Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(B) $tert$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ $((CH_3)_3CBr)$ ની સિલ્વર ફ્લોરાઇડ $(AgF)$ સાથેની પ્રક્રિયા સ્વાર્ટ્સ પ્રક્રિયા છે,જેનો ઉપયોગ આલ્કાઇલ ફ્લોરાઇડના સંશ્લેષણ માટે થાય છે.
જોકે,$tert$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ એ તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે. જ્યારે તેને $AgF$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન ($S_N1$ અથવા $S_N2$) ને બદલે $E1$ વિલોપન પ્રક્રિયા અનુભવે છે,કારણ કે તૃતીયક કાર્બોકેટાયન ખૂબ જ સ્થાયી હોય છે અને ફ્લોરાઇડ આયન બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
પરિણામે,$HBr$ ના વિલોપનને કારણે મુખ્ય નીપજ તરીકે $2$-મિથાઇલપ્રોપીન (આઇસોબ્યુટાઇલિન) મળે છે.

(C) સોડિયમ ઇથોક્સાઇડ $(CH_3CH_2ONa)$ અને આઇસોપ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ $((CH_3)_2CHCl)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ બેઇઝ-પ્રેરિત વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
સોડિયમ ઇથોક્સાઇડ એક પ્રબળ બેઇઝ હોવાથી અને આઇસોપ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ હોવાથી,$S_N2$ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા કરતા $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે થાય છે.
બેઇઝ આઇસોપ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડમાંથી $\beta$-હાઇડ્રોજન દૂર કરે છે,જેના પરિણામે પ્રોપીન $(CH_3-CH=CH_2)$,ઇથેનોલ $(CH_3CH_2OH)$ અને સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ બને છે.
તેથી,નીપજ '$X$' પ્રોપીન છે.

(D) આલ્કાઈલ હેલાઈડની આલ્કોહોલિક $KCN$ સાથેની પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટીટ્યુશન પ્રક્રિયા ($S_N2$ મિકેનિઝમ) છે જે આલ્કાઈલ સાયનાઈડ (નાઈટ્રાઈલ) આપે છે.
બ્યુટેન નાઈટ્રાઈલ $(CH_3CH_2CH_2CN)$ મેળવવા માટે,જેમાં કુલ $4$ કાર્બન પરમાણુઓ છે,આપણે $3$ કાર્બન ધરાવતા આલ્કાઈલ હેલાઈડની જરૂર છે.
$n-$પ્રોપાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3CH_2CH_2Cl)$ માં $3$ કાર્બન હોય છે,તેથી તે $KCN$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બ્યુટેન નાઈટ્રાઈલ $(CH_3CH_2CH_2CN)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા: $CH_3CH_2CH_2Cl + KCN \text{ (alc.)} ightarrow CH_3CH_2CH_2CN + KCl$.

(A) $S_N2$ પ્રતિક્રિયાઓ માટે આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સની પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ: $Primary > Secondary > Tertiary$ છે.
આ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને કારણે છે,જે પ્રાથમિકથી તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ તરફ વધે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં:
$(A)$ $n$-બ્યુટાઇલ આયોડાઇડ એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$(B)$ $sec$-બ્યુટાઇલ આયોડાઇડ એ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$(C)$ આઇસોબ્યુટાઇલ આયોડાઇડ એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે,પરંતુ તેમાં $\beta$-કાર્બન પર અવકાશી અવરોધ છે.
$(D)$ $tert$-બ્યુટાઇલ આયોડાઇડ એ તૃતીયક $(3^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
તેથી,$n$-બ્યુટાઇલ આયોડાઇડ સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે.

(B) $SN^1$ પ્રક્રિયાઓમાં રેસેમાઇઝેશન ત્યારે થાય છે જ્યારે સબસ્ટ્રેટ એક સ્થિર,સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે જે કાયરલ હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$CH_3-CH_2-CH(Cl)-CH_3$ ($2$-ક્લોરોબ્યુટેન) એ દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે જે ક્લોરાઇડ આયન દૂર થવાથી સમતલીય કાર્બોકેટાયન $(CH_3-CH_2-CH^+-CH_3)$ બનાવી શકે છે.
આ કાર્બોકેટાયન પ્રોકાયરલ છે અને ન્યુક્લિયોફાઇલ દ્વારા બંને બાજુથી હુમલો થઈ શકે છે,જે રેસેમિક મિશ્રણ તરફ દોરી જાય છે.
$CH_3-CH(Cl)-CH_3$ (આઇસોપ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ) ઓછું સ્થિર દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે અને $2-$ક્લોરોબ્યુટેનની તુલનામાં $SN^1$ માટે ઓછું સક્રિય છે.
$CH_3-CH_2-CH(Cl)-CH_2-CH_3$ ($3$-ક્લોરોપેન્ટેન) એવો કાર્બોકેટાયન બનાવે છે જે સંમિતિને કારણે અકાયરલ છે,તેથી તે રેસેમિક મિશ્રણ આપતું નથી.
$(CH_3)_3C-CH_2-Cl$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે અને સામાન્ય રીતે $SN^2$ પ્રક્રિયાઓ અનુભવે છે.

