Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(D) આ પ્રક્રિયામાં બેઝ $(K_2CO_3)$ અને ગરમી $(\Delta)$ ની હાજરીમાં વિસીનલ ડાયબ્રોમાઇડ $(Ph-CH(Br)-CH(Br)-CHO)$ નું ડીહાઇડ્રોહેલોજિનેશન થાય છે.
આ એક વિલોપન (elimination) પ્રક્રિયા છે (ખાસ કરીને $E2$ મિકેનિઝમ).
બેઝ બ્રોમીન સાથે જોડાયેલા કાર્બનની બાજુના કાર્બન પરથી પ્રોટોન દૂર કરે છે, જેના પરિણામે દ્વિબંધ બને છે અને $HBr$ દૂર થાય છે.
આપેલ અણુમાં, આલ્ડિહાઇડ ગ્રુપ $(-CHO)$ ની ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક અસરને કારણે આલ્ડિહાઇડ ગ્રુપ સાથે જોડાયેલા કાર્બન ($\text{$\alpha$-કાર્બન}$) પરનો પ્રોટોન વધુ એસિડિક હોય છે.
તેથી, વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા સંયુગ્મિત (conjugated) નીપજ $Ph-CH=C(Br)-CHO$ બને છે.

(A) $S_{N}1$ પ્રક્રિયાનો વેગ પ્રક્રિયાના વેગ-નિર્ધારક તબક્કામાં બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ $(C_6H_5CH_2Cl)$ બેન્ઝાઈલ કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5CH_2^+)$ બનાવે છે,જે બેન્ઝિન વલય સાથેના સંસ્પંદન (resonance) દ્વારા ખૂબ જ સ્થાયી થાય છે.
ઈથાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3CH_2Cl)$ પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે ઓછું સ્થાયી છે.
ક્લોરોબેન્ઝિન $(C_6H_5Cl)$ માં $C$ અને $Cl$ વચ્ચે આંશિક દ્વિબંધ હોવાને કારણે તે $S_{N}1$ પ્રક્રિયા સરળતાથી આપતું નથી.
આઈસો-પ્રોપાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3CH(Cl)CH_3)$ દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી થયેલા બેન્ઝાઈલ કાર્બોકેટાયન કરતા ઓછું સ્થાયી છે.
તેથી,બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ $S_{N}1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા સૌથી સરળતાથી પ્રક્રિયા આપે છે.

(D) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ નું ઝિંક $(Zn)$ અને આલ્કોહોલિક હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ $(HCl)$ વડે રિડક્શન એ આંશિક રિડક્શન પ્રક્રિયા છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CHCl_3 + 2[H] \xrightarrow{Zn/HCl(alc.)} CH_2Cl_2 + HCl$
આ પ્રક્રિયામાં,એક ક્લોરિન પરમાણુ હાઇડ્રોજન પરમાણુ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે,જેના પરિણામે મિથિલિન ક્લોરાઇડ $(CH_2Cl_2)$ બને છે.

(A) જ્યારે ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ ની સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા દ્વારા ક્લોરોપીક્રિન $(CCl_3NO_2)$ બનાવે છે,જેને ટ્રાયક્લોરોનાઈટ્રોમિથેન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $CHCl_3 + HNO_3 \rightarrow CCl_3NO_2 + H_2O$.

(D) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ પ્રકાશ અને હવા પ્રત્યે સંવેદનશીલ છે. જ્યારે તે પ્રકાશ અને ઓક્સિજનના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તેનું ધીમું ઓક્સિડેશન થઈને ફોસ્જીન $(COCl_2)$ નામનો અત્યંત ઝેરી વાયુ બને છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{light} 2COCl_2 + 2HCl$.
આ ઓક્સિડેશનને રોકવા માટે,ક્લોરોફોર્મને ઘેરા રંગની બોટલોમાં રાખવામાં આવે છે,જે હવાને દૂર કરવા માટે ઉપર સુધી ભરવામાં આવે છે.

(C) ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ અને બ્લીચિંગ પાવડર $(CaOCl_2)$ માંથી ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં નીચેના તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. ઓક્સિડેશન: ઇથેનોલનું એસીટાલ્ડિહાઇડ $(CH_3CHO)$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
$2$. ક્લોરિનેશન: એસીટાલ્ડિહાઇડનું ક્લોરિનેશન થઈને ટ્રાયક્લોરોએસીટાલ્ડિહાઇડ $(CCl_3CHO)$ બને છે.
$3$. હાઈડ્રોલિસિસ: ટ્રાયક્લોરોએસીટાલ્ડિહાઇડનું કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ દ્વારા હાઈડ્રોલિસિસ થઈને ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ અને કેલ્શિયમ ફોર્મેટ બને છે.
આ પ્રક્રિયામાં એલિમિનેશન (વિલોપન) પ્રક્રિયા થતી નથી.

(A) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ પ્રકાશની હાજરીમાં હવામાં ઓક્સિડેશન પામીને ફોસ્જીન $(COCl_2)$ નામનો અત્યંત ઝેરી વાયુ બનાવે છે.
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{light} 2COCl_2 + 2HCl$
ફોસ્જીનની હાજરી ચકાસવા માટે,નમૂનાને $AgNO_3$ ના દ્રાવણ સાથે તપાસવામાં આવે છે. જો ફોસ્જીન હાજર હોય,તો તે $AgNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $AgCl$ ના સફેદ અવક્ષેપ આપે છે.
$COCl_2 + 2AgNO_3 + H_2O \rightarrow 2AgCl(s) + CO_2 + 2HNO_3$
તેથી,ક્લોરોફોર્મની શુદ્ધતા ચકાસવા માટે $AgNO_3$ ના દ્રાવણનો ઉપયોગ થાય છે.

(D) જ્યારે $CCl_4$ ને $KOH$ ના જલીય દ્રાવણ સાથે ઉકાળવામાં આવે છે,ત્યારે ક્લોરિન પરમાણુઓ હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહો દ્વારા બદલાઈને અસ્થાયી મધ્યવર્તી સંયોજન $C(OH)_4$ બનાવે છે.
આ મધ્યવર્તી સંયોજન ઝડપથી પાણીનો અણુ ગુમાવીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જેનું વધુ વિઘટન થઈને $CO_2$ અને $H_2O$ મળે છે.
સમગ્ર પ્રક્રિયા: $CCl_4 + 4KOH$ $\rightarrow C(OH)_4 + 4KCl$ $\rightarrow H_2CO_3 + 4KCl$ $\rightarrow CO_2 + 2H_2O + 4KCl$.

