે ગણી શકાય.

(B) ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન $(EAS)$ પ્રત્યે એરોમેટિક વલયની પ્રતિક્રિયાશીલતા તેના પર જોડાયેલા વિસ્થાપકોની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ પ્રતિક્રિયાશીલતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ તેને ઘટાડે છે.
$1$. વલય $A$ એ $-N(CH_3)-$ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલું છે,જે નાઇટ્રોજનના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની પ્રબળ $+M$ અસરને કારણે ખૂબ જ સક્રિય છે.
$2$. વલય $B$ એ આલ્કાઇલ ચેઇન સાથે જોડાયેલું છે,જે $+I$ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશનને કારણે નિર્બળ રીતે સક્રિય છે.
$3$. વલય $C$ એ કાર્બોનિલ ગ્રુપ $(-C=O)$ સાથે જોડાયેલું છે,જે $-M$ અને $-I$ અસરોને કારણે ખૂબ જ નિષ્ક્રિય છે.
$4$. વલય $D$ એ એસ્ટર ગ્રુપ $(-O-C=O-)$ ના ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલું છે,જે ઓક્સિજનના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની $+M$ અસરને કારણે મધ્યમ રીતે સક્રિય છે,જોકે તે $-I$ અસર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ખેંચનાર પણ છે.
આમ,પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $C < B < D < A$ છે.

(A) $EAS$ નો દર બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો દર વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો દર ઘટાડે છે.
$1$. $-CH_3$ ($C$ માં) એ ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહ છે ($+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન),જે વલયને સક્રિય કરે છે.
$2$. બેન્ઝીન $(D)$ માં કોઈ વિસ્થાપક નથી.
$3$. $-Cl$ ($B$ માં) તેના પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે નિષ્ક્રિય કરનાર સમૂહ છે.
$4$. $-NO_2$ ($A$ માં) તેની પ્રબળ $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે ખૂબ જ નિષ્ક્રિય કરનાર સમૂહ છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $C > D > B > A$ છે.

(A) સંયોજનની એરોમેટિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે હ્યુકેલના નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ,જે મુજબ સમતલીય,ચક્રીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત પ્રણાલી જેમાં $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોય તે એરોમેટિક હોય છે.
$A$. પાયરોલ કેટાયન $(C_4H_6N^+)$: નાઇટ્રોજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે કારણ કે તે ચાર પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે. તે $sp^2$ સંકરણ ધરાવતું ન હોવાથી,વલય સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી અને તેથી તે નોન-એરોમેટિક છે.
$B$. બેન્ઝીન $(C_6H_6)$: તે $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સમતલીય,ચક્રીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત પ્રણાલી છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
$C$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન $(C_5H_5^+)$: તે $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સમતલીય,ચક્રીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત પ્રણાલી છે,તેથી તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
$D$. સાયક્લોપ્રોપેનાઈલ કેટાયન $(C_3H_3^+)$: તે $2 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સમતલીય,ચક્રીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત પ્રણાલી છે,તેથી તે એરોમેટિક છે.
આમ,પાયરોલ કેટાયન નોન-એરોમેટિક છે.

