Properties of Carboxylic Acids and Their Derivatives Questions in Gujarati

(A) સેલિસિલિક એસિડની એસિટિક એનહાઇડ્રાઇડ સાથે એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં થતી પ્રક્રિયાને એસિટિલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા સેલિસિલિક એસિડના ફિનોલિક $-OH$ સમૂહને એસિટિલ સમૂહમાં રૂપાંતરિત કરે છે,જેના પરિણામે એસિટિલસેલિસિલિક એસિડ બને છે,જેને સામાન્ય રીતે $Aspirin$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_4(OH)COOH + (CH_3CO)_2O \rightarrow C_6H_4(OCOCH_3)COOH + CH_3COOH$
આમ,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) $pK_a$ નું મૂલ્ય એસિડની પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. $pK_a$ નું ઊંચું મૂલ્ય નિર્બળ એસિડ સૂચવે છે.
આપેલા એસિડની સરખામણી કરતા:
$FCH_2COOH$ એ $F$ ની પ્રબળ $-I$ અસરને કારણે સૌથી પ્રબળ છે.
$ClCH_2COOH$ એ $Cl$ ની $-I$ અસરને કારણે ત્યારબાદ પ્રબળ છે.
$HCOOH$ એ $CH_3COOH$ કરતા પ્રબળ છે કારણ કે $CH_3COOH$ માં રહેલ $CH_3$ સમૂહ $+I$ અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર બનાવે છે.
તેથી,$CH_3COOH$ એ આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી નિર્બળ એસિડ છે અને તેનું $pK_a$ મૂલ્ય સૌથી વધુ છે.

(A) એસિટેમાઈડ $(CH_3CONH_2)$ ની નાઇટ્રસ એસિડ $(HNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી એસિટિક એસિડ,નાઇટ્રોજન વાયુ અને પાણી મળે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $CH_3CONH_2 + HNO_2 \rightarrow CH_3COOH + N_2 + H_2O$.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(RCOOH)$ અને એરોમેટિક એમાઇન ($H_2N\phi$,જ્યાં $\phi = C_6H_5$) વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ એસાઇલેશન પ્રક્રિયા છે.
બનતી નીપજ એ એમાઇડ છે,જે ખાસ કરીને $N$-વિસ્થાપિત એમાઇડ છે જેને એનીલાઇડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
સામાન્ય બંધારણ $RCONH\phi$ એ એનીલાઇડ દર્શાવે છે.

(C) એસિડ ક્લોરાઇડ અને એમાઇન વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ એસાઇલેશન પ્રક્રિયા છે.
$N, N$-ડાયમિથાઇલ એસિટામાઇડનું બંધારણ $CH_3CON(CH_3)_2$ છે.
આ સંયોજન એસિટાઇલ ક્લોરાઇડ $(CH_3COCl)$ ની ડાયમિથાઇલએમાઇન $((CH_3)_2NH)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી બને છે.
પ્રક્રિયા: $CH_3COCl + (CH_3)_2NH \rightarrow CH_3CON(CH_3)_2 + HCl$.

(C) આ પ્રક્રિયામાં $PCl_5$ નો ઉપયોગ કરીને એમાઈડ $({C_6}{H_5}CONH_2)$ નું નાઈટ્રાઈલ $({C_6}{H_5}CN)$ માં રૂપાંતર થાય છે.
અહીં $PCl_5$ એ ડિહાઈડ્રેટિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે એમાઈડ ગ્રુપ $(-CONH_2)$ માંથી પાણીનો એક અણુ $(H_2O)$ દૂર કરીને નાઈટ્રાઈલ ગ્રુપ $(-CN)$ બનાવે છે.
પાણીનો અણુ દૂર થતો હોવાથી,આ પ્રક્રિયાને ડિહાઈડ્રેશન કહેવામાં આવે છે.

(A) $2, 4, 6-$ ટ્રાઈનાઈટ્રોબેન્ઝોઈક એસિડનું ડિકાર્બોક્સિલેશન ગરમ કરવાથી $-COOH$ સમૂહ $CO_2$ તરીકે દૂર થાય છે.
પ્રક્રિયા: $C_6H_2(NO_2)_3COOH \xrightarrow{\Delta} C_6H_3(NO_2)_3 + CO_2$.
મળતી નીપજ $2, 4, 6-$ ટ્રાઈનાઈટ્રોટોલ્યુઈન $(TNT)$ છે,જે એક જાણીતો વિસ્ફોટક પદાર્થ છે.

