Properties of Haloalkanes Questions in Hindi

(B) एल्किल क्लोराइड या एल्किल ब्रोमाइड का एल्किल आयोडाइड में परिवर्तन फिंकेलस्टीन अभिक्रिया कहलाता है।
इस अभिक्रिया में,एल्किल हैलाइड को शुष्क एसीटोन की उपस्थिति में सोडियम आयोडाइड $(NaI)$ के साथ उपचारित किया जाता है।
अभिक्रिया है: $R-X + NaI \xrightarrow{\text{dry acetone}} R-I + NaX$ (जहाँ $X = Cl, Br$)।

(A) $1-$ब्रोमो$-1-$फेनिल इथेन का क्षारीय जल-अपघटन $S_N1$ क्रियाविधि के माध्यम से होता है।
प्रथम,दर-निर्धारक चरण में,लिविंग ग्रुप (ब्रोमाइड आयन) बाहर निकल जाता है,जिसके परिणामस्वरूप एक कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनता है।
कार्बोकेशन मध्यवर्ती में धनावेशित कार्बन परमाणु तीन अन्य समूहों (एक मिथाइल समूह,एक फेनिल समूह और एक हाइड्रोजन परमाणु) से जुड़ा होता है।
चूंकि धनावेशित कार्बन तीन परमाणुओं से जुड़ा होता है और इसमें कोई एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) नहीं होता है,इसलिए यह $sp^2$ संकरित होता है,जिससे इसकी ज्यामिति समतलीय होती है।

(C) $tert$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड का आइसोब्यूटिलीन में रूपांतरण एक विहाइड्रोहैलोजनीकरण अभिक्रिया है,जो एक विलोपन अभिक्रिया ($E1$ या $E2$) है।
इस अभिक्रिया में,$\beta$-कार्बन से प्रोटॉन को हटाने के लिए एक क्षार (base) की आवश्यकता होती है।
अल्कोहलिक $NH_3$ (या अधिक सामान्यतः,अल्कोहलिक $KOH$) इस विलोपन को सुगम बनाने के लिए क्षार के रूप में कार्य करता है।
जैसा कि क्रियाविधि में दिखाया गया है,$Br^-$ के निकलने से कार्बोनियम आयन बनता है,जिसके बाद $H^+$ के निकलने से आइसोब्यूटिलीन में द्वि-आबंध (double bond) बनता है।
अतः,सही अभिकर्मक $NH_3$ (alc.) है।

(C) एल्किल हैलाइड्स का विहाइड्रोहैलोजनीकरण $E2$ क्रियाविधि द्वारा होता है,जहाँ बनने वाले एल्कीन की स्थिरता के आधार पर अभिक्रिया की सुगमता निर्धारित होती है।
सैटजेफ (Saytzeff) के नियम के अनुसार,अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन अधिक स्थिर होते हैं।
अतः,विहाइड्रोहैलोजनीकरण की सुगमता का क्रम: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ है।

(A) टर्शियरी ब्यूटाइल ब्रोमाइड $(CH_3)_3C-Br$ एक टर्शियरी एल्काइल हैलाइड है। जब यह $NH_3$ के अल्कोहलिक विलयन के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह विहाइड्रोहैलोजनीकरण अभिक्रिया ($\alpha, \beta-$विलोपन) से गुजरता है।
इस अभिक्रिया में,क्षार (अमोनिया) $\beta-$कार्बन से एक प्रोटॉन को हटाता है,जिससे $HBr$ का विलोपन होता है और एक एल्कीन का निर्माण होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $(CH_3)_3C-Br \xrightarrow{alc. NH_3} CH_3-C(CH_3)=CH_2 + HBr$।
प्राप्त उत्पाद $2-$मिथाइलप्रोपीन है।

(A) $1$-क्लोरोब्यूटेन $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-Cl)$ की अल्कोहलिक $KOH$ के साथ अभिक्रिया एक विहाइड्रोहैलोजनीकरण (dehydrohalogenation) अभिक्रिया है।
इस अभिक्रिया में,$\beta$-कार्बन से एक $H$ परमाणु और $\alpha$-कार्बन से $Cl$ परमाणु हट जाता है,जिसके परिणामस्वरूप एक एल्कीन का निर्माण होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-Cl + \text{alc. } KOH \xrightarrow{\Delta} CH_3-CH_2-CH=CH_2 + KCl + H_2O$
प्राप्त उत्पाद ब्यूट-$1$-ईन है।

(C) क्लोरोफॉर्म ($CHCl_3$,ट्राइक्लोरोमीथेन) हवा और प्रकाश की उपस्थिति में धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होकर फॉसजीन $(COCl_2)$ नामक एक अत्यधिक जहरीली गैस बनाता है।
रासायनिक अभिक्रिया है: $2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{light}} 2COCl_2 + 2HCl$.
इसी कारण से,ऑक्सीकरण को रोकने के लिए क्लोरोफॉर्म को गहरे रंग की,वायुरोधी बोतलों में संग्रहित किया जाता है।

(A) गेमेक्सेन,जिसे लिंडेन के रूप में भी जाना जाता है,बेंजीन हेक्साक्लोराइड $(BHC)$ का $\gamma$-समावयवी है।
इसे पराबैंगनी प्रकाश की उपस्थिति में बेंजीन में क्लोरीन के योग द्वारा तैयार किया जाता है।
इसका उपयोग व्यापक रूप से कीटनाशक के रूप में किया जाता है,न कि शाकनाशी के रूप में।