(D) જ્યારે $2-$બ્રોમોબ્યુટેન $(CH_3CH(Br)CH_2CH_3)$ ને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$ ના જલીય દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા અનુભવે છે.
હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન $(OH^-)$ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને બ્રોમાઇડ આયન $(Br^-)$ ને દૂર કરે છે.
પ્રક્રિયા: $CH_3CH(Br)CH_2CH_3 + NaOH_{(aq)} \rightarrow CH_3CH(OH)CH_2CH_3 + NaBr$.
બનતી નીપજ બ્યુટેન$-2-$ઓલ છે.

(D) હેલોઆલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ અણુભાર અને હેલોજન પરમાણુઓની સંખ્યામાં વધારા સાથે વધે છે.
આનું કારણ એ છે કે હેલોજન પરમાણુઓનું કદ અને સંખ્યા વધતા વાન ડર વાલ્સ બળોનું મૂલ્ય વધે છે.
આપેલા સંયોજનોની સરખામણી કરતા: $CHBr_3$ નો અણુભાર સૌથી વધુ છે,ત્યારબાદ $CH_2Br_2$,$CH_3Br$ અને સૌથી ઓછો અણુભાર $CH_3Cl$ નો છે.
તેથી,સાચો ઉતરતો ક્રમ $CHBr_3 > CH_2Br_2 > CH_3Br > CH_3Cl$ છે.

(C) એમોનિયા સાથે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયા $(S_N2)$ છે.
આ પ્રતિક્રિયામાં,હેલાઈડ આયન $(X^-)$ લિવિંગ ગ્રુપ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા $C-X$ બંધની મજબૂતી પર આધાર રાખે છે.
હેલોજન પરમાણુનું કદ વધવાની સાથે બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે,જેનાથી $C-I$ બંધ સૌથી નબળો અને $C-Cl$ બંધ સૌથી મજબૂત બને છે.
તેથી,લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ $I^- > Br^- > Cl^-$ છે.
આમ,એમોનિયા સાથે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $R-I > R-Br > R-Cl$ છે.

(D) હેલોઆલ્કેન $(R-X)$ ની સિલ્વર નાઈટ્રાઈટ $(AgNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી મુખ્ય નીપજ તરીકે નાઈટ્રોઆલ્કેન $(R-NO_2)$ મળે છે.
આનું કારણ એ છે કે $AgNO_2$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે,અને નાઈટ્રોજન પરમાણુ ઓક્સિજન પરમાણુ કરતા વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક છે.
તેનાથી વિપરીત,$KNO_2$ અથવા $NaNO_2$ જેવા આયનીય નાઈટ્રાઈટ્સ મુખ્યત્વે આલ્કાઈલ નાઈટ્રાઈટ્સ $(R-ONO)$ આપે છે કારણ કે આ આયનીય સ્પીસીઝમાં ઓક્સિજન પરમાણુ વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક હોય છે.

(D) આપેલ આલ્કાઈલ સમૂહ માટે,હેલોજન પરમાણુનું કદ અને દળ વધવાની સાથે આલ્કાઈલ હેલાઈડનું ઉત્કલનબિંદુ વધે છે.
આ હેલોજનના કદ અને દળમાં વધારા સાથે વાન્ડર વાલ્સ બળોના મૂલ્યમાં વધારો થવાને કારણે છે.
આમ,ઉત્કલનબિંદુનો ક્રમ: $CH_3I > CH_3Br > CH_3Cl > CH_3F$ છે.
તેથી,$CH_3I$ નું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.