(B) જ્યારે એસિટેમાઈડ $(CH_3CONH_2)$ ને ફોસ્ફરસ પેન્ટોક્સાઈડ $(P_2O_5)$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું નિર્જલીકરણ થઈને એસિટોનાઈટ્રાઈલ $(CH_3CN)$ મળે છે.
$CH_3CONH_2 \xrightarrow{P_2O_5, \Delta} CH_3CN + H_2O$

(C) જ્યારે એસ્ટર $(RCOOR')$ ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $(R''MgX)$ ના વધારા સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે પહેલાં કીટોન બનાવે છે,જે પછી તૃતીયક આલ્કોહોલ બનાવવા માટે ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકના બીજા અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
ઇથાઇલ એસ્ટર $(RCOOCH_2CH_3)$ માટે,વધારાના $CH_3MgBr$ સાથેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$1. RCOOCH_2CH_3 + CH_3MgBr \rightarrow RCOCH_3 + CH_3CH_2OMgBr$
$2. RCOCH_3 + CH_3MgBr \rightarrow R-C(OH)(CH_3)_2$
જો એસ્ટર ઇથાઇલ પ્રોપિયોનેટ $(CH_3CH_2COOCH_2CH_3)$ હોય,તો:
$CH_3CH_2COOCH_2CH_3 + 2CH_3MgBr \rightarrow CH_3CH_2-C(OH)(CH_3)_2 + CH_3CH_2OMgBr$
નીપજ $2$-મિથાઇલબ્યુટેન-$2$-ઓલ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,વિકલ્પ $C$ એ $2$-મિથાઇલબ્યુટેન-$2$-ઓલ દર્શાવે છે.

(D) પ્રક્રિયાનો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1$. $CH_3Cl + KCN \rightarrow CH_3CN (A) + KCl$ (ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન)
$2$. $CH_3CN + H_3O^+ \rightarrow CH_3COOH (B)$ (નાઈટ્રાઈલનું એસિડિક જળવિભાજન)
$3$. $CH_3COOH + NH_3 \rightarrow CH_3COONH_4 (C)$ (એમોનિયમ એસીટેટ ક્ષારનું નિર્માણ)
$4$. $CH_3COONH_4 \xrightarrow{\Delta} CH_3CONH_2 (D) + H_2O$ (એસિટામાઈડ બનાવવા માટે નિર્જલીકરણ)
આમ,અંતિમ નીપજ $D$ એ $CH_3CONH_2$ છે.

(A) બેન્ઝોઇક એસિડમાં $-COOH$ સમૂહ એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયા માટે $meta$-નિર્દેશક સમૂહ છે.
તેથી,સાંદ્ર $HNO_3$ અને સાંદ્ર $H_2SO_4$ ના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને બેન્ઝોઇક એસિડનું નાઇટ્રેશન કરવાથી મુખ્ય નિપજ તરીકે $3$-નાઇટ્રોબેન્ઝોઇક એસિડ મળે છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપનમાં,આવતા સમૂહનું સ્થાન બેન્ઝીન વલય પર પહેલેથી હાજર રહેલા વિસ્થાપિત સમૂહની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે.
જે સમૂહો પ્રેરક અસર અથવા સંસ્પંદન અસર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષે છે (નિષ્ક્રિય કરતા સમૂહો),તે મેટા-નિર્દેશક હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$-COOH$ એ બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલા કાર્બોનિલ સમૂહને કારણે ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે,જે તેને મેટા-નિર્દેશક બનાવે છે.
$-Cl$ એ સંસ્પંદન અસરને કારણે ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે.
$-NH_2$ અને $-CH_3$ તેમની ઇલેક્ટ્રોન દાતા પ્રકૃતિને કારણે ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક છે.
તેથી,સાચો જવાબ $-COOH$ છે.

(B) ઈથાઈલ એસિટેટ $(CH_3COOCH_2CH_3)$ નું ઊંચા તાપમાને પાયરોલીસીસ ચક્રીય સંક્રાંતિ અવસ્થા દ્વારા 'syn-elimination' પ્રક્રિયા આપે છે.
આ પ્રક્રિયામાં ઈથીન $(CH_2 = CH_2)$ અને એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$ મળે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CH_3COOCH_2CH_3 \xrightarrow{\Delta} CH_2 = CH_2 + CH_3COOH$.