(A) $500\,^oC$ તાપમાને કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ $(CCl_4)$ પાણીની વરાળ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિલ ક્લોરાઇડ $(COCl_2)$ આપે છે,જેને ફોસ્જીન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $CCl_4 + H_2O \xrightarrow{500\,^oC} COCl_2 + 2HCl$.

(C) $AgNO_3$ સાથે હેલોઆલ્કેનની પ્રતિક્રિયા કાર્બોકેટાયન બનવાની સરળતા અથવા $C-X$ બંધ તોડવાની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
આયોડોફોર્મ $(CHI_3)$ માં,આયોડિન પરમાણુના મોટા કદ અને ઓછી બંધ વિયોજન ઉર્જાને કારણે $C-I$ બંધ ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ ના $C-Cl$ બંધ કરતા ઘણો નિર્બળ હોય છે.
તેથી,$CHI_3$ સરળતાથી $I^-$ આયનો મુક્ત કરે છે જે $Ag^+$ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને $AgI$ ના પીળા અવક્ષેપ બનાવે છે,જ્યારે $CHCl_3$ આ પરિસ્થિતિઓમાં સરળતાથી $Cl^-$ આયનો મુક્ત કરતું નથી.

(C) વિસિનાલ ડાયહેલાઇડ $(CH_2X-CH_2X)$ એ $Zn$ ડસ્ટ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કીન $(CH_2=CH_2)$ અને $ZnX_2$ બનાવે છે.
જેમીનાલ ડાયહેલાઇડ $(CH_3-CHX_2)$ સમાન પરિસ્થિતિમાં આલ્કીન બનાવવા માટે આ પ્રક્રિયા આપતા નથી.
આમ,તેમને અલગ પાડવા માટે $Zn$ ડસ્ટનો ઉપયોગ થાય છે.

(D) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ પ્રકાશની હાજરીમાં હવામાં ધીમે ધીમે ઓક્સિડેશન પામીને અત્યંત ઝેરી વાયુ,કાર્બોનિલ ક્લોરાઈડ,જેને ફોસ્જિન $(COCl_2)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તે બનાવે છે.
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{light} 2COCl_2 + 2HCl$
આને રોકવા માટે,બોટલમાં થોડા પ્રમાણમાં ઇથેનોલ $(1\%)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
ઇથેનોલ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે કામ કરે છે અને ઉત્પન્ન થયેલા ફોસ્જિન સાથે પ્રક્રિયા કરીને તેને બિન-ઝેરી ડાયઈથાઈલ કાર્બોનેટમાં ફેરવે છે.
$COCl_2 + 2C_2H_5OH \rightarrow (C_2H_5O)_2CO + 2HCl$
વધુમાં,ઇથેનોલ ક્લોરોફોર્મની ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાને ધીમી કરવામાં પણ મદદ કરે છે.

(A) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ માં,કાર્બન પરમાણુ ત્રણ અત્યંત વિદ્યુતઋણ ક્લોરિન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે. આ ક્લોરિન પરમાણુઓ પ્રબળ $-I$ (પ્રેરક) અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બન પરમાણુ પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચે છે. આનાથી $C-H$ બંધ અત્યંત ધ્રુવીય બને છે,જેના કારણે પ્રબળ બેઝની હાજરીમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ પ્રોટોન $(H^+)$ તરીકે મુક્ત થઈ શકે છે. તેથી,ક્લોરોફોર્મમાં રહેલો હાઇડ્રોજન પરમાણુ સ્વભાવે એસિડિક છે.

(B) જેમિ-ડાયહેલાઇડ એ એવું સંયોજન છે જેમાં બે હેલોજન પરમાણુઓ એક જ કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા હોય છે. $R-CH(X)_2 + 2KOH(aq) \rightarrow R-CH(OH)_2 + 2KX$.
જેમિનલ ડાયોલ (એક જ કાર્બન પર બે $-OH$ સમૂહ ધરાવતું) અસ્થાયી હોવાથી,તે પાણીનો અણુ ગુમાવીને કાર્બોનિલ સંયોજન બનાવે છે.
જો જેમિ-ડાયહેલાઇડ ટર્મિનલ હોય $(R-CHX_2)$,તો તે આલ્ડિહાઈડ બનાવે છે.
જો જેમિ-ડાયહેલાઇડ નોન-ટર્મિનલ હોય $(R-C(X)_2-R')$,તો તે કીટોન બનાવે છે.
સામાન્ય રીતે,$CH_3-CHCl_2$ ($1$,$1$-ડાયક્લોરોઈથેન) જેવા જેમિ-ડાયહેલાઇડના જળવિભાજનથી એસીટાલ્ડિહાઈડ મળે છે. તેથી,$B$ સાચો જવાબ છે.

(A) $CHCl_3$ (ક્લોરોફોર્મ) આલ્કોહોલિક $KOH$ ની હાજરીમાં પ્રાથમિક એમાઈન $(R-NH_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આઈસોસાયનાઈડ (કાર્બાઈલ એમાઈન) બનાવે છે,જે દુર્ગંધયુક્ત હોય છે. આને કાર્બાઈલ એમાઈન કસોટી કહેવામાં આવે છે.
$R-NH_2 + CHCl_3 + 3KOH (alc.) \rightarrow R-NC + 3KCl + 3H_2O$
$CCl_4$ આ પ્રક્રિયા આપતું નથી.
તેથી,$CCl_4$ અને $CHCl_3$ ને $R-NH_2 + KOH$ (alc.) નો ઉપયોગ કરીને અલગ ઓળખી શકાય છે.