(A) આલ્કાઈલ હેલાઈડનું ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન $E2$ મિકેનિઝમને અનુસરે છે,જ્યાં દર બનતા આલ્કીનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
સેટઝેફના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન વધુ સ્થિર હોય છે.
આલ્કીનનો સ્થિરતાનો ક્રમ: $R_2C=CR_2 > R_2C=CHR > R_2C=CH_2 > RCH=CH_2$ છે.
કારણ કે $3^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ $2^{\circ}$ અને $1^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડની સરખામણીમાં વધુ વિસ્થાપિત (સ્થિર) આલ્કીન બનાવે છે,તેથી ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશનની સરળતાનો ક્રમ $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ છે.

(A) હેલોઆલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ આણ્વીય દળ વધવાની સાથે વધે છે,કારણ કે વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોનું મૂલ્ય વધે છે.
આપેલા સંયોજનોની સરખામણી કરતા:
$CH_3Cl$ $(50.5 \ g/mol)$
$CH_3Br$ $(95.0 \ g/mol)$
$CH_2Br_2$ $(173.8 \ g/mol)$
$CHBr_3$ $(252.7 \ g/mol)$
$CH_3Cl$ નું આણ્વીય દળ સૌથી ઓછું હોવાથી,તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઓછું છે.

(B) $C-X$ બંધની બંધ એન્થાલ્પી બંધ લંબાઈ પર આધાર રાખે છે. જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ $F$ થી $I$ તરફ વધે છે,તેમ $C-X$ બંધની લંબાઈ વધે છે.
બંધ લંબાઈ અને બંધની મજબૂતી વચ્ચેના વ્યસ્ત સંબંધ મુજબ,જેમ બંધ લંબાઈ વધે છે,તેમ બંધની મજબૂતી ઘટે છે.
$F$ એ સૌથી નાનો હેલોજન હોવાથી,$C-F$ બંધ સૌથી ટૂંકો અને મજબૂત હોય છે,જેને તોડવા માટે સૌથી વધુ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
તેથી,આપેલા આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સમાં $CH_3-F$ ની બંધ એન્થાલ્પી સૌથી વધુ છે.

(B) આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(CH_3CH_2Br)$ અને કાર્બોક્સિલિક એસિડના સિલ્વર ક્ષાર $(CH_3COOAg)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,એસીટેટ આયન $(CH_3COO^-)$ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે વર્તે છે અને ઈથાઈલ ગ્રુપ પર હુમલો કરે છે,જેનાથી બ્રોમાઈડ આયન $(Br^-)$ દૂર થાય છે.
સિલ્વર આયન $(Ag^+)$ બ્રોમાઈડ આયન $(Br^-)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સિલ્વર બ્રોમાઈડ $(AgBr)$ ના અવક્ષેપ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $CH_3CH_2Br + CH_3COOAg \xrightarrow{\Delta} CH_3COOCH_2CH_3 + AgBr$.
બનતી નીપજ ઈથાઈલ એસીટેટ $(CH_3COOCH_2CH_3)$ છે.

(C) $S_{N}2$ ક્રિયાવિધિ એક સંક્રાંતિ અવસ્થા દ્વારા આગળ વધે છે જ્યાં ન્યુક્લિયોફાઇલ અને લિવિંગ ગ્રુપ બંને મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ સાથે આંશિક રીતે જોડાયેલા હોય છે.
કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનતું નથી; આ $S_{N}1$ ક્રિયાવિધિની લાક્ષણિકતા છે.

(B) હેલોઆલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ $(B.P.)$ વાન્ડર વાલ્સ બળોના મૂલ્ય પર આધાર રાખે છે,જે હેલોજન પરમાણુના કદ અને દળ સાથે વધે છે.
આપેલા તમામ સંયોજનોમાં એક કાર્બન પરમાણુ $(CH_3X)$ હોવાથી,ઉત્કલનબિંદુ હેલોજન પરમાણુ $(X)$ ના કદ પર આધાર રાખે છે.
હેલોજન પરમાણુઓના કદનો ક્રમ આ મુજબ છે: $F < Cl < Br < I$.
તેથી,ઉત્કલનબિંદુનો ક્રમ આ મુજબ વધે છે: $CH_3F < CH_3Cl < CH_3Br < CH_3I$.
આમ,ફ્લોરોમિથેન $(CH_3F)$ નું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઓછું છે.

(B) $tert-$બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડની સિલ્વર ફ્લોરાઇડ $(AgF)$ સાથેની પ્રક્રિયા સ્વાર્ટ્સ પ્રક્રિયા છે,જેનો ઉપયોગ આલ્કાઇલ ફ્લોરાઇડના સંશ્લેષણ માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$tert-$બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડમાં રહેલા બ્રોમીન પરમાણુનું સ્થાન ફ્લોરિન પરમાણુ લે છે અને $2-$ફ્લોરો$-2-$મિથાઇલપ્રોપેન બનાવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $(CH_3)_3CBr + AgF \xrightarrow{\Delta} (CH_3)_3CF + AgBr$.