(D) કાર્બનિક સંયોજનોની એસિડિકતા તેમના સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $PhSO_3H$ (બેન્ઝિન સલ્ફોનિક એસિડ) એક પ્રબળ એસિડ છે કારણ કે તેના સંયુગ્મી બેઝ પરનો ઋણ વીજભાર ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે.
$2$. $PhCO_2H$ (બેન્ઝોઇક એસિડ) એ કાર્બોક્સિલિક એસિડ છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનની સંસ્પંદન સ્થિરતાને કારણે ફિનોલ કરતા વધુ એસિડિક છે.
$3$. $PhOH$ (ફિનોલ) એસિડિક છે કારણ કે ફિનોક્સાઇડ આયન બેન્ઝિન વલય દ્વારા સંસ્પંદન સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરે છે.
$4$. $PhCH_2OH$ (બેન્ઝાઈલ આલ્કોહોલ) સૌથી ઓછો એસિડિક છે કારણ કે આલ્કોક્સાઇડ આયન પરનો ઋણ વીજભાર સંસ્પંદન દ્વારા સ્થિર થતો નથી.
આમ,ઘટતી એસિડિકતાનો સાચો ક્રમ $PhSO_3H > PhCO_2H > PhOH > PhCH_2OH$ છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક ક્ષમતા તેના સંયુગ્મી બેઝ (કાર્બોક્સિલેટ આયન) ની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ ઋણ વીજભારને સ્થિર કરીને એસિડિકતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ તેને અસ્થિર કરીને એસિડિકતા ઘટાડે છે.
$I. CH_3CO_2H$: સંદર્ભ સંયોજન.
$II. MeOCH_2CO_2H$: $-OCH_3$ ગ્રુપ ધરાવે છે,જે ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ ($-I$ અસર) ને કારણે $EWG$ છે,તેથી તે $I$ કરતા વધુ એસિડિક છે.
$III. CF_3CO_2H$: ત્રણ ફ્લોરિન પરમાણુઓ ધરાવે છે,જે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ($-I$ અસર) છે,તેથી તે સૌથી વધુ એસિડિક છે.
$IV. (CH_3)_2CHCO_2H$: બે મિથાઈલ ગ્રુપ ધરાવે છે,જે ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ($+I$ અસર) છે,તેથી તે $I$ કરતા ઓછું એસિડિક છે.
અસરોની સરખામણી કરતા: એસિડિકતાનો ક્રમ $IV < I < II < III$ છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા તેના સંયુગ્મી બેઝ (કાર્બોક્સિલેટ આયન) ની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે.
$-Cl$ જેવા ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ ($-I$ અસર) દ્વારા કાર્બોક્સિલેટ આયન પરના ઋણ વીજભારને સ્થિર કરીને એસિડિકતા વધારે છે.
$-I$ અસરની પ્રબળતા અંતર સાથે ઘટે છે.
$CH_3CH_2CH(Cl)CO_2H$ માં,$-Cl$ ગ્રુપ $\alpha$-કાર્બન પર છે,જે $ClCH_2CH_2COOH$ (જ્યાં તે $\beta$-કાર્બન પર છે) ની સરખામણીમાં $-COOH$ ગ્રુપની વધુ નજીક છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $CH_3CH_2CH(Cl)CO_2H$ સૌથી પ્રબળ એસિડ છે.

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા રિંગ સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો $(EWG)$ દ્વારા વધે છે.
$p-nitrobenzoic$ એસિડ $(O_2N-C_6H_4-COOH)$ માં,$-NO_2$ સમૂહ પ્રબળ $-I$ (પ્રેરક) અસર અને $-M$ (મેસોમેરિક) અસર બંને દર્શાવે છે.
આ અસરો ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચીને કાર્બોક્સિલેટ આયનને સ્થિર કરે છે,જેનાથી તે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ એસિડિક બને છે.

(B) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા તેના સંયુગ્મી બેઝ (કાર્બોક્સિલેટ આયન) ની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો ($-I$ અસર) સંયુગ્મી બેઝને સ્થિર કરે છે અને એસિડિકતા વધારે છે.
કાર્બોક્સિલ સમૂહ સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુનું સંકરણ $-I$ અસરની પ્રબળતા નક્કી કરે છે: $sp > sp^2 > sp^3$.
$(III)$ માં,કાર્બન $sp$ સંકરણ ધરાવે છે (સૌથી પ્રબળ $-I$ અસર).
$(II)$ માં,કાર્બન $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે.
$(I)$ માં,કાર્બન $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે (સૌથી નબળી $-I$ અસર).
તેથી,એસિડિકતાનો ઘટતો ક્રમ $III > II > I$ છે.

(C) $pK_a$ મૂલ્ય એ એસિડની એસિડિક પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
વધુ પ્રબળ એસિડનું $pK_a$ મૂલ્ય ઓછું હોય છે.
એસિડિક પ્રબળતા સંયુગ્મી બેઝ (કાર્બોક્સિલેટ આયન) ની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ (જેમ કે આલ્કાઇલ ગ્રુપ) કાર્બોક્સિલેટ આયન પર ઋણ વીજભારની ઘનતા વધારીને તેને અસ્થિર બનાવે છે,જેનાથી એસિડિક પ્રબળતા ઘટે છે.
$HCOOH$ માં કાર્બોક્સિલ ગ્રુપ સાથે કોઈ આલ્કાઇલ ગ્રુપ જોડાયેલ નથી,જ્યારે અન્યમાં આલ્કાઇલ ગ્રુપ ($CH_3-$,$CH_3CH_2-$,$(CH_3)_2CH-$) જોડાયેલા છે જે $+I$ અસર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આપે છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાં $HCOOH$ સૌથી પ્રબળ એસિડ છે અને તેનું $pK_a$ મૂલ્ય સૌથી ઓછું છે.