(A) હ્યુકેલનો નિયમ જણાવે છે કે એરોમેટિક હોવા માટે,સમતલીય,ચક્રીય,સંયુગ્મિત સિસ્ટમમાં $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, ...)$.
આમ,સાચું પ્રતિનિધિત્વ $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રત્યેની સક્રિયતા બેન્ઝીન વલય પરની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
જે સમૂહો વલયમાં ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે તે ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેથી તે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રતિક્રિયા માટે વધુ સક્રિય બને છે.
$Anisole$ $(C_6H_5OCH_3)$ માં મિથોક્સી સમૂહ $(-OCH_3)$ હોય છે,જે રેઝોનન્સ અસર ($+R$ અસર) ને કારણે ઇલેક્ટ્રોન આપનાર પ્રબળ સમૂહ છે.
$Benzene$ માં કોઈ વિસ્થાપક નથી.
$Nitrobenzene$ $(C_6H_5NO_2)$ માં નાઈટ્રો સમૂહ $(-NO_2)$ હોય છે,જે ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક પ્રબળ સમૂહ છે ($-I$ અને $-R$ અસરો).
$Chlorobenzene$ $(C_6H_5Cl)$ માં ક્લોરિન પરમાણુ હોય છે,જે તેની પ્રબળ ઇન્ડક્ટિવ અસર ($-I$ અસર) ને કારણે નિષ્ક્રિય કરનાર છે,ભલે તેની રેઝોનન્સ દાન ($+R$ અસર) હોય.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાં $Anisole$ સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(A) બેન્ઝીન રીંગની ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રત્યેની સક્રિયતા રીંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. જે સમૂહો રીંગમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે (સક્રિયકર્તા સમૂહો) તે તેની સક્રિયતા વધારે છે,જ્યારે જે સમૂહો ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે (નિષ્ક્રિયકર્તા સમૂહો) તે તેની સક્રિયતા ઘટાડે છે.
$1$. ફિનોલમાં $-OH$ સમૂહ તેના $+M$ (મેસોમેરિક) અસરને કારણે મજબૂત સક્રિયકર્તા સમૂહ છે,જે બેન્ઝીન રીંગ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
$2$. ટોલ્યુઈનમાં $-CH_3$ સમૂહ $+I$ (પ્રેરક) અસર અને હાયપરકોન્જુગેશનને કારણે નિર્બળ સક્રિયકર્તા સમૂહ છે.
$3$. નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં $-NO_2$ સમૂહ તેની $-M$ અને $-I$ અસરોને કારણે મજબૂત નિષ્ક્રિયકર્તા સમૂહ છે.
$4$. બેન્ઝાલ્ડિહાઈડમાં $-CHO$ સમૂહ તેની $-M$ અને $-I$ અસરોને કારણે નિષ્ક્રિયકર્તા સમૂહ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં $-OH$ સમૂહ સૌથી મજબૂત સક્રિયકર્તા હોવાથી,ફિનોલ ઇલેક્ટ્રોફાઇલ પ્રત્યે સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(B) જો કોઈ સંયોજનની વલયમાં માત્ર કાર્બન પરમાણુઓ હોય તો તેને હોમોસાયક્લિક કહેવામાં આવે છે. જો તે હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) નું પાલન કરે અને સમતલીય/ચક્રીય હોય તો તે એરોમેટિક છે. જો તેમાં દ્વિબંધ કે ત્રિબંધ હોય તો તે અસંતૃપ્ત છે.
$A$. સાયક્લોહેક્સેન $(C_6H_{12})$ હોમોસાયક્લિક છે અને સંતૃપ્ત છે (કોઈ દ્વિબંધ નથી).
$B$. બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ હોમોસાયક્લિક છે (વલયમાં માત્ર કાર્બન પરમાણુઓ છે),એરોમેટિક છે ($6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન સાથે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે છે),અને અસંતૃપ્ત છે (ત્રણ દ્વિબંધ ધરાવે છે).
$C$. ટેટ્રાહાઇડ્રોપાયરાન એ હેટરોસાયક્લિક સંયોજન છે કારણ કે તેમાં વલયમાં ઓક્સિજન પરમાણુ હોય છે.
$D$. $1,3-$બ્યુટાડાયીન એ ખુલ્લી શૃંખલાવાળું (અચક્રીય) અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન છે,ચક્રીય સંયોજન નથી.
તેથી,સાચો જવાબ બેન્ઝીન છે.

(D) કોઈ સંયોજન એરોમેટિક છે કે નહીં તે નક્કી કરવા માટે,તેણે હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) નું પાલન કરવું જોઈએ,તે સમતલીય હોવું જોઈએ અને તેમાં સતત ચક્રીય સંયુગ્મન હોવું જોઈએ.
$1$. સાયક્લોબ્યુટાડાઈન: $4$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એન્ટી-એરોમેટિક).
$2$. સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન: $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$3$. એઝ્યુલીન: $10$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$4$. સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન: અસમતલીય,$8$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (નોન-એરોમેટિક).
$5$. સાયક્લોપ્રોપેનોન: $2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$6$. ફ્યુરાન: $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$7$. સાયક્લોબ્યુટીન: સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી (નોન-એરોમેટિક).
$8$. ફુલ્વીન વ્યુત્પન્ન: $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
એરોમેટિક સંયોજનો છે: સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન,એઝ્યુલીન,સાયક્લોપ્રોપેનોન,ફ્યુરાન અને ફુલ્વીન વ્યુત્પન્ન.
એરોમેટિક સ્પીસીઝની કુલ સંખ્યા = $5$.