(B) $1, 1-$ ડાઈક્લોરોઇથેન $(CH_3CHCl_2)$ ની જલીય $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન દ્વારા જેમિનલ ડાયોલ $(CH_3CH(OH)_2)$ બનાવે છે.
જેમિનલ ડાયોલ અસ્થાયી હોવાથી,તે પાણીનો અણુ ગુમાવીને એસિટાલ્ડીહાઇડ $(CH_3CHO)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા: $CH_3CHCl_2 + 2KOH(aq)$ $\rightarrow CH_3CH(OH)_2 + 2KCl$ $\rightarrow CH_3CHO + H_2O + 2KCl$.

(A) $1$. $AlCl_3$ ની હાજરીમાં એસિટિક એનહાઇડ્રાઇડ $(CH_3CO)_2O$ સાથે બેન્ઝીનનું ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ એસિલેશન એસિટોફિનોન $(X = C_6H_5COCH_3)$ આપે છે.
$2$. $Zn-Hg, HCl$ નો ઉપયોગ કરીને એસિટોફિનોન $(X)$ નું ક્લેમેન્સન રિડક્શન કાર્બોનિલ ગ્રુપનું મિથિલીન ગ્રુપમાં રિડક્શન કરે છે,જે ઇથાઇલબેન્ઝીન $(Y = C_6H_5CH_2CH_3)$ આપે છે.
$3$. ઇથાઇલબેન્ઝીન $(Y)$ ની $N$-બ્રોમોસક્સિનિમાઇડ $(NBS)$ સાથેની પ્રક્રિયા એ બેન્ઝિલિક સ્થાન પર થતી રેડિકલ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જે $1$-બ્રોમો-$1$-ફિનાઇલઇથેન $(Z = C_6H_5CH(Br)CH_3)$ આપે છે.

(C) જો અણુમાં ઓછામાં ઓછું એક કાઇરલ કેન્દ્ર (ચાર અલગ-અલગ સમૂહો સાથે જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ) હોય,તો તે અણુ કાઇરલ છે.
$A$. બ્યુટેન$-2-$ઓલ: $CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$. $2$ નંબરના કાર્બન પર $-H$,$-OH$,$-CH_3$ અને $-CH_2CH_3$ જોડાયેલા છે. ચારેય સમૂહો અલગ હોવાથી તે કાઇરલ છે.
$B$. $2$-બ્રોમોપેન્ટેન: $CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_2-CH_3$. $2$ નંબરના કાર્બન પર $-H$,$-Br$,$-CH_3$ અને $-CH_2CH_2CH_3$ જોડાયેલા છે. ચારેય સમૂહો અલગ હોવાથી તે કાઇરલ છે.
$C$. $2$-બ્રોમોબ્યુટેન: $CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3$. $2$ નંબરના કાર્બન પર $-H$,$-Br$,$-CH_3$ અને $-CH_2CH_3$ જોડાયેલા છે. ચારેય સમૂહો અલગ હોવાથી તે કાઇરલ છે.
$D$. બ્રોમોઈથેન: $CH_3-CH_2Br$. $Br$ સાથે જોડાયેલ કાર્બન પર બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે. બે સમાન સમૂહો હોવાથી તે અકાઇરલ (achiral) છે.
નોંધ: આપેલ આકૃતિઓ મુજબ,વિકલ્પો $A$,$B$ અને $C$ ત્રણેય કાઇરલ અણુઓ દર્શાવે છે.

(A) $S_N1$ પ્રક્રિયાઓ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે. $S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર રચાયેલા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(A)$ $1^o$ કાર્બોકેટાયન $(CH_3CH_2CH_2CH_2^+)$ બનાવે છે,જે સૌથી ઓછું સ્થિર છે.
$(B)$ એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન $(CH_2=CH-CH^+(CH_3))$ બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે અને તેથી સૌથી વધુ સ્થિર છે.
$(C)$ $2^o$ કાર્બોકેટાયન $(CH_3CH_2CH^+(CH_3))$ બનાવે છે,જે $1^o$ કાર્બોકેટાયન કરતા વધુ સ્થિર છે પરંતુ એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન કરતા ઓછું સ્થિર છે.
આમ,કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ $B > C > A$ છે. પરિણામે,$S_N1$ પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $B > C > A$ છે.

(C) બેન્ઝીનનું $n$-બ્યુટાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3CH_2CH_2CH_2Cl)$ સાથે $AlCl_3$ ની હાજરીમાં ફ્રીડલ-ક્રાફ્ટસ આલ્કાઈલેશન કાર્બોકેટાયનના પુનઃરચના તરફ દોરી જાય છે. પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થિર દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયનમાં ફેરવાય છે,જેના પરિણામે મુખ્ય નીપજ તરીકે $2-$ફિનાઈલબ્યુટેન મળે છે.
તેવી જ રીતે,$but-1-ene + HF$ અને $butan-2-ol + H_2SO_4$ બંને $sec-butyl$ કાર્બોકેટાયન ઉત્પન્ન કરે છે,જે $2-$ફિનાઈલબ્યુટેન આપે છે.
જો કે,$Butanoyl chloride + AlCl_3$ ની પ્રક્રિયા એ ફ્રીડલ-ક્રાફ્ટસ એસાઈલેશન છે,જે $1-$ફિનાઈલબ્યુટાન$-1-$ઓન બનાવે છે. આ કીટોનનું ક્લેમેન્સન રિડક્શન $(Zn(Hg)/HCl)$ કરવાથી $n$-બ્યુટાઈલબેન્ઝીન ($1-$ફિનાઈલબ્યુટેન) મળે છે,$2-$ફિનાઈલબ્યુટેન નહીં.

(B) વિધાન સાચું છે કારણ કે બેન્ઝીનનું ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન કરવાથી પોલી-આલ્કાઈલેશન થાય છે,કારણ કે દાખલ થયેલ આલ્કાઈલ સમૂહ બેન્ઝીન વલયને સક્રિય બનાવે છે.
કારણ પણ સાચું છે કારણ કે $RCOX$ (એસાઈલ હેલાઈડ) એ $RX$ (આલ્કાઈલ હેલાઈડ) કરતા વધુ સક્રિય હોય છે,કારણ કે કાર્બોનિલ કાર્બન એ આલ્કાઈલ કાર્બન કરતા વધુ ઈલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવે છે.
જોકે,કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી; આલ્કાઈલેશનની મર્યાદા પોલી-આલ્કાઈલેશન છે,હેલાઈડની સક્રિયતા નહીં.
તેથી,બંને વિધાનો સાચા છે,પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.