(C) એસિડિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે પ્રોટોન $(H^+)$ દૂર થયા પછી બનતા સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતાની તુલના કરીએ છીએ.
$1$. $p$-નાઈટ્રોફિનોલ એ ફિનોલનું વ્યુત્પન્ન છે,જે સામાન્ય રીતે કાર્બોક્સિલિક એસિડ કરતા ઓછું એસિડિક હોય છે.
$2$. કાર્બોક્સિલિક એસિડ્સ ($p$-હાઈડ્રોક્સિ બેન્ઝોઈક એસિડ,$o$-હાઈડ્રોક્સિ બેન્ઝોઈક એસિડ અને $p$-ટોલ્યુઈક એસિડ) માં,એસિડિકતા વિસ્થાપકોની પ્રેરક અને સંસ્પંદન અસરો પર આધાર રાખે છે.
$3$. $o$-હાઈડ્રોક્સિ બેન્ઝોઈક એસિડ (સેલિસિલિક એસિડ) માં 'ઓર્થો અસર' અને આંતર-આણ્વીય હાઈડ્રોજન બંધ જોવા મળે છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર કરે છે.
$4$. $o$-હાઈડ્રોક્સિ બેન્ઝોઈક એસિડમાં $-OH$ સમૂહ કાર્બોક્સિલેટ સમૂહની નજીક હોવાથી તે $p$-હાઈડ્રોક્સિ બેન્ઝોઈક એસિડ કરતા વધુ સ્થિરતા આપે છે.
$5$. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $o$-હાઈડ્રોક્સિ બેન્ઝોઈક એસિડ સૌથી વધુ એસિડિક છે.

(D) ન્યુક્લિયોફિલિક એસિલ સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયાઓમાં,પ્રક્રિયાનો દર $Z$ સમૂહની લિવિંગ ગ્રુપ તરીકે કામ કરવાની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે.
જેટલું સારું લિવિંગ ગ્રુપ,તેટલી પ્રક્રિયા ઝડપી.
સારું લિવિંગ ગ્રુપ એ પ્રબળ એસિડનો સંયુગ્મી બેઈઝ (conjugate base) હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તે નિર્બળ બેઈઝ છે.
આપેલા વિકલ્પોના બેઝિક ગુણધર્મોની સરખામણી કરતા:
$Cl^-$ એ $HCl$ (પ્રબળ એસિડ) નો સંયુગ્મી બેઈઝ છે.
$OCOCH_3^-$ એ $CH_3COOH$ (નિર્બળ એસિડ) નો સંયુગ્મી બેઈઝ છે.
$OC_2H_5^-$ એ $C_2H_5OH$ (ખૂબ જ નિર્બળ એસિડ) નો સંયુગ્મી બેઈઝ છે.
$NH_2^-$ એ $NH_3$ (અત્યંત નિર્બળ એસિડ) નો સંયુગ્મી બેઈઝ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં $Cl^-$ સૌથી નિર્બળ બેઈઝ હોવાથી,તે શ્રેષ્ઠ લિવિંગ ગ્રુપ છે,તેથી જ્યારે $Z = Cl$ હોય ત્યારે પ્રક્રિયા સૌથી ઝડપી બને છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક પ્રબળતા તે કાર્બોક્સિલેટ સમૂહ સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહની $+I$ (પ્રેરક) અસરના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
$HCOOH$ માં કોઈ આલ્કાઈલ સમૂહ નથી (માત્ર $H$ છે),જ્યારે $CH_3COOH$ માં મિથાઈલ સમૂહ ($+I$ અસર) અને $C_2H_5COOH$ માં ઈથાઈલ સમૂહ (મિથાઈલ કરતા વધુ $+I$ અસર) હોય છે.
જેમ $+I$ અસર વધે છે,તેમ સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતા ઘટે છે,જેનાથી એસિડિક પ્રબળતા ઘટે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $HCOOH > CH_3COOH > C_2H_5COOH$ છે.