(A) એરોમેટિક હોવા માટે,સંયોજને હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) નું પાલન કરવું જોઈએ,સમતલીય,ચક્રીય અને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોવું જોઈએ.
$(I)$ સાયક્લોપેન્ટાડાઈન: તે નોન-એરોમેટિક છે કારણ કે તેમાં એક $sp^3$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ છે.
$(II)$ સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન: તે નોન-એરોમેટિક (ટબ આકારનું,અસમતલીય) છે અને તેમાં $8$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે.
$(III)$ બોરાઝીન $(B_3N_3H_6)$: તે બેન્ઝીન સાથે આઈસોઈલેક્ટ્રોનિક છે,સમતલીય,ચક્રીય છે અને તેમાં $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે. તે એરોમેટિક છે.
$(IV)$ $1,4-$ડાયબોરાસાયક્લોહેક્ઝા$-2,5-$ડાઈન: તેમાં $4$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે અને તે એરોમેટિકતા માટે હ્યુકેલના નિયમને સંતોષતું નથી.
આમ,માત્ર રચના $(III)$ એરોમેટિક છે.
સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) બેન્ઝીનનું ઇથાઇલ ક્લોરાઇડ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન ઇથાઇલબેન્ઝીન આપે છે. આ સાચું છે.
$(b)$ બેન્ઝીનનું આઇસોપ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન આઇસોપ્રોપાઇલબેન્ઝીન (ક્યુમીન) આપે છે. આ સાચું છે.
$(c)$ $H^+$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીન સાથે પ્રોપીનનું ઇલેક્ટ્રોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયા આઇસોપ્રોપાઇલબેન્ઝીન આપે છે. આ સાચું છે.
$(d)$ $o$-ઝાયલીન ($1,2$-ડાયમિથાઇલબેન્ઝીન) નું ઓઝોનોલિસિસ ગ્લાયોક્સલ,મિથાઇલગ્લાયોક્સલ અને ડાયમિથાઇલગ્લાયોક્સલ આપે છે. આ સાચું છે.
તેથી,બધી આપેલી પ્રક્રિયાઓ સાચી રીતે જોડાયેલી છે.

(B) $6$ કે તેથી વધુ કાર્બન પરમાણુ ધરાવતા આલ્કેનને ઊંચા તાપમાને અને દબાણે $Al_2O_3$ પર આધારિત $Cr_2O_3$,$V_2O_5$ અથવા $Mo_2O_3$ જેવા ઉદ્દીપક સાથે ગરમ કરીને એરોમેટિક હાઈડ્રોકાર્બનમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાને એરોમેટાઈઝેશન અથવા રિફોર્મિંગ કહેવામાં આવે છે.
જ્યારે $n-$હેપ્ટેન $(C_7H_{16})$ ને $773\ K$ તાપમાને $(Al_2O_3 + Cr_2O_3)$ ઉદ્દીપક પરથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ચક્રીયકરણ અને હાઈડ્રોજન દૂર થવાની પ્રક્રિયા દ્વારા ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ બનાવે છે.

(C) કોઈપણ સંયોજન એરોમેટિક હોવા માટે,બધા કાર્બન પરમાણુઓ $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા હોવા જોઈએ,અણુ સમતલીય હોવો જોઈએ અને તેણે હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરવું જોઈએ.
હ્યુકેલનો નિયમ $\Rightarrow 4n + 2 = \text{ડીલોકલાઈઝ્ડ } \pi\text{-ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા } (n = 0, 1, 2, 3, \dots)$
$(i)$ નેપ્થલીન: $10 \pi\text{-ઈલેક્ટ્રોન}$ $\Rightarrow 4n + 2 = 10$ $\Rightarrow n = 2$ (એરોમેટિક)
$(ii)$ એન્થ્રાસીન: $14 \pi\text{-ઈલેક્ટ્રોન}$ $\Rightarrow 4n + 2 = 14$ $\Rightarrow n = 3$ (એરોમેટિક)
$(iii)$ ફિનાન્થ્રીન: $14 \pi\text{-ઈલેક્ટ્રોન}$ $\Rightarrow 4n + 2 = 14$ $\Rightarrow n = 3$ (એરોમેટિક)
ત્રણેય સંયોજનો સમતલીય છે,$sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુઓ ધરાવે છે અને હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરે છે.
તેથી,બધા એરોમેટિક સંયોજનો છે.
આમ,સાચો જવાબ વિકલ્પ $C$ છે.