(D) $2-$બ્રોમોબ્યુટેન ઇથેનોલમાં સોડિયમ ઇથોક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સેટઝેફના નિયમ મુજબ મુખ્ય નીપજ તરીકે $2-$બ્યુટીન આપે છે,જે જણાવે છે કે વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન એ પસંદગીની નીપજ છે.
આમ,વિધાન ખોટું છે કારણ કે $1-$બ્યુટીન એ ગૌણ નીપજ છે.
વધુ વિસ્થાપન અને હાયપરકોન્જુગેશનને કારણે $2-$બ્યુટીન એ $1-$બ્યુટીન કરતા વધુ સ્થાયી છે.
કારણનું વિધાન દાવો કરે છે કે $1-$બ્યુટીન એ $2-$બ્યુટીન કરતા વધુ સ્થાયી છે,જે ખોટું છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.

(A) $S_N1$ પ્રક્રિયાઓ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે.
$S_N1$ પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા એ બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
સંબંધિત કાર્બોકેટાયનનો સ્થિરતાનો ક્રમ: $PhCH_2^+ > CH_2=CH-CH_2^+ > (CH_3)_2CH^+ > CH_3-CH_2^+$.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો વધતો ક્રમ: $CH_3-CH_2-X < (CH_3)_2CH-X < CH_2=CH-CH_2-X < PhCH_2-X$ છે.

(B) હેલોઆલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ તેના આણ્વીય દળ અને શાખાઓના પ્રમાણ પર આધાર રાખે છે.
જેમ આણ્વીય દળ વધે છે,તેમ ઉત્કલનબિંદુ વધે છે.
સમઘટકોમાં,શાખાઓ વધવાથી ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે કારણ કે શાખાઓ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટાડે છે,જેનાથી વાન્ડર વાલ્સ બળો નબળા પડે છે.
આપેલા સંયોજનોની સરખામણી કરતા:
$CH_3CH_2CH_2CH_2Cl$ (n-બ્યુટાઇલ ક્લોરાઇડ) નું આણ્વીય દળ સૌથી વધુ છે અને તે સીધી શૃંખલા ધરાવતો સમઘટક છે,જેમાં કોઈ શાખા નથી,પરિણામે આંતરઆણ્વીય બળો સૌથી મજબૂત હોય છે.
તેથી,તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.

(A) $S_N2$ (Substitution Nucleophilic Bimolecular) પ્રક્રિયાઓ મિથાઈલ હેલાઈડ અને પ્રાથમિક $(1^\circ)$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ દ્વારા ખૂબ જ સરળતાથી થાય છે કારણ કે તેમાં અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) સૌથી ઓછો હોય છે,જે ન્યુક્લિયોફાઈલને પાછળની બાજુથી કાર્બન પરમાણુ પર સરળતાથી હુમલો કરવા દે છે.
$CH_3Br$ એ મિથાઈલ હેલાઈડ છે અને આપેલા વિકલ્પોમાંથી તે સૌથી સરળતાથી $S_N2$ પ્રક્રિયા આપે છે.
વિકલ્પ $(b)$ એ દ્વિતીયક હેલાઈડ છે,વિકલ્પ $(c)$ એ વિલોપન (elimination) પ્રક્રિયા છે,અને વિકલ્પ $(d)$ એ તૃતીયક હેલાઈડ છે જે સામાન્ય રીતે $S_N1$ મિકેનિઝમને અનુસરે છે.

(D) $AgCN$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે,તેથી ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો નાઇટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા થાય છે,જે આઇસોસાયનાઇડ $(RNC)$ બનાવે છે.
$KCN$ એ આયનીય સંયોજન છે,તેથી ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો કાર્બન પરમાણુ દ્વારા થાય છે,જે સાયનાઇડ $(RCN)$ બનાવે છે.
$KNO_2$ એ આયનીય સંયોજન છે,તેથી ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો ઓક્સિજન પરમાણુ દ્વારા થાય છે,જે આલ્કાઇલ નાઇટ્રાઇટ $(RONO)$ બનાવે છે.
$AgNO_2$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે,તેથી ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો નાઇટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા થાય છે,જે નાઇટ્રોઆલ્કેન $(RNO_2)$ બનાવે છે.
તેથી,આપેલી તમામ જોડીઓ યોગ્ય રીતે જોડાયેલ છે.

(C) $CHCl_3$ (ક્લોરોફોર્મ) ને સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા થતા ઓક્સિડેશનને રોકવા માટે ઘેરા રંગની બોટલોમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{sunlight}} 2COCl_2 + 2HCl$.
નીપજ $COCl_2$ (ફોસ્જીન) એક અત્યંત ઝેરી વાયુ છે.
કારણ કે ઓક્સિડેશન પ્રકાશની હાજરીમાં થાય છે,તેથી કારણનું વિધાન કે તે અંધારામાં ઓક્સિડેશન પામે છે તે ખોટું છે.

(C) જલીય એસિટોનમાં બેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડનું જળવિભાજન $S_{N}1$ ક્રિયાવિધિને અનુસરે છે.
$1.$ બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન $(C_{6}H_{5}CH_{2}^{+})$ નું નિર્માણ એ વેગ-નિર્ધારક તબક્કો છે,જે સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
$2.$ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે,જે $S_{N}1$ પથની લાક્ષણિકતા છે.
તેથી,વિધાન સાચું છે,પરંતુ કારણ ખોટું છે.