(D) આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(R-X)$ જ્યારે $KNO_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઈલ નાઈટ્રાઈટ $(R-O-N=O)$ બનાવે છે,કારણ કે ઓક્સિજન પરમાણુ નાઈટ્રોજન કરતા વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક હોય છે.
તેનાથી વિપરીત,$AgNO_2$ સાથેની પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે નાઈટ્રોઆલ્કેન $(R-NO_2)$ આપે છે.

(C) આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(C_2H_5Cl)$ ની આલ્કોહોલિક $KCN$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
$KCN$ એ આયનીય સંયોજન છે જે દ્રાવણમાં $CN^-$ આયનો આપે છે,જે એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને આલ્કાઈલ સાયનાઈડ $(C_2H_5CN)$ બનાવવા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડ પર હુમલો કરે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_2H_5Cl + KCN \text{ (alc.)} \xrightarrow{\Delta} C_2H_5CN + KCl$.
તેથી,સંયોજન $Y$ એ $KCN$ (alc.) છે.

(D) $S_N1$ પ્રક્રિયામાં,પ્રથમ તબક્કામાં સબસ્ટ્રેટનું આયનીકરણ થઈને સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે. આ મધ્યવર્તી $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે.

(A) $3-$બ્રોમો$-2-$મિથાઈલપેન્ટેનની આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન પ્રક્રિયા ($E2$ મિકેનિઝમ) છે.
ઝેટસેફના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન એ મુખ્ય નીપજ હોય છે.
શરૂઆતનું સંયોજન $CH_3-CH(CH_3)-CH(Br)-CH_2-CH_3$ છે.
$C-2$ પરથી $H$ દૂર થવાથી $CH_3-C(CH_3)=CH-CH_2-CH_3$ ($2-$મિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન) મળે છે.
$C-4$ પરથી $H$ દૂર થવાથી $CH_3-CH(CH_3)-CH=CH-CH_3$ ($4-$મિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન) મળે છે.
$2-$મિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન એ $4-$મિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન કરતા વધુ વિસ્થાપિત (ટ્રાય-સબસ્ટીટ્યુટેડ) હોવાથી તે મુખ્ય નીપજ છે.

(B) $S_N1$ (Substitution Nucleophilic Unimolecular) પ્રતિક્રિયા મિકેનિઝમ વિશેનું ખોટું વિધાન છે: $(B)$ તે એક-પગલાની પ્રક્રિયા છે.
$S_N1$ પ્રતિક્રિયા મિકેનિઝમ એ બે-પગલાની પ્રક્રિયા છે. પ્રથમ પગલામાં,લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થાય છે અને કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે. બીજા પગલામાં,ન્યુક્લિયોફાઇલ કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરે છે,જેનાથી સબસ્ટિટ્યુશન પ્રોડક્ટ બને છે.

(B) $S_{N}1$ પ્રક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
વધુ સ્થિર કાર્બોકેટાયન $S_{N}1$ પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવે છે.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ છે.
વિકલ્પ $B$ માં,સંયોજન $3$-ક્લોરો-$3$-મિથાઈલહેક્ઝેન છે. ક્લોરાઈડ આયન દૂર થવાથી,તે તૃતીયક $(3^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થિર છે.
તેથી,તે $S_{N}1$ પ્રક્રિયા સૌથી ઝડપથી આપે છે.

(D) $SN^2$ ક્રિયાવિધિ એક તબક્કામાં થતી પ્રક્રિયા છે.
તે પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડમાં ઓછી અવકાશી અવરોધને કારણે સરળતાથી થાય છે.
તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડમાં અવકાશી અવરોધ ખૂબ વધારે હોય છે,જે ન્યુક્લિયોફાઇલને કાર્બન પરમાણુ પર હુમલો કરતા અટકાવે છે.
તેથી,$SN^2$ ક્રિયાવિધિ તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડમાં જોવા મળે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(C) હેલોઆલ્કેનનું ઉત્કલનબિંદુ આણ્વીય દળ અને સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારા સાથે વધે છે.
આપેલા સંયોજનોની સરખામણી કરતા:
$A$: $CH_3-CH_2-CH_2-Cl$ $(M.W. \approx 78.5 \ g/mol)$
$B$: $CH_3-CH_2-Cl$ $(M.W. \approx 64.5 \ g/mol)$
$C$: $CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3$ $(M.W. \approx 92.5 \ g/mol)$
$D$: $CH_3-Cl$ $(M.W. \approx 50.5 \ g/mol)$
$CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3$ નું આણ્વીય દળ સૌથી વધુ હોવાથી,તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.