(C) બંધારણ $(i)$,જે $1,3$-ડાયમિથાઇલબેન્ઝિન છે,તેમાં બેન્ઝિન વલય સાથે બે મિથાઇલ સમૂહ જોડાયેલા છે. દરેક મિથાઇલ સમૂહ વલયના $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે,જેથી મિથાઇલ સમૂહનો કાર્બન $\alpha$-કાર્બન બને છે. દરેક મિથાઇલ સમૂહમાં $3$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન હોય છે. આમ,કુલ $\alpha$-હાઇડ્રોજન $= 3 + 3 = 6$.
બંધારણ $(ii)$,જે $1,3$-ડાયઇથાઇલબેન્ઝિન છે,તેમાં બેન્ઝિન વલય સાથે બે ઇથાઇલ સમૂહ જોડાયેલા છે. બેન્ઝિન વલય સાથે સીધો જોડાયેલ ઇથાઇલ સમૂહનો કાર્બન $\alpha$-કાર્બન છે. ઇથાઇલ સમૂહમાં દરેક $\alpha$-કાર્બન પાસે $2$ $\alpha$-હાઇડ્રોજન હોય છે. આમ,કુલ $\alpha$-હાઇડ્રોજન $= 2 + 2 = 4$.
$\alpha$-હાઇડ્રોજનનો સરવાળો $= 6 + 4 = 10$.

(A) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન $(ESR)$ પ્રત્યેની સક્રિયતા બેન્ઝીન વલયમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે અને તેથી સક્રિયતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે અને સક્રિયતા ઘટાડે છે.
- $(III)$ એનિલસોલ $(-OCH_3)$: $-OCH_3$ ગ્રુપ તેના $+M$ અસરને કારણે પ્રબળ $EDG$ છે.
- $(I)$ ટોલ્યુઈન $(-CH_3)$: $-CH_3$ ગ્રુપ $+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન અસરોને કારણે નિર્બળ $EDG$ છે.
- $(II)$ બેન્ઝીન: આ સંદર્ભ સંયોજન છે જેમાં કોઈ વિસ્થાપક નથી.
- $(IV)$ ટ્રાયફ્લોરોમિથાઇલબેન્ઝીન $(-CF_3)$: $-CF_3$ ગ્રુપ તેની $-I$ અસરને કારણે પ્રબળ $EWG$ છે.
તેથી,સક્રિયતાનો ક્રમ: $(III) > (I) > (II) > (IV)$ છે.

(B) પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ ફિનોલ ઝિંક ડસ્ટ $(Zn)$ સાથે નિસ્યંદન દ્વારા બેન્ઝીન બનાવે છે: $C_6H_5OH + Zn \rightarrow C_6H_6 + ZnO$. તેથી,$A = Zn$.
(ii) બેન્ઝીન સલ્ફોનિક એસિડ $150-200^{\circ}C$ તાપમાને $HCl$ ની હાજરીમાં વરાળ $(H_2O)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝીન બનાવે છે: $C_6H_5SO_3H + H_2O \rightarrow C_6H_6 + H_2SO_4$. તેથી,$B = H_2O \ (\text{વરાળ})$.
(iii) ક્લોરોબેન્ઝીન $Ni-Al$ મિશ્રધાતુની હાજરીમાં $H_2$ વાયુ સાથે હાઇડ્રોજનેશન દ્વારા બેન્ઝીન બનાવે છે: $C_6H_5Cl + H_2 \xrightarrow{Ni-Al} C_6H_6 + HCl$. તેથી,$C = H_2 \ (Ni-Al \ \text{મિશ્રધાતુ})$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીન અને ડાયક્લોરોમિથેન $(CH_2Cl_2)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશન પ્રક્રિયા છે.
પ્રથમ,બેન્ઝીન $CH_2Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મધ્યવર્તી નીપજ '$A$' તરીકે બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ $(C_6H_5CH_2Cl)$ બનાવે છે.
ત્યારબાદ,આ મધ્યવર્તી નીપજ '$A$' (બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ) $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીનના બીજા અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને અંતિમ નીપજ તરીકે ડાયફિનાઈલમિથેન બનાવે છે.
તેથી,મધ્યવર્તી નીપજ '$A$' બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ છે.