(C) ન્યુક્લિયોફાઇલ $Z^{-}$ વિલોપન માટે બેઇઝ તરીકે અથવા વિસ્થાપન માટે ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.
$CH_{3}CH_{2}O^{-}$ $(A)$ એ $(CH_{3})_{3}CO^{-}$ $(B)$ ની તુલનામાં નાનો અને ઓછો અવકાશી અવરોધ ધરાવતો ન્યુક્લિયોફાઇલ/બેઇઝ છે.
$(CH_{3})_{3}CO^{-}$ $(B)$ મોટો હોવાથી,તે વિસ્થાપન $(S_N2)$ માટે કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરતી વખતે નોંધપાત્ર અવકાશી અવરોધ અનુભવે છે,તેથી $k_s(B) < k_s(A)$ થાય છે.
જોકે,$(CH_{3})_{3}CO^{-}$ $(B)$ એક પ્રબળ બેઇઝ છે અને વિલોપન માટે પ્રોટોન સરળતાથી દૂર કરી શકે છે,તેથી $k_e(B) > k_e(A)$ થાય છે.
જેથી $\mu = \frac{k_s}{k_e}$ હોવાથી,અને $k_s(B) < k_s(A)$ તથા $k_e(B) > k_e(A)$ હોવાથી,$\mu_{A} = \frac{k_s(A)}{k_e(A)}$ એ $\mu_{B} = \frac{k_s(B)}{k_e(B)}$ કરતા વધારે છે.
તેથી,$\mu_{A} > \mu_{B}$ અને $k_e(B) > k_e(A)$ સાચું છે.

(B) $1$-મિથાઈલ ઈથિલીન ઓક્સાઈડની $HBr$ ના વધારા સાથેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ થાય છે:
$1$. ઈપોક્સાઈડ રીંગનો ઓક્સિજન પરમાણુ $H^+$ દ્વારા પ્રોટોનેટેડ થાય છે,જે ચક્રીય ઓક્સોનિયમ આયન બનાવે છે.
$2$. બ્રોમાઈડ આયન $(Br^-)$ ઈપોક્સાઈડ રીંગના વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરે છે.
$3$. આનાથી રીંગ ખુલે છે અને બ્રોમોહાઈડ્રિન મધ્યવર્તી $(CH_3-CH(OH)-CH_2Br)$ બને છે.
$4$. $HBr$ વધારામાં હોવાથી,હાઈડ્રોક્સિલ ગ્રુપ $(-OH)$ ફરીથી પ્રોટોનેટેડ થાય છે અને બીજા બ્રોમાઈડ આયન $(Br^-)$ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે,જેના પરિણામે વિસિનલ ડાયબ્રોમાઈડ બને છે.
$5$. અંતિમ ઉત્પાદન $1,2$-ડાયબ્રોમોપ્રોપેન છે,જે $CH_3-CH(Br)-CH_2Br$ છે.

(A) સેટઝેફનો નિયમ જણાવે છે કે વિલોપન પ્રક્રિયાઓમાં,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન (જેમાં દ્વિ-બંધિત કાર્બન સાથે વધુ આલ્કાઈલ સમૂહો જોડાયેલા હોય) મુખ્ય નીપજ હોય છે.
$(a)$ $(CH_3)_3CCH(OH)CH_3$ $\xrightarrow{H^+} (CH_3)_3CCH^+(CH_3)$ $\xrightarrow{1,2-methyl shift} (CH_3)_2C^+(CH_2CH_3)CH_3$ $\xrightarrow{-H^+} (CH_3)_2C=C(CH_3)_2$. આ વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન છે,જે સેટઝેફ નીપજ છે.
$(b)$ $(CH_3)_2CHCH(Br)CH_3 \xrightarrow{alc. KOH} (CH_3)_2C=CHCH_3$. આ વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન છે,જે સેટઝેફ નીપજ છે.
$(c)$ $(CH_3)_2CHCH(Br)CH_3 \xrightarrow{(CH_3)_3CO^-K^+} (CH_3)_2CHCH=CH_2$. અવકાશીય રીતે અવરોધિત બેઈઝ $(CH_3)_3CO^-$ ઓછા અવરોધિત પ્રોટોનને દૂર કરે છે,જેનાથી ઓછો વિસ્થાપિત આલ્કીન બને છે,જે હોફમેન નીપજ છે.
$(d)$ $(CH_3)_2C(OH)CH_2CHO \xrightarrow{\Delta} (CH_3)_2C=CHCHO$. આ વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન છે (કાર્બોનિલ સમૂહ સાથે સંયુગ્મિત),જે સેટઝેફ નીપજ છે.
આમ,માત્ર પ્રક્રિયા $(c)$ સેટઝેફ નીપજ મુખ્ય નીપજ તરીકે આપતી નથી.

(C) $E_1$ પ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતા લિવિંગ ગ્રુપ $(Cl^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(A)$ $CH_3CH_2CH_2CH_2^+$ (પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન,સૌથી ઓછું સ્થિર)
$(B)$ $CH_2=CHCH_2CH_2^+$ (પ્રાથમિક એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન,રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર)
$(C)$ $CH_3CH_2CH^+CH_3$ (દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન)
$(D)$ $CH_2=CHCH^+CH_3$ (દ્વિતીયક એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન,રેઝોનન્સ દ્વારા ખૂબ જ સ્થિર)
સ્થિરતાની સરખામણી કરતા: દ્વિતીયક એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન $(D)$ એ પ્રાથમિક એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન $(B)$ કરતા વધુ સ્થિર છે,જે દ્વિતીયક આલ્કાઈલ કાર્બોકેટાયન $(C)$ કરતા વધુ સ્થિર છે,જે પ્રાથમિક આલ્કાઈલ કાર્બોકેટાયન $(A)$ કરતા વધુ સ્થિર છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $D > B > C > A$ છે.

(D) $C-Cl$ બંધની લંબાઈ સંસ્પંદન (resonance) પર આધાર રાખે છે.
$Cl-CH=CH-NO_2$ માં,$-NO_2$ સમૂહ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ ($-M$ અસર) છે,જ્યારે $Cl$ પરમાણુ ઇલેક્ટ્રોન દાતા ($+M$ અસર) તરીકે વર્તે છે.
આનાથી પ્રબળ સંયુગ્મન (conjugation) અસર સર્જાય છે,જેમાં $Cl$ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $NO_2$ સમૂહ તરફ સ્થાનાંતરિત થાય છે,જેનાથી $C-Cl$ બંધમાં દ્વિબંધનો ગુણધર્મ વધે છે.
વધારે દ્વિબંધ ગુણધર્મ એટલે બંધની લંબાઈ ઓછી.
તેથી,$Cl-CH=CH-NO_2$ માં $C-Cl$ બંધ સૌથી ટૂંકો છે.