(A) આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(R-X)$ ની સિલ્વર નાઈટ્રાઈટ $(AgNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા મુખ્ય નીપજ તરીકે નાઈટ્રો આલ્કેન $(R-NO_2)$ આપે છે.
$AgNO_2$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે,અને નાઈટ્રોજન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફિલિક સાઈટ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે $C-N$ બંધના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે.
તેનાથી વિપરીત,પોટેશિયમ નાઈટ્રાઈટ $(KNO_2)$ એ આયનીય સંયોજન છે,જે નાઈટ્રાઈટ આયન $(NO_2^-)$ આપે છે જ્યાં ઓક્સિજન ન્યુક્લિયોફિલિક સાઈટ તરીકે કાર્ય કરે છે,જેના પરિણામે આલ્કાઈલ નાઈટ્રાઈટ $(R-ONO)$ બને છે.

(D) આ પ્રક્રિયાને $Wurtz$ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેમાં ધાતુના $Na$ અને શુષ્ક ઇથરની હાજરીમાં આલ્કાઇલ હેલાઇડના બે અણુઓનું જોડાણ થાય છે.
સામાન્ય પ્રક્રિયા: $2R-X + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} R-R + 2NaX$.
આમ,મળતા આલ્કેન $(R-R)$ માં મૂળ આલ્કાઇલ હેલાઇડ $(R-X)$ કરતા બમણા કાર્બન પરમાણુઓ હોય છે.

(D) $SN^2$ પ્રક્રિયાનો વેગ બે મુખ્ય પરિબળો પર આધાર રાખે છે:
$1$. અવકાશી અવરોધ (Steric hindrance): $SN^2$ પ્રક્રિયાનો વેગ ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરના અવકાશી અવરોધના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $CH_3-X > 1^{\circ} > 2^{\circ} > 3^{\circ}$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$2$. લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા: જો આલ્કાઇલ સમૂહ સમાન હોય,તો $SN^2$ પ્રક્રિયાનો વેગ લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાના સમપ્રમાણમાં હોય છે. લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ $I^- > Br^- > Cl^- > F^-$ છે.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
- વિકલ્પ $A$,$B$,અને $D$ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
- વિકલ્પ $C$ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે,જે વધુ અવકાશી અવરોધને કારણે પ્રાથમિક હેલાઇડ કરતા ધીમી પ્રક્રિયા આપે છે.
- પ્રાથમિક હેલાઇડ્સ ($A$,$B$,અને $D$) માં,લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા વેગ નક્કી કરે છે. $Cl^-$,$Br^-$,અને $I^-$ માં $I^-$ સૌથી સારું લિવિંગ ગ્રુપ હોવાથી,$CH_3CH_2CH_2CH_2I$ સૌથી ઝડપથી $SN^2$ પ્રક્રિયા આપે છે.

(C) $SN^2$ પ્રક્રિયાનો દર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને લિવિંગ ગ્રુપની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે.
$1$. અવકાશી અવરોધ: $SN^2$ પ્રક્રિયાઓ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ માટે દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ અથવા તૃતીયક $(3^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડની સરખામણીમાં સૌથી ઝડપી હોય છે.
$2$. લિવિંગ ગ્રુપ: સમાન આલ્કાઈલ ગ્રુપ માટે,$SN^2$ પ્રક્રિયાનો દર સારા લિવિંગ ગ્રુપ સાથે ઝડપી હોય છે. બ્રોમાઈડ $(Br^-)$ એ ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે.
વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
- વિકલ્પ $A$ અને $B$ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
- વિકલ્પ $C$ અને $D$ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડમાં અવકાશી અવરોધ ઓછો હોવાથી,તેઓ દ્વિતીયક કરતા ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.
$C$ અને $D$ ની વચ્ચે,$C$ માં બ્રોમાઈડ લિવિંગ ગ્રુપ છે,જે $D$ માં રહેલા ક્લોરાઈડ કરતા સારું છે.
તેથી,$1$-બ્રોમો$-3-$મિથાઈલપેન્ટેન $SN^2$ પ્રક્રિયા સૌથી ઝડપથી આપે છે.