(C) નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં,$-NO_2$ ગ્રુપ એ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે.
જ્યારે ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $E^{+}$ બેન્ઝીન રિંગ પર હુમલો કરે છે,ત્યારે $\sigma$-કોમ્પ્લેક્સમાં ધન વીજભાર રિંગ પર વિસ્થાપિત થાય છે.
ઓર્થો અને પેરા હુમલા માટે,એક રેઝોનન્સ સ્ટ્રક્ચર ધન વીજભારને સીધા $-NO_2$ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર મૂકે છે,જે ખૂબ જ અસ્થિર છે.
મેટા હુમલા માટે,ધન વીજભાર ક્યારેય $-NO_2$ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર આવતો નથી.
તેથી,મેટા હુમલા દ્વારા બનતું $\sigma$-કોમ્પ્લેક્સ સૌથી વધુ સ્થિર (સૌથી ઓછી ઉર્જા) છે,જે સમજાવે છે કે શા માટે $-NO_2$ ગ્રુપ ઇલેક્ટ્રોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયાઓ $(ESR)$ માં મેટા-ડાયરેક્ટિંગ છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં $1$-મિથિલીનસાયક્લોહેક્સા-$2,5$-ડાયિનના એક્સોસાયક્લિક દ્વિબંધનું પ્રોટોનેશન થાય છે.
આનાથી સંસ્પંદન-સ્થાયી કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે.
ત્યારબાદ $sp^3$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરથી પ્રોટોન $(H^+)$ દૂર થવાથી સુગંધિત સંયોજન,ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ બને છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં $1,4-\text{dibromocyclohexa-1,4-diene}$ ની પ્રક્રિયા $2Na$ સાથે કરવામાં આવે છે.
સોડિયમ $(Na)$ રિડક્શનકર્તા તરીકે કામ કરે છે,જે બે બ્રોમિન પરમાણુઓને દૂર કરે છે.
આ પ્રક્રિયાને પરિણામે $1$ અને $4$ સ્થાન પર બે રેડિકલ કેન્દ્રો બને છે.
ત્યારબાદ આ રેડિકલ પુનઃરચના પામીને સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત એરોમેટિક સિસ્ટમ બનાવે છે,જે બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ છે.

(A) $FeCl_3$ જેવા લુઈસ એસિડની હાજરીમાં બેન્ઝીનની $Cl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા (ક્લોરિનેશન) છે,જે નીપજ $X$ તરીકે ક્લોરોબેન્ઝીન $(C_6H_5Cl)$ આપે છે.
સાંદ્ર $H_2SO_4$ અને $SO_3$ (ફ્યુમિંગ સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા ઓલિયમ) સાથે બેન્ઝીનની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા (સલ્ફોનેશન) છે,જે નીપજ $Y$ તરીકે બેન્ઝીન સલ્ફોનિક એસિડ $(C_6H_5SO_3H)$ આપે છે.
તેથી,$X = C_6H_5Cl$ અને $Y = C_6H_5SO_3H$.

(A) બેન્ઝીનના નાઈટ્રેશનમાં,સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ થાય છે:
$HNO_3 + H_2SO_4 \rightleftharpoons H_2NO_3^+ + HSO_4^-$
$H_2NO_3^+ \rightleftharpoons H_2O + NO_2^+$
અહીં,$HNO_3$ એ $H_2SO_4$ માંથી પ્રોટોન $(H^+)$ સ્વીકારીને $H_2NO_3^+$ બનાવે છે. બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત મુજબ,જે પદાર્થ પ્રોટોન સ્વીકારે છે તે બ્રોન્સ્ટેડ બેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) એરોમેટિક હોવા માટે,સંયોજન હ્યુકેલના નિયમનું પાલન કરતું હોવું જોઈએ,જે મુજબ સંયોજન ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોવું જોઈએ અને તેમાં $(4n + 2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ,જ્યાં $n$ એ પૂર્ણાંક છે $(n = 0, 1, 2, ...)$.
$A$. સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન: તેમાં $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે. તે એન્ટી-એરોમેટિક છે.
$B$. સાયક્લોહેપ્ટાટ્રાયનાઈલ કેટાયન (ટ્રોપિલિયમ આયન): તે ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત છે અને તેમાં $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન $(n = 1)$ છે. તેથી,તે એરોમેટિક છે.
$C$. પાયરાઝીન: તે $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું વિષમચક્રીય એરોમેટિક સંયોજન છે.
$D$. સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન: તે બિન-સમતલીય (ટબ આકારનું) છે અને તેમાં $8 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન છે. તે બિન-એરોમેટિક છે.
નોંધ: $B$ અને $C$ બંને એરોમેટિક છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહોનું એસિડિક માધ્યમમાં $KMnO_4$ નો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડેશન થાય છે.
બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલ કોઈપણ આલ્કાઈલ સમૂહ,જો તેની પાસે ઓછામાં ઓછો એક બેન્ઝિલિક હાઈડ્રોજન પરમાણુ હોય,તો તેનું કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહ $(-COOH)$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
આપેલ પ્રક્રિયક $1$-ethyl-$3$-methylbenzene માં,ઈથાઈલ સમૂહ $(-CH_2CH_3)$ અને મિથાઈલ સમૂહ $(-CH_3)$ બંને પાસે બેન્ઝિલિક હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ છે.
તેથી,બંને સમૂહોનું ઓક્સિડેશન થઈને $-COOH$ સમૂહો બને છે,જેના પરિણામે benzene-$1,3$-dicarboxylic acid (isophthalic acid) મળે છે.