(C) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક પ્રબળતા પ્રોટોન મુક્ત થયા પછી બનતા કાર્બોક્સિલેટ આયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ (જેમ કે આલ્કાઈલ ગ્રુપ) $+I$ અસર દ્વારા કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર બનાવીને એસિડિકતા ઘટાડે છે.
ઇલેક્ટ્રોન વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ (જેમ કે ફિનાઈલ ગ્રુપ) $-I$ અને રેઝોનન્સ અસર દ્વારા કાર્બોક્સિલેટ આયનને સ્થિર કરીને એસિડિકતા વધારે છે.
સંયોજનોની સરખામણી:
$(I) HCOOH$: કોઈ આલ્કાઈલ ગ્રુપ જોડાયેલ નથી.
$(II) CH_3COOH$: એક મિથાઈલ ગ્રુપ ($+I$ અસર) ધરાવે છે.
$(III) CH_3CH_2COOH$: એક ઈથાઈલ ગ્રુપ ($+I$ અસર,મિથાઈલ કરતા વધુ) ધરાવે છે.
$(IV) C_6H_5COOH$: ફિનાઈલ ગ્રુપ ($-I$ અને રેઝોનન્સ અસર) ધરાવે છે.
એસિડિકતાનો ક્રમ: $HCOOH > C_6H_5COOH > CH_3COOH > CH_3CH_2COOH$.
આમ,સાચો ક્રમ $(I) > (IV) > (II) > (III)$ છે.

(C) કાર્બોક્સિલિક એસિડની પ્રબળતા તેના સંયુગ્મી બેઈઝ (કાર્બોક્સિલેટ આયન) ની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે.
$Cl$ જેવા ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો (EWGs) ઇન્ડક્ટિવ અસર ($-I$ અસર) દ્વારા ઋણ વીજભારને સ્થિર કરીને એસિડિકતા વધારે છે.
આપેલા એસિડની સરખામણી:
$1$. $CH_3CH_2COOH$ (પ્રોપેનોઈક એસિડ): તેમાં ઇલેક્ટ્રોન-દાતા આલ્કાઈલ સમૂહ છે,જે એસિડિકતા ઘટાડે છે.
$2$. $ClCH_2CH_2COOH$ ($3$-ક્લોરોપ્રોપેનોઈક એસિડ): $Cl$ પરમાણુ કાર્બોક્સિલ સમૂહની સાપેક્ષમાં દૂર છે,તેથી તેની $-I$ અસર નબળી છે.
$3$. $ClCH_2COOH$ (ક્લોરોએસેટિક એસિડ): $Cl$ પરમાણુ $\alpha$-સ્થાન પર છે,જે પ્રબળ $-I$ અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર કરે છે.
$4$. $CH_3COOH$ (એસેટિક એસિડ): તેમાં મિથાઈલ સમૂહ છે,જે પ્રોપેનોઈક એસિડના ઈથાઈલ સમૂહ કરતા ઓછો ઇલેક્ટ્રોન-દાતા છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાં $ClCH_2COOH$ સૌથી પ્રબળ એસિડ છે.

(C) $pK_a$ મૂલ્ય એ કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
પ્રબળ એસિડનું $pK_a$ મૂલ્ય ઓછું હોય છે,જ્યારે નિર્બળ એસિડનું $pK_a$ મૂલ્ય વધારે હોય છે.
એસિડિક પ્રબળતાનો ક્રમ: $CH_2FCOOH > CH_2ClCOOH > HCOOH > CH_3COOH$ છે.
મિથાઈલ સમૂહની $+I$ અસરને કારણે $CH_3COOH$ એ આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી નિર્બળ એસિડ હોવાથી,તેનું $pK_a$ મૂલ્ય મહત્તમ છે.

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક પ્રબળતા આલ્ફા-કાર્બન સાથે જોડાયેલા વિસ્થાપકોની ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અસર ($-I$ અસર) ના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
જેમ ક્લોરિન પરમાણુઓની સંખ્યા વધે છે,તેમ $-I$ અસર વધે છે,જે ઋણ વીજભારને વિખેરીને કાર્બોક્સિલેટ આયનને સ્થિર કરે છે.
તેથી,એસિડિક પ્રબળતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: $CH_3COOH < CH_2ClCOOH < CHCl_2COOH < CCl_3COOH$.
આમ,$CCl_3COOH$ સૌથી પ્રબળ એસિડ છે.

(D) કાર્બોક્સિલેટ આયન $(R-COO^-)$ ની સ્થિરતા આલ્ફા કાર્બન સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો (EWGs) ની હાજરી દ્વારા વધે છે.
આ સમૂહો વીજભારની ઘનતાને વિખેરીને ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ ($-I$ અસર) દ્વારા ઋણ વીજભારને સ્થિર કરે છે.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
$A$: $CH_3-COO^-$ (ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ મિથાઈલ સમૂહ ધરાવે છે,જે આયનને અસ્થિર બનાવે છે).
$B$: $Cl-CH_2-COO^-$ (એક $Cl$ પરમાણુ ધરાવે છે,જે $-I$ અસર દર્શાવે છે).
$C$: $F-CH_2-COO^-$ (એક $F$ પરમાણુ ધરાવે છે,જે $Cl$ કરતા વધુ મજબૂત $-I$ અસર ધરાવે છે).
$D$: $F_2CH-COO^-$ (બે $F$ પરમાણુઓ ધરાવે છે,જે એક $F$ કે $Cl$ પરમાણુ કરતા ઘણી વધારે સંયુક્ત $-I$ અસર દર્શાવે છે).
$-I$ અસર એડિટિવ હોવાથી,બે ફ્લોરિન પરમાણુઓની હાજરી ઋણ વીજભારનું સૌથી વધુ પ્રકિર્ણન કરે છે,તેથી $F_2CH-COO^-$ સૌથી વધુ સ્થિર કાર્બોક્સિલેટ આયન છે.