(A) $S_{N}1$ પ્રક્રિયા એ એક આણ્વીય ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે જેમાં દર-નિર્ધારક તબક્કો કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ છે.
ન્યુક્લિયોફાઇલ માત્ર કાર્બોકેટાયન બન્યા પછી જ હુમલો કરે છે,તેથી $S_{N}1$ પ્રક્રિયાનો દર ન્યુક્લિયોફાઇલની સાંદ્રતા અને શક્તિથી સ્વતંત્ર છે.
વધુ શક્તિશાળી ન્યુક્લિયોફાઇલ વાસ્તવમાં $S_{N}2$ મિકેનિઝમને પ્રોત્સાહન આપે છે,જ્યાં ન્યુક્લિયોફાઇલ લિવિંગ ગ્રુપના દૂર થવાની સાથે જ સબસ્ટ્રેટ પર હુમલો કરે છે.
તેથી,એ વિધાન કે વધુ શક્તિશાળી ન્યુક્લિયોફાઇલ $S_{N}1$ ને પ્રોત્સાહન આપે છે તે ખોટું છે.

(B) આલ્કાઇલ હેલાઇડની $AgF$ જેવા ધાતુના ફ્લોરાઇડ સાથેની પ્રક્રિયાને સ્વાર્ટ્સ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,હેલોજન પરમાણુ (અહીં $Br$) ફ્લોરિન પરમાણુ દ્વારા બદલાય છે.
$tert$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ $(CH_3)_3C-Br$ છે.
જ્યારે તે $AgF$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે $Br$ પરમાણુ $F$ દ્વારા બદલાઈને $2$-ફ્લોરો-$2$-મિથાઇલપ્રોપેન $(CH_3)_3C-F$ બનાવે છે.

(B) હેલોઆલ્કેનની $AgNO_2$ (સિલ્વર નાઈટ્રાઈટ) સાથેની પ્રક્રિયા મુખ્ય નીપજ તરીકે નાઈટ્રોઆલ્કેન આપે છે કારણ કે $AgNO_2$ એક સહસંયોજક સંયોજન છે અને નાઈટ્રોજન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફિલિક કેન્દ્ર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,$NaNO_2$ અથવા $KNO_2$ જેવા આયનીય નાઈટ્રાઈટ્સ મુખ્યત્વે આલ્કાઈલ નાઈટ્રાઈટ્સ $(R-ONO)$ આપે છે કારણ કે આ આયનીય પ્રજાતિઓમાં ઓક્સિજન પરમાણુ વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક હોય છે.
તેથી,ક્લોરોઈથેન $(CH_3CH_2Cl)$ નું નાઈટ્રોઈથેન $(CH_3CH_2NO_2)$ માં રૂપાંતરણ કરવા માટે,પ્રક્રિયક $A$ એ સિલ્વર નાઈટ્રાઈટ $(AgNO_2)$ છે.

(B) $2-$ક્લોરોબ્યુટેનની આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ડિહાઇડ્રોહેલોજિનેશન પ્રક્રિયા (એલિમિનેશન પ્રક્રિયા,ખાસ કરીને $E2$) છે.
$\text{સેત્ઝેફના}$ નિયમ મુજબ,મુખ્ય નીપજ વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન હોય છે.
$CH_3-CH_2-CHCl-CH_3 \xrightarrow{Alc. KOH} CH_3-CH=CH-CH_3$ ($But-2-ene$,મુખ્ય નીપજ) $+ CH_3-CH_2-CH=CH_2$ ($But-1-ene$,ગૌણ નીપજ).
તેથી,$But-2-ene$ એ મુખ્ય નીપજ છે.

(A) $S_N1$ પ્રક્રિયા સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે.
કાર્બોકેટાયન સમતલીય હોવાથી,ન્યુક્લિયોફાઇલ આગળની બાજુ અથવા પાછળની બાજુથી હુમલો કરી શકે છે.
આના પરિણામે વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ (inversion) અને ધારણ (retention) બંને થાય છે,જેનાથી જો સબસ્ટ્રેટ કાયરલ હોય તો રેસેમિક મિશ્રણ મળે છે.
પાછળથી હુમલો (backside attack) એ $S_N2$ પ્રક્રિયાઓનું લક્ષણ છે,$S_N1$ નું નહીં.
તેથી,વિકલ્પ $A$ એ $S_N1$ પ્રક્રિયાઓનું લક્ષણ નથી.