(A) $ESR$ પ્રત્યે બેન્ઝીન વ્યુત્પન્નોની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા અને પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ તેને ઘટાડે છે.
$(1)$ બેન્ઝીન: સંદર્ભ સંયોજન.
$(2)$ ટોલ્યુઈન: $-CH_3$ ગ્રુપ ધરાવે છે,જે $+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન અસરને કારણે $EDG$ છે,જે પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધારે છે.
$(3)$ ક્લોરોબેન્ઝીન: $-Cl$ ગ્રુપ ધરાવે છે,જે તેની પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે નિષ્ક્રિયકર્તા છે.
$(4)$ નાઈટ્રોબેન્ઝીન: $-NO_2$ ગ્રુપ ધરાવે છે,જે $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે પ્રબળ $EWG$ છે,જે પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ: $2 > 1 > 3 > 4$ છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા પ્રત્યે એરોમેટિક વલયની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. ફિનોલ $(d)$: $-OH$ સમૂહ તેની પ્રબળ $+M$ અસરને કારણે ખૂબ જ સક્રિય કરનાર સમૂહ છે,જે વલય પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
$2$. ટોલ્યુઈન $(b)$: $-CH_3$ સમૂહ તેની $+I$ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશનને કારણે સક્રિય કરનાર સમૂહ છે,જે વલય પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,પરંતુ $-OH$ સમૂહ કરતા ઓછી.
$3$. બેન્ઝીન $(a)$: આ સંદર્ભ સંયોજન છે જેમાં કોઈ વિસ્થાપિત સમૂહ નથી.
$4$. ક્લોરોબેન્ઝીન $(c)$: $-Cl$ સમૂહ તેની પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે નિષ્ક્રિય કરનાર સમૂહ છે,જે તેની $+M$ અસર કરતા વધુ પ્રબળ છે,તેથી વલય પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે.
તેથી,ઘટતી પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $d > b > a > c$ છે.

(C) એરોમેટિકતા નક્કી કરવા માટે,સંયોજન ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોવું જોઈએ અને હ્યુકેલના નિયમ ($4n+2$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) નું પાલન કરવું જોઈએ.
$(I)$ ટ્રોપોન: તે એરોમેટિક છે કારણ કે ઓક્સિજન પરમાણુ ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે,જે સાત-સભ્યની રીંગમાં $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન સિસ્ટમ બનાવે છે.
$(II)$ બેન્ઝિમીડાઝોલ: તે $10$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું બાયસાઇક્લિક એરોમેટિક સંયોજન છે.
$(III)$ આઇસોથિયાઝોલ: તે $6$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતું પાંચ-સભ્યનું હેટરોસાયક્લિક એરોમેટિક સંયોજન છે.
$(IV)$ $2H$-પાયરાન: તે નોન-એરોમેટિક છે કારણ કે $sp^3$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ સંયુગ્મન તોડે છે.
$(V)$ $1,4$-નેપ્થોહાઇડ્રોક્વિનોન: નેપ્થાલિન કોર એરોમેટિક છે ($10$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન).
$(VI)$ સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન: તે નોન-એરોમેટિક છે (ટબ આકારનું,અસમતલીય) અને $8$ $\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે.
આમ,સંયોજનો $(I, II, III, V)$ એરોમેટિક છે.