(A) આ વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયા છે જેમાં $-Br$ સમૂહને $-SH$ સમૂહ દ્વારા બદલવામાં આવે છે.
$(b)$ આ યોગશીલ પ્રતિક્રિયા છે જેમાં $HCl$ દ્વિબંધ પર ઉમેરાય છે.
$(c)$ આ વિલોપન પ્રતિક્રિયા છે જેમાં આલ્કીન બનાવવા માટે $H$ અને $Br$ દૂર થાય છે.
$(d)$ આ વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયા છે જે કાર્બોકેટાયન પુનઃરચના સાથે થાય છે.

(N/A) $(i)$ માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ,સ્ટાયરીન $(C_6H_5CH=CH_2)$ માં $HBr$ ઉમેરવાથી $C_6H_5CH(Br)CH_3$ ($1$-ફિનાઇલઇથાઇલ બ્રોમાઇડ) મળે છે.
(ii) માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ,બ્યુટ$-1-$ઈન $(CH_3-CH_2-CH=CH_2)$ માં $HCl$ ઉમેરવાથી $CH_3-CH_2-CHCl-CH_3$ ($2$-ક્લોરોબ્યુટેન) મળે છે.
(iii) પેરોક્સાઇડની હાજરીમાં,$3$-ફિનાઇલપ્રોપ$-1-$ઈન $(C_6H_5CH_2-CH=CH_2)$ માં $HBr$ નું ઉમેરણ એન્ટી-માર્કોવનીકોવ નિયમ મુજબ થાય છે,જે $C_6H_5CH_2-CH_2-CH_2Br$ ($3$-ફિનાઇલપ્રોપાઇલ બ્રોમાઇડ) આપે છે.

(N/A) $KCN$ મુખ્યત્વે આયનીય છે અને દ્રાવણમાં સાયનાઈડ આયનો $(CN^-)$ આપે છે. $C-C$ બંધ $C-N$ બંધ કરતા વધુ સ્થાયી હોવાથી,આક્રમણ મુખ્યત્વે કાર્બન પરમાણુ દ્વારા થાય છે,જે આલ્કાઈલ સાયનાઈડ $(R-CN)$ બનાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,$AgCN$ મુખ્યત્વે સહસંયોજક સ્વભાવ ધરાવે છે. આ કિસ્સામાં,કાર્બન પરમાણુ સિલ્વર સાથે બંધમાં જોડાયેલ હોવાથી,નાઈટ્રોજન પરમાણુ તેના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મનું દાન કરવા માટે મુક્ત રહે છે,જેના પરિણામે મુખ્ય નીપજ તરીકે આઈસોસાયનાઈડ $(R-NC)$ બને છે.

(N/A) $S_{N}2$ પ્રક્રિયાનો દર ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને લિવિંગ ગ્રુપની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે.
$(i)$ સાયક્લોહેક્સાઇલમિથાઇલ ક્લોરાઇડ એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે,જ્યારે ક્લોરોસાયક્લોહેક્સેન એ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે. $S_{N}2$ પ્રક્રિયાઓ અવકાશી અવરોધ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોવાથી,ઓછો અવરોધ ધરાવતું પ્રાથમિક હેલાઇડ ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે. તેથી,સાયક્લોહેક્સાઇલમિથાઇલ ક્લોરાઇડ એ ક્લોરોસાયક્લોહેક્સેન કરતા ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.
(ii) $n$-બ્યુટાઇલ આયોડાઇડ અને $n$-બ્યુટાઇલ ક્લોરાઇડ બંને પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે. $S_{N}2$ પ્રક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપની દૂર થવાની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. આયોડાઇડ $(I^-)$ એ ક્લોરાઇડ $(Cl^-)$ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે કારણ કે તે નિર્બળ બેઇઝ છે. તેથી,$n$-બ્યુટાઇલ આયોડાઇડ એ $n$-બ્યુટાઇલ ક્લોરાઇડ કરતા ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.

(N/A) $(i)$ $S_{N}1$ ક્રમ: $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Br < (CH_{3})_{2}CHCH_{2}Br < CH_{3}CH_{2}CH(Br)CH_{3} < (CH_{3})_{3}CBr$
$S_{N}2$ ક્રમ: $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Br > (CH_{3})_{2}CHCH_{2}Br > CH_{3}CH_{2}CH(Br)CH_{3} > (CH_{3})_{3}CBr$
$S_{N}1$ માં,પ્રતિક્રિયાત્મકતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે. તૃતીયક > દ્વિતીયક > પ્રાથમિક. પ્રાથમિકમાં,ઇન્ડક્ટિવ અસરને કારણે $(CH_{3})_{2}CHCH_{2}Br$ એ $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Br$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે. $S_{N}2$ માં,પ્રતિક્રિયાત્મકતા અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે. પ્રાથમિક > દ્વિતીયક > તૃતીયક.
$(ii)$ $S_{N}1$ ક્રમ: $C_{6}H_{5}CH_{2}Br < C_{6}H_{5}CH(CH_{3})Br < C_{6}H_{5}CH(C_{6}H_{5})Br < C_{6}H_{5}C(CH_{3})(C_{6}H_{5})Br$
$S_{N}2$ ક્રમ: $C_{6}H_{5}C(CH_{3})(C_{6}H_{5})Br < C_{6}H_{5}CH(C_{6}H_{5})Br < C_{6}H_{5}CH(CH_{3})Br < C_{6}H_{5}CH_{2}Br$
$S_{N}1$ માં,કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા ફિનાઈલ જૂથોના રેઝોનન્સ દ્વારા વધે છે. $C_{6}H_{5}C(CH_{3})(C_{6}H_{5})Br$ તૃતીયક બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે સૌથી વધુ સ્થિર છે. $S_{N}2$ માં,અવકાશી અવરોધ વધવાની સાથે પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઘટે છે.