(D) વિસ્થાપિત બેન્ઝોઇક એસિડની એસિડિકતા વિસ્થાપકોની ઇલેક્ટ્રોનિક અસરો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$1$. $-NO_2$ સમૂહ એ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે.
$2$. $(II)$ $o-NO_2C_6H_4COOH$ માં,ઓર્થો અસર અન્ય આઇસોમર્સની તુલનામાં એસિડિકતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
$3$. $(III)$ $p-NO_2C_6H_4COOH$ માં,$-NO_2$ સમૂહ $-I$ અને $-M$ બંને અસરો દર્શાવે છે,જે તેને $(IV)$ $m-NO_2C_6H_4COOH$ કરતા વધુ એસિડિક બનાવે છે,જ્યાં માત્ર $-I$ અસર કાર્ય કરે છે.
$4$. $(I)$ $PhCOOH$ માં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ નથી,તેથી તે સૌથી ઓછું એસિડિક છે.
તેથી,એસિડિક ક્ષમતાનો સાચો ક્રમ $(II) > (III) > (IV) > (I)$ છે.

(C) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા તેના સંયુગ્મી બેઇઝ (કાર્બોક્સિલેટ આયન) ની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો ($-I$ અસર) કાર્બોક્સિલેટ આયનને સ્થિર કરે છે અને એસિડિકતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો (જેમ કે મિથાઈલ સમૂહ) તેને ઘટાડે છે.
$-I$ અસરની પ્રબળતાનો ક્રમ: $F > Cl > Br > I$ છે.
તેથી,એસિડિકતાનો સાચો ક્રમ $FCH_2COOH > ClCH_2COOH > BrCH_2COOH > CH_3COOH$ છે.

(C) $Methyl \ salicylate$ (મિથાઈલ સેલિસિલેટ) સામાન્ય રીતે વિન્ટરગ્રીન તેલ તરીકે ઓળખાય છે. તેનો ઉપયોગ ઔષધીય તૈયારીઓમાં,ખાસ કરીને મલમ અને બામમાં,સ્નાયુઓ અને સાંધાના દુખાવામાં રાહત મેળવવા માટે તેના વેદનાશામક અને બળતરા વિરોધી ગુણધર્મોને કારણે થાય છે.

(A) એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં સેલિસિલીક એસિડ $(C_7H_6O_3)$ ની એસિટિક એનહાઈડ્રાઈડ $((CH_3CO)_2O)$ સાથેની પ્રક્રિયાને એસિટિલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાથી એસિટાઈલસેલિસિલીક એસિડ મળે છે,જેને સામાન્ય રીતે $Aspirin$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને આડપેદાશ તરીકે એસિટિક એસિડ મળે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_4(OH)COOH + (CH_3CO)_2O \rightarrow C_6H_4(OCOCH_3)COOH + CH_3COOH$.

(C) ઇથેનોલ અને એસિટિક એસિડ વચ્ચે એસિડ ઉદ્દીપક $(H^+)$ ની હાજરીમાં થતી પ્રક્રિયા એસ્ટરીકરણ પ્રક્રિયા છે:
$C_2H_5OH + CH_3COOH \xrightarrow{H^+} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$
બનતી નીપજ ઇથાઇલ એસિટેટ છે,જે એક એસ્ટર છે.
એસ્ટર તેમની લાક્ષણિક ફ્રૂટી,મીઠી સુગંધ માટે જાણીતા છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડનું લિથિયમ એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ $(LiAlH_4)$ જેવા પ્રબળ રિડક્શનકર્તાનો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાં રિડક્શન કરવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા: $CH_3COOH + 4[H] \xrightarrow{LiAlH_4} CH_3CH_2OH + H_2O$.