(D) એરોમેટિક સંયોજનો ઓળખવા માટે,આપણે હ્યુકેલના નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ: સંયોજન ચક્રીય,સમતલીય,સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત હોવું જોઈએ અને તેમાં $(4n+2) \pi$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
$1$. સાયક્લોબ્યુટાડાઈન: $4 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એન્ટી-એરોમેટિક).
$2$. સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન: $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$3$. એઝ્યુલીન: $10 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$4$. સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાએન: અસમતલીય,$8 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (નોન-એરોમેટિક).
$5$. સાયક્લોપ્રોપેનોન: વલયમાં $2 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$6$. ફ્યુરાન: $6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$7$. સાયક્લોબ્યુટાડાઈન ડાયકેશન: $2 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન (એરોમેટિક).
$8$. ફુલવાલીન ડેરિવેટિવ: સંપૂર્ણ સંયુગ્મિત નથી (નોન-એરોમેટિક).
એરોમેટિક સંયોજનો છે: સાયક્લોપેન્ટાડાઈનાઈલ એનાયન,એઝ્યુલીન,સાયક્લોપ્રોપેનોન,ફ્યુરાન અને સાયક્લોબ્યુટાડાઈન ડાયકેશન.
એરોમેટિક સંયોજનોની કુલ સંખ્યા = $5$.

(C) $1$. $n$-પ્રોપાઇલ બ્રોમાઇડ $(CH_3CH_2CH_2Br)$ ની $Na$ સાથેની વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયાથી $n$-હેક્ઝેન $(A)$ મળે છે: $2CH_3CH_2CH_2Br + 2Na \rightarrow CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3 + 2NaBr$.
$2$. $773 \ K$ તાપમાને $Cr_2O_3/Al_2O_3$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં $n$-હેક્ઝેનનું એરોમેટાઇઝેશન થતા બેન્ઝીન $(B)$ મળે છે: $C_6H_{14} \rightarrow C_6H_6 + 4H_2$.
$3$. બેન્ઝીન $(B)$ ની $UV$ પ્રકાશની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા (યોગશીલ પ્રક્રિયા) થી બેન્ઝીન હેક્ઝાક્લોરાઇડ $(C)$ મળે છે: $C_6H_6 + 3Cl_2 \xrightarrow{UV} C_6H_6Cl_6$.
$4$. બેન્ઝીન $(B)$ નું $CH_3Cl/AlCl_3$ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન થતા ટોલ્યુઇન $(D)$ મળે છે: $C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5CH_3 + HCl$.
$5$. ટોલ્યુઇન $(D)$ ની $Cl_2/hv$ સાથેની પ્રક્રિયા (મુક્ત મૂલક વિસ્થાપન) થી બેન્ઝાઇલિડાઇન ટ્રાયક્લોરાઇડ $(E)$ મળે છે: $C_6H_5CH_3 + 3Cl_2 \xrightarrow{hv} C_6H_5CCl_3 + 3HCl$.

(D) $ESR$ (ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયા) નો દર બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. જે સમૂહો સંસ્પંદન ($+R$ અસર) અથવા પ્રેરક અસર ($+I$ અસર) દ્વારા વલયમાં ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે,તેઓ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેથી વલય ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી પ્રક્રિયકો પ્રત્યે વધુ સક્રિય બને છે.
$1$. $N,N-Dimethylaniline$ ($-N(CH_3)_2$ સમૂહ): નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે જે તે પ્રબળ $+R$ અસર દ્વારા બેન્ઝીન વલયને આપે છે. આ વલય પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે,જે તેને સૌથી વધુ સક્રિય બનાવે છે.
$2$. $Toluene$ ($-CH_3$ સમૂહ): મિથાઈલ સમૂહ અતિસંયુગ્મન અને $+I$ અસર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આપે છે,જે $-N(CH_3)_2$ ની $+R$ અસર કરતા નબળી છે.
$3$. $Chlorobenzene$ ($-Cl$ સમૂહ): ક્લોરિન પરમાણુની $-I$ અસર (ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક) તેની $+R$ અસર કરતા પ્રબળ હોય છે,જે વલયને બેન્ઝીન કરતા ઓછું સક્રિય બનાવે છે.
$4$. $Benzaldehyde$ ($-CHO$ સમૂહ): આલ્ડિહાઈડ સમૂહ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ ($-R$ અને $-I$ અસરો) છે,જે વલય પરની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં ઘટાડો કરે છે.
તેથી,$N,N-Dimethylaniline$ સૌથી ઝડપી દરે $ESR$ આપે છે.