(N/A) $(i)$ આલ્કાઈલ હેલાઈડનું ઉત્કલનબિંદુ આણ્વીય દળ (અથવા હેલોજન પરમાણુઓની સંખ્યા) વધવાની સાથે વધે છે. ક્રમ આ મુજબ છે: $CH_3Cl < CH_3Br < CH_2Br_2 < CHBr_3$।
$(ii)$ આઈસોમર્સ માટે,શાખાઓ વધવાની સાથે ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે. અલગ-અલગ શૃંખલાની લંબાઈ માટે,આલ્કાઈલ સમૂહનું કદ વધવાની સાથે ઉત્કલનબિંદુ વધે છે. તેથી,ક્રમ આ મુજબ છે: $\text{Isopropyl chloride} < 1-\text{Chloropropane} < 1-\text{Chlorobutane}$।

(A) $(i)$ $CH_3CH_2CH_2CH_2Br$ $(1^{\circ})$ એ $CH_3CH_2CH(Br)CH_3$ $(2^{\circ})$ કરતા વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે કારણ કે $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે. પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડમાં દ્વિતીયક કરતા ઓછો અવકાશી અવરોધ હોય છે,જે ન્યુક્લિયોફાઈલને સરળતાથી હુમલો કરવા દે છે.
$(ii)$ $CH_3CH_2CH(Br)CH_3$ $(2^{\circ})$ એ $(CH_3)_3CBr$ $(3^{\circ})$ કરતા વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે કારણ કે $3^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડમાં ત્રણ મોટા મિથાઈલ સમૂહોને કારણે ખૂબ જ અવકાશી અવરોધ હોય છે,જે $S_N2$ માર્ગને ખૂબ જ ધીમો બનાવે છે.
$(iii)$ $CH_3CH(CH_3)CH_2CH_2Br$ એ $CH_3CH_2CH(CH_3)CH_2Br$ કરતા વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે. બંને પ્રાથમિક હોવા છતાં,$CH_3CH_2CH(CH_3)CH_2Br$ માં મિથાઈલ સમૂહ $\beta$-કાર્બન પર (પ્રતિક્રિયા સ્થળની નજીક) છે,જે $CH_3CH(CH_3)CH_2CH_2Br$ ની તુલનામાં વધુ અવકાશી અવરોધ પેદા કરે છે.

(N/A) $(i)$ $S_N1$ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયનના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે. આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(I)$ એ $3^{\circ}$ છે જ્યારે $(II)$ એ $2^{\circ}$ છે. તેથી,$(I)$ એ $3^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે જ્યારે $(II)$ એ $2^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા જેટલી વધારે,$S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર તેટલો ઝડપી. $3^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન એ $2^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન કરતા વધુ સ્થિર હોવાથી,$(I)$ એટલે કે $2$-ક્લોરો-$2$-મિથાઈલપ્રોપેન,$(II)$ એટલે કે $3$-ક્લોરોપેન્ટેન કરતા ઝડપી $S_N1$ પ્રક્રિયા આપે છે.
$(ii)$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(I)$ એ $2^{\circ}$ છે જ્યારે $(II)$ એ $1^{\circ}$ છે. $2^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન એ $1^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન કરતા વધુ સ્થિર છે. તેથી,$(I)$,$2$-ક્લોરોહેપ્ટેન,$(II)$,$1$-ક્લોરોહેક્ઝેન કરતા ઝડપી $S_N1$ પ્રક્રિયા આપે છે.

(B) $1.$ $Cyclohexyl-Br + Mg$ $\xrightarrow{dry\,ether} Cyclohexyl-MgBr (A)$ $\xrightarrow{H_2O} Cyclohexane (B)$
$2.$ $CH_3-CH(Br)-CH_3 (R) + Mg$ $\xrightarrow{dry\,ether} CH_3-CH(MgBr)-CH_3 (C)$ $\xrightarrow{D_2O} CH_3-CH(D)-CH_3$
$3.$ $2(CH_3)_3C-X (R^1-X) \xrightarrow{Na/ether} (CH_3)_3C-C(CH_3)_3$ (વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયા)
$4.$ $(CH_3)_3C-X$ $\xrightarrow{Mg} (CH_3)_3C-MgX (D)$ $\xrightarrow{H_2O} (CH_3)_3CH (E)$
આમ:
$A = Cyclohexylmagnesium\,bromide$
$B = Cyclohexane$
$C = CH_3-CH(MgBr)-CH_3$
$D = (CH_3)_3C-MgX$
$E = (CH_3)_3CH$
$R = CH_3-CH(Br)-CH_3$
$R^1 = (CH_3)_3C-$

(N/A) એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ એવા ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ છે જે બે ન્યુક્લિયોફિલિક સાઇટ્સ ધરાવે છે જેના દ્વારા તેઓ હુમલો કરી શકે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,નાઇટ્રાઇટ આયન $(NO_2^-)$ એ એક એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે.
તે આલ્કાઇલ નાઇટ્રાઇટ્સ $(R-O-N=O)$ બનાવવા માટે ઓક્સિજન પરમાણુ દ્વારા હુમલો કરી શકે છે,અથવા તે નાઇટ્રોઆલ્કેન્સ $(R-NO_2)$ બનાવવા માટે નાઇટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા હુમલો કરી શકે છે.

(C) $(i)$ $S_N2$ પ્રક્રિયાઓમાં,દર લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ $I^{-} > Br^{-} > Cl^{-} > F^{-}$ છે. $I^{-}$ એ $Br^{-}$ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ હોવાથી,$CH_3-I$ એ $CH_3-Br$ કરતા ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે.
$(ii)$ $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે. $S_N2$ માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $\text{methyl} > \text{primary} > \text{secondary} > \text{tertiary}$ છે. $CH_3-Cl$ એ મિથાઈલ હેલાઈડ છે,જ્યારે $CH_3-C(CH_3)_2-Cl$ એ તૃતીયક હેલાઈડ છે. તેથી,ઓછા અવકાશી અવરોધને કારણે $CH_3-Cl$ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા આપે છે.