(A) આલ્કોહોલ અને કાર્બોક્સિલિક એસિડ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી એસ્ટર બને છે. તેથી,આ પ્રક્રિયાને એસ્ટરીફીકેશન કહેવામાં આવે છે.
$RCOOH + R'OH \to RCOOR' + H_2O$
$\text{કાર્બોક્સિલિક એસિડ} + \text{આલ્કોહોલ} \to \text{એસ્ટર} + \text{પાણી}$

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડનું લિથિયમ એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ $(LiAlH_4)$ જેવા પ્રબળ રિડક્શનકર્તા દ્વારા પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાં રિડક્શન થાય છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CH_3CH_2COOH \xrightarrow{LiAlH_4} CH_3CH_2CH_2OH$
આમ,$LiAlH_4$ એ સાચો પ્રક્રિયક છે.

(B) ઉત્કલનબિંદુ આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો,મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન બંધન અને દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ આકર્ષણ પર આધાર રાખે છે.
$III$ $(CH_3CH_2CH_2COOH)$ એ કાર્બોક્સિલિક એસિડ છે,જે મજબૂત આંતરઆણ્વીય હાઇડ્રોજન બંધ (ડાયમર) બનાવે છે,તેથી તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.
$I$ $(CH_3CH_2CH_2CH_2OH)$ એ આલ્કોહોલ છે,જે પણ આંતરઆણ્વીય હાઇડ્રોજન બંધ બનાવે છે,પરંતુ તે કાર્બોક્સિલિક એસિડ કરતા નબળા હોય છે.
$II$ $(CH_3CH_2CH_2CHO)$ એ આલ્ડિહાઇડ છે,જેમાં માત્ર દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ આકર્ષણ હોય છે અને હાઇડ્રોજન બંધનનો અભાવ હોય છે,તેથી તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઓછું છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $III > I > II$ છે.

(B) કાર્બોક્સિલિક એસિડ,જેમ કે એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$,તે કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ કરતા વધુ પ્રબળ એસિડ છે.
તેથી,તેઓ સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ વાયુ મુક્ત કરે છે.
ફિનોલ અને $n$-હેકઝેનોલ એ કાર્બોનિક એસિડ કરતા ઘણા નિર્બળ એસિડ હોવાથી તેઓ $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ મુક્ત કરતા નથી.

(B) શરૂઆતનો પદાર્થ $1,2-bis(hydroxymethyl)benzene$ છે.
$1$. $1,2-bis(hydroxymethyl)benzene$ નું પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા (જેમ કે $KMnO_4$) વડે તીવ્ર ઓક્સિડેશન કરવાથી બે $-CH_2OH$ સમૂહો $-COOH$ સમૂહોમાં રૂપાંતરિત થાય છે,જે $X$ એટલે કે થેલિક એસિડ $(benzene-1,2-dicarboxylic \ acid)$ બનાવે છે.
$2$. સૂકી ગરમી આપતા,થેલિક એસિડ નિર્જલીકરણ પામીને $Z$ બનાવે છે,જે થેલિક એનહાઇડ્રાઇડ છે.
પ્રક્રિયા ક્રમ:
$1,2-bis(hydroxymethyl)benzene$ $\xrightarrow[\text{Oxidation}]{} \text{Phthalic acid} (X)$ $\xrightarrow[\text{Heating}]{} \text{Phthalic anhydride} (Z) + H_2O$.

(B) જ્યારે ફિનાઇલ એસ્ટર્સ નિર્જળ $AlCl_3$ ની હાજરીમાં પુન:ગોઠવણી પામીને $o-$ અને $p-$ હાઇડ્રોક્સિ કિટોન્સ આપે છે,ત્યારે આ પ્રક્રિયાને ફ્રાઇઝ પુન:ગોઠવણી કહેવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Phenyl \ acetate \xrightarrow{Anhyd. AlCl_3, \Delta} o-Hydroxyacetophenone + p-Hydroxyacetophenone$

(D) મિથાઇલ સેલીસીલેટ સામાન્ય રીતે ઓઇલ ઓફ વિન્ટરગ્રીન તરીકે ઓળખાય છે. તેનું રાસાયણિક બંધારણ $C_6H_4(OH)(COOCH_3)$ છે.

(B) $H_2SO_4$ ની હાજરીમાં સેલીસિલીક એસિડની મિથાઇલ આલ્કોહોલ સાથે પ્રક્રિયા (એસ્ટરીકરણ) થવાથી મિથાઇલ સેલીસીલેટ બને છે,જેને ઓઈલ ઓફ વીન્ટરગ્રીન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) આ પ્રક્રિયા નોવેનેગલ કન્ડેન્સેશન (Knoevenagel condensation) અને ત્યારબાદ ડીકાર્બોક્સિલેશન છે.
$CH_3CHO + CH_2(COOH)_2$ $\xrightarrow{\Delta} CH_3CH=C(COOH)_2$ $\xrightarrow{-\text{CO}_2} CH_3CH=CHCOOH$ (ક્રોટોનિક એસિડ).
આમ,નીપજ $X$ એ $CH_3CH=CHCOOH$ છે.