(C) જ્યારે $t$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડની આલ્કોહોલિક એમોનિયા સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપનને બદલે વિલોપન (elimination) પ્રક્રિયા અનુભવે છે,કારણ કે $t$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ એ તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે અને એમોનિયા બેઇઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$(CH_3)_3C-Br + NH_3 \rightarrow CH_3-C(CH_3)=CH_2 + NH_4Br$
બનતી નીપજ આઇસોબ્યુટિલિન ($2$-મિથાઇલપ્રોપીન) છે.

(C) $S_{N}1$ પ્રક્રિયાનો દર બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(CH_{3})_{2}CHBr$ (આઈસોપ્રોપાઈલ બ્રોમાઈડ) માટે,$2^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બને છે.
$S_{N}1$ પ્રક્રિયાઓ માટે સાપેક્ષ દર સામાન્ય રીતે આ મુજબ છે: $CH_{3}Br (1) < CH_{3}CH_{2}Br (1) < (CH_{3})_{2}CHBr (0.02) < (CH_{3})_{3}CBr (10^{6})$.
તેથી,$(CH_{3})_{2}CHBr$ માટે સાપેક્ષ દર $0.02$ છે.

(A) પગલું $1$: આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે $1$-આયોડોપ્રોપેનનું ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન પ્રોપીન $(X)$ આપે છે:
$CH_{3}CH_{2}CH_{2}I + KOH(alc.) \xrightarrow{\Delta} CH_{3}CH=CH_{2} (X) + KI + H_{2}O$
પગલું $2$: પેરોક્સાઇડની હાજરીમાં પ્રોપીનમાં $HBr$ નો એન્ટી-માર્કોવનીકોવ ઉમેરો $1$-બ્રોમોપ્રોપેન $(Y)$ આપે છે:
$CH_{3}CH=CH_{2} + HBr \xrightarrow{\text{peroxide}} CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br (Y)$
પગલું $3$: $KCN$ સાથે $1$-બ્રોમોપ્રોપેનનું ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન બ્યુટેન નાઈટ્રાઈલ $(Z)$ આપે છે:
$CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br + KCN \xrightarrow{\text{alcohol}, \Delta} CH_{3}CH_{2}CH_{2}CN (Z) + KBr$
આમ,$Z$ એ $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CN$ છે.

(B) પ્રક્રિયા $CH_{3}CH_{2}Br + 2[H] \xrightarrow[\text{Alcohol}]{Zn-Cu(X)} CH_{3}CH_{3} + HBr$ એ આલ્કાઈલ હેલાઈડનું આલ્કેનમાં રિડક્શન દર્શાવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,આલ્કોહોલની હાજરીમાં $Zn-Cu$ કપલ રિડક્શનકર્તા તરીકે કામ કરે છે.
ઈથાઈલ બ્રોમાઈડ $(CH_{3}CH_{2}Br)$ નું $Zn-Cu$ કપલ દ્વારા ઈથેન $(CH_{3}CH_{3})$ માં રિડક્શન થાય છે,જ્યાં આલ્કોહોલ પ્રક્રિયા માટે જરૂરી પ્રોટોન પૂરા પાડે છે.

(A) $(A)$
જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ $F$ થી $I$ તરફ વધે છે, તેમ $C-X$ બંધની લંબાઈ વધે છે.
બંધની મજબૂતાઈ એ બંધની લંબાઈના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોવાથી, હેલોજનનું કદ વધતા બંધની મજબૂતાઈ ઘટે છે.
તેથી, $C-X$ બંધની મજબૂતાઈનો સાચો ક્રમ $CH_{3}F > CH_{3}Cl > CH_{3}Br > CH_{3}I$ છે.

(D)
$SN^{1}$ પ્રતિક્રિયાઓ પ્રત્યે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાશીલતા રચાયેલા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ છે: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ} > \text{methyl}$.
તેથી,$SN^{1}$ પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ છે: $(CH_{3})_{3}CBr > CH_{3}CH(Br)CH_{3} > CH_{3}CH_{2}Br > CH_{3}Br$.
આમ,$CH_{3}Br$ (મિથાઈલ બ્રોમાઈડ) સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

(C) સમઘટકીય હેલોઆલ્કેન માટે,શાખાઓ વધવાની સાથે ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે.
$n$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ એ સીધી શૃંખલા ધરાવતો અણુ છે જેનું પૃષ્ઠફળ સૌથી વધુ હોય છે,જેના કારણે તેમાં વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો સૌથી મજબૂત હોય છે.
જેમ શાખાઓ વધે છે,તેમ પૃષ્ઠફળ ઘટે છે,પરિણામે આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો નબળા પડે છે અને ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે.
તેથી,ઉત્કલનબિંદુનો ક્રમ આ મુજબ છે: $n$-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ > isobutyl બ્રોમાઇડ > sec-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ > tert-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ.