(N/A) $(i)$ $1-$બ્રોમો$-1-$મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનમાં,તમામ $\beta$-હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ સમાન છે. તેથી,ડીહાઈડ્રોહેલોજિનેશન માત્ર એક જ આલ્કીન આપે છે: $1-$મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝીન.
$(ii)$ $2-$ક્લોરો$-2-$મિથાઈલબ્યુટેનમાં,$\beta$-હાઈડ્રોજનના બે સેટ છે. ડીહાઈડ્રોહેલોજિનેશન બે આલ્કીન આપે છે:
$CH_3-C(Cl)(CH_3)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{C_2H_5ONa/C_2H_5OH} CH_3-C(CH_3)=CH-CH_3 \text{ (મુખ્ય, } 2-$મિથાઈલબ્યુટ$-2-$ઈન$)$ $+ CH_2=C(CH_3)-CH_2-CH_3 \text{ (ગૌણ, } 2-$મિથાઈલબ્યુટ$-1-$ઈન$)$
સેટઝેફના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન ($2-$મિથાઈલબ્યુટ$-2-$ઈન$)$ મુખ્ય નીપજ છે.
$(iii)$ $2,2,3-$ટ્રાયમિથાઈલ$-3-$બ્રોમોપેન્ટેનમાં,$\beta$-હાઈડ્રોજનના બે સેટ છે. ડીહાઈડ્રોહેલોજિનેશન બે આલ્કીન આપે છે:
$CH_3-C(CH_3)_2-C(Br)(CH_3)-CH_2-CH_3$ $\xrightarrow{C_2H_5ONa/C_2H_5OH} CH_3-C(CH_3)_2-C(CH_3)=CH-CH_3 \text{ (મુખ્ય, } 3,4,4-$ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન$)$ $+ CH_3-C(CH_3)_2-C(=CH_2)-CH_2-CH_3 \text{ (ગૌણ, } 2,3,3-$ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટ$-1-$ઈન$)$
સેટઝેફના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન ($3,4,4-$ટ્રાયમિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન$)$ મુખ્ય નીપજ છે.

(N/A) $(i)$ ક્લોરોબેન્ઝીનમાં,$Cl$ પરમાણુ $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે. સાયક્લોહેક્સિલ ક્લોરાઈડમાં,$Cl$ પરમાણુ $sp^{3}$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે. $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન $sp^{3}$ કાર્બન કરતા વધુ $s$-લક્ષણ ધરાવે છે,તેથી તે વધુ વિદ્યુતઋણ છે. પરિણામે,ક્લોરોબેન્ઝીનમાં $C-Cl$ બંધની ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા $Cl$ પરમાણુની નજીક સાયક્લોહેક્સિલ ક્લોરાઈડ કરતા ઓછી હોય છે. વધુમાં,ક્લોરોબેન્ઝીનમાં બેન્ઝીન રિંગની $-I$ અસરને કારણે $C-Cl$ બંધની ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટે છે,જેનાથી ડાયપોલ મોમેન્ટ ઓછી થાય છે.
$(ii)$ પાણીમાં મિશ્ર થવા માટે,દ્રાવ્ય-પાણી વચ્ચેનું આકર્ષણ બળ દ્રાવ્ય-દ્રાવ્ય અને પાણી-પાણી વચ્ચેના આકર્ષણ બળ કરતા મજબૂત હોવું જોઈએ. આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સ ધ્રુવીય છે અને દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ આકર્ષણ ધરાવે છે,જ્યારે પાણીના અણુઓ મજબૂત હાઈડ્રોજન બંધથી જોડાયેલા હોય છે. આલ્કાઈલ હેલાઈડ અને પાણી વચ્ચેનું નવું આકર્ષણ બળ નબળું હોવાથી તેઓ પાણીમાં અદ્રાવ્ય રહે છે.
$(iii)$ ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકો $(R-Mg-X)$ ખૂબ જ સક્રિય હોય છે. ભેજની હાજરીમાં,તેઓ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કેન બનાવે છે:
$R-Mg-X + H_{2}O \rightarrow R-H + Mg(OH)X$
તેથી,ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકોને નિર્જળ પરિસ્થિતિમાં તૈયાર કરવા જોઈએ.

(N/A) આપેલ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$n-BuBr + KCN \xrightarrow{EtOH/H_2O} n-BuCN$
આ પ્રક્રિયા $S_{N}2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
$1$. ન્યુક્લિયોફાઇલ $CN^{-}$ એ $n-butyl$ બ્રોમાઇડ $(n-BuBr)$ ના ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરમાણુ પર લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^{-})$ ની વિરુદ્ધ દિશામાંથી હુમલો કરે છે.
$2$. આના પરિણામે એક સંક્રાંતિ અવસ્થા બને છે જેમાં $C-CN$ બંધ આંશિક રીતે બને છે અને $C-Br$ બંધ આંશિક રીતે તૂટે છે.
$3$. અંતે,$Br^{-}$ આયન દૂર થાય છે,જેના પરિણામે $n-butyl$ સાયનાઇડ $(n-BuCN)$ બને છે.
$4$. $CN^{-}$ આયન એ એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે,પરંતુ $KCN$ ની હાજરીમાં,કાર્બન કેન્દ્રની વધુ ન્યુક્લિયોફિલિસિટીને કારણે હુમલો મુખ્યત્વે કાર્બન પરમાણુ દ્વારા થાય છે.

(N/A) $(i)$ $1-Bromopentane$ $(1^{\circ})$,$2-Bromopentane$ $(2^{\circ})$,$2-Bromo-2-methylbutane$ $(3^{\circ})$. $S_{N}2$ પ્રતિક્રિયાત્મકતા અવકાશી અવરોધ વધવાની સાથે ઘટે છે. ક્રમ: $2-Bromo-2-methylbutane < 2-Bromopentane < 1-Bromopentane$.
$(ii)$ $1-Bromo-3-methylbutane$ $(1^{\circ})$,$2-Bromo-3-methylbutane$ $(2^{\circ})$,$2-Bromo-2-methylbutane$ $(3^{\circ})$. પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ: $2-Bromo-2-methylbutane < 2-Bromo-3-methylbutane < 1-Bromo-3-methylbutane$.
$(iii)$ બધા $1^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે. પ્રતિક્રિયાના સ્થાનની નજીક શાખાઓ વધવાથી પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઘટે છે. ક્રમ: $1-Bromo-2,2-dimethylpropane < 1-Bromo-2-methylbutane < 1-Bromo-3-methylbutane < 1-Bromobutane$.