(C) એસિટાલ્ડીહાઇડની $HCN$ સાથેની પ્રક્રિયાથી સાયનોહાઇડ્રિન બને છે,જેનું જળવિભાજન કરતા લેક્ટિક એસિડ $(2-hydroxypropanoic \ acid)$ મળે છે.
$CH_3CHO + HCN \to CH_3CH(OH)CN \xrightarrow{H_3O^+} CH_3CH(OH)COOH$.
લેક્ટિક એસિડમાં એક કાઇરલ કાર્બન પરમાણુ હોય છે (જે $-H, -OH, -CH_3, -COOH$ સમૂહો સાથે જોડાયેલ છે).
આ કાઇરલ કેન્દ્રની હાજરીને કારણે,લેક્ટિક એસિડ બે અરીસાની પ્રતિબિંબ જેવી રચનાઓ ધરાવે છે જે એકબીજા પર અધ્યારોપિત થઈ શકતી નથી,તેથી તે ઇનેન્સીયોમેરિઝમ દર્શાવે છે.

(D) ફિનોલ કાર્બોક્સિલિક એસિડ કરતા ઓછા એસિડિક હોય છે અને $CO_2$ વાયુ મુક્ત કરવા માટે $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરતા નથી.
કાર્બોક્સિલિક એસિડ $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને પાણીમાં દ્રાવ્ય સોડિયમ કાર્બોક્સિલેટ ક્ષાર બનાવે છે.
તેથી,મિશ્રણમાંથી કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(B)$ ને અલગ કરવા માટે $NaHCO_3$ નો ઉપયોગ કરી શકાય છે,જે ફિનોલ $(A)$ ને કાર્બનિક તબક્કામાં રહેવા દે છે.

(C) એસિટિક એસિડની $P_2O_5$ (નિર્જલીકરણ કરતા પદાર્થ) સાથેની પ્રક્રિયાથી ઇથેનોઇક એનહાઇડ્રાઇડ બને છે.
$2CH_3COOH \xrightarrow{P_2O_5, \Delta} (CH_3CO)_2O + H_2O$
અહીં,$CH_3COOH$ એ એસિટિક એસિડ છે અને $(CH_3CO)_2O$ એ ઇથેનોઇક એનહાઇડ્રાઇડ છે.

(B) કાર્બોક્ઝિલિક એસિડ કે જેમાં $\alpha$-હાઇડ્રોજન હોય,તેની લાલ ફોસ્ફરસની હાજરીમાં બ્રોમિન અથવા ક્લોરિન સાથેની પ્રક્રિયાથી $\alpha$-હેલો કાર્બોક્ઝિલિક એસિડ મળે છે,જેને $Hell-Volhard-Zelinsky$ $(HVZ)$ પ્રક્રિયા કહે છે.

(D) શુદ્ધ એસિટીક એસિડનું ગલનબિંદુ $16.6\,^{\circ}C$ છે.
આ તાપમાનથી નીચે તે બરફ જેવા સ્ફટિકો બનાવે છે,તેથી તેને ગ્લેસીયલ એસિટીક એસિડ કહેવામાં આવે છે.

(D) ઓક્ઝેલીક એસિડનું સાંદ્ર $H_2SO_4$ ની હાજરીમાં નિર્જળીકરણ થતા કાર્બન મોનોક્સાઈડ,કાર્બન ડાયોક્સાઈડ અને પાણી મળે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$(COOH)_2 \xrightarrow{conc. H_2SO_4} CO + CO_2 + H_2O$

(C) એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$ ની ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ $(PCl_5)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી એસિટાઇલ ક્લોરાઇડ $(CH_3COCl)$,ફોસ્ફરસ ઓક્સિક્લોરાઇડ $(POCl_3)$ અને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ $(HCl)$ મળે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ:
$CH_3COOH + PCl_5 \to CH_3COCl + POCl_3 + HCl$

(C) સોડા લાઇમ $(NaOH + CaO)$ સાથે કાર્બોક્સિલિક એસિડનું ડિકાર્બોક્સિલેશન કરવાથી શૃંખલામાંથી એક કાર્બન પરમાણુ $Na_2CO_3$ તરીકે દૂર થાય છે.
ઇથેન $(C_2H_6)$ મેળવવા માટે,આપણે ત્રણ કાર્બન પરમાણુ ધરાવતા કાર્બોક્સિલિક એસિડની જરૂર પડે છે.
પ્રોપેનોઇક એસિડ $(CH_3CH_2COOH)$ નું ડિકાર્બોક્સિલેશન થવાથી ઇથેન $(CH_3CH_3)$ બને છે:
$CH_3CH_2COOH + NaOH \xrightarrow{CaO} CH_3CH_3 + Na_2CO_3$.