(A) એમોનિયા જેવા ન્યુક્લિયોફાઈલ સાથે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા $C-X$ બંધની મજબૂતી પર આધાર રાખે છે.
જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ વધે છે,તેમ બંધની લંબાઈ વધે છે અને બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે.
$C-X$ બંધની મજબૂતીનો ઘટતો ક્રમ $C-Cl > C-Br > C-I$ છે.
તેથી,બંધ તોડવાની સરળતાનો ક્રમ $C-I > C-Br > C-Cl$ છે.
આમ,એમોનિયા સાથે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ઘટતો ક્રમ $R-I > R-Br > R-Cl$ છે.

(A) આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સનું ઉત્કલન બિંદુ વાન્ડર વાલ્સ બળોના મૂલ્ય પર આધાર રાખે છે.
જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ અને દળ $F$ થી $I$ તરફ વધે છે,તેમ ધ્રુવીયતા અને વાન્ડર વાલ્સ બળોનું મૂલ્ય વધે છે.
તેથી,ઉત્કલન બિંદુનો વધતો ક્રમ: $RF < RCl < RBr < RI$ અથવા $RI > RBr > RCl > RF$ છે.

(B) આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડમાં હેલોજનનું આયોડાઈડ દ્વારા વિનિમય કરવા માટે $Finkelstein$ પ્રક્રિયા ઉપયોગી છે.
આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ અથવા આલ્કાઈલ બ્રોમાઈડની શુષ્ક એસિટોનમાં $NaI$ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા આલ્કાઈલ આયોડાઈડ બનાવવા માટે થાય છે.
$CH_3-CH_2-Cl + NaI \xrightarrow{\text{dry acetone}} CH_3-CH_2-I + NaCl$

(B) સોડિયમ આયોડાઈડ $(NaI)$ અને સૂકા એસિટોનની હાજરીમાં આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ (જેમ કે ઇથાઇલ બ્રોમાઇડ) ની પ્રક્રિયા દ્વારા આલ્કાઇલ આયોડાઇડ્સ (જેમ કે ઇથાઇલ આયોડાઇડ) બનાવવાની પ્રક્રિયાને ફિંકલસ્ટીન પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા: $C_2H_5Br + NaI \xrightarrow{\text{dry acetone}} C_2H_5I + NaBr$.

(C) ઇથેનોલિક $KOH$ એક પ્રબળ બેઇઝ તરીકે કાર્ય કરે છે અને હેલોઆલ્કેનમાંથી હાઇડ્રોજન પરમાણુ અને હેલોજન પરમાણુને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે.
આ પ્રક્રિયાને ડીહાઇડ્રોહેલોજીનેશન કહેવામાં આવે છે,જેના પરિણામે આલ્કીન બને છે.

(D) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_{3})$ નું ઝિંક ડસ્ટ અને પાણી $(Zn / H_{2}O)$ સાથે રિડક્શન કરવાથી મિથેન $(CH_{4})$ મળે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $CHCl_{3} + 6[H] \xrightarrow{Zn / H_{2}O} CH_{4} + 3HCl$.
તેથી,સાચો જવાબ મિથેન છે.

(C) આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ અથવા આલ્કાઈલ બ્રોમાઈડનું આલ્કાઈલ આયોડાઈડમાં રૂપાંતર કરવાની પ્રક્રિયાને $Finkelstein$ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,આલ્કાઈલ હેલાઈડને સૂકા એસિટોનની હાજરીમાં સોડિયમ આયોડાઈડ $(NaI)$ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા: $R-X + NaI \xrightarrow{\text{dry acetone}} R-I + NaX$ (જ્યાં $X = Cl, Br$).

(B) ફિંકલસ્ટીન પ્રક્રિયા એ હેલોજન વિનિમય પ્રક્રિયાનો એક પ્રકાર છે જેમાં એસિટોનની હાજરીમાં સોડિયમ આયોડાઈડ $(NaI)$ નો ઉપયોગ કરીને આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ અથવા બ્રોમાઈડને આલ્કાઈલ આયોડાઈડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા છે: $C_2H_5Cl + NaI \xrightarrow{\text{acetone}} C_2H_5I + NaCl$.
વિકલ્પ $B$ આ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.