(C) हेलोऐल्केन का क्वथनांक मुख्य रूप से वान डर वाल्स आकर्षण बलों पर निर्भर करता है,जो आणविक आकार और द्रव्यमान बढ़ने के साथ बढ़ते हैं।
दिए गए यौगिकों के लिए,ब्रोमीन परमाणुओं की संख्या बढ़ने के साथ आणविक द्रव्यमान बढ़ता है।
$CHBr_3$ $(M \approx 253 \ g/mol)$ का आणविक द्रव्यमान सबसे अधिक है,उसके बाद $CH_2Br_2$ $(M \approx 174 \ g/mol)$,फिर $CH_3Br$ $(M \approx 95 \ g/mol)$ और अंत में $CH_3Cl$ $(M \approx 50.5 \ g/mol)$ है।
अतः,क्वथनांक का सही घटता क्रम $CHBr_3 > CH_2Br_2 > CH_3Br > CH_3Cl$ है।

(A) $CH_3ONa$ (सोडियम मेथोक्साइड) जैसे प्रबल क्षार/नाभिकरागी और $(CH_3)_3CBr$ (tert-ब्यूटाइल ब्रोमाइड) जैसे तृतीयक एल्किल हैलाइड के बीच अभिक्रिया मुख्य रूप से $E2$ विलोपन क्रियाविधि द्वारा होती है।
सब्सट्रेट में त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण,नाभिकरागी प्रतिस्थापन $(S_N2)$ अभिक्रिया बाधित हो जाती है।
इसलिए,मुख्य उत्पाद के रूप में एल्कीन,यानी $2$-मिथाइलप्रोपीन (आइसोब्यूटिलीन) प्राप्त होता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(A) अभिक्रियाओं की पहचान इस प्रकार है:
$(i)$ $R-Cl + NaI \xrightarrow{\text{शुष्क एसीटोन}} R-I + NaCl$ फिंकेलस्टीन अभिक्रिया $(c)$ है।
$(ii)$ $CH_3-Br + AgF \xrightarrow{\Delta} CH_3-F + AgBr$ स्वार्ट्स अभिक्रिया $(a)$ है।
$(iii)$ $R-X + Mg$ $\xrightarrow{\text{शुष्क ईथर}} R-Mg-X$ $\xrightarrow{H_2O} RH + Mg(OH)X$ में ग्रिगनार्ड अभिकर्मक का निर्माण होता है $(d)$।
अतः,सही मिलान $i$ $\rightarrow c; ii$ $\rightarrow a; iii$ $\rightarrow d$ है।

(D) $S_N1$ अभिक्रिया में यौगिकों की अभिक्रियाशीलता लिविंग ग्रुप $(Br^-)$ के निकलने के बाद बनने वाले कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) की स्थिरता पर निर्भर करती है।
कार्बोकेशन की स्थिरता का क्रम इस प्रकार है:
$(I)$ $C_6H_5-CH_2^+$ (बेंजाइल कार्बोकेशन,एक फिनाइल रिंग द्वारा स्थिर)।
$(II)$ $(C_6H_5)_2CH^+$ (डाइफिनाइलमिथाइल कार्बोकेशन,दो फिनाइल रिंग द्वारा स्थिर)।
$(III)$ $C_6H_5-CH^+(CH_3)$ ($1$-फिनाइलइथाइल कार्बोकेशन,एक फिनाइल रिंग और एक मिथाइल समूह द्वारा स्थिर)।
$(IV)$ $(C_6H_5)_2C^+(CH_3)$ ($1$,$1$-डाइफिनाइलइथाइल कार्बोकेशन,दो फिनाइल रिंग और एक मिथाइल समूह द्वारा स्थिर)।
स्थिरता की तुलना करने पर: $(IV) > (II) > (III) > (I)$।
अतः,$S_N1$ अभिक्रियाशीलता का क्रम $(IV) > (II) > (III) > (I)$ है।

(D) $S_N2$ अभिक्रिया की दर मुख्य रूप से इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन परमाणु के चारों ओर त्रिविम बाधा (steric hindrance) पर निर्भर करती है।
कम त्रिविम बाधा वाले सबस्ट्रेट $S_N2$ अभिक्रियाओं में तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं।
$S_N2$ के लिए अभिक्रियाशीलता का क्रम: $\text{प्राथमिक} > \text{द्वितीयक} > \text{तृतीयक}$ है।
दिए गए विकल्पों में:
$A$ एक द्वितीयक एल्काइल हैलाइड है।
$B$ एक द्वितीयक एल्काइल हैलाइड है।
$C$ एक तृतीयक एल्काइल हैलाइड है।
$D$ $(C_6H_5CH_2Br)$ एक प्राथमिक बेंजिलिक हैलाइड है।
चूंकि $D$ एक प्राथमिक हैलाइड है,इसमें सबसे कम त्रिविम बाधा होती है,जो इसे $S_N2$ प्रतिस्थापन के लिए सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील बनाता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(D) $S_N 1$ अभिक्रिया की दर दर-निर्धारक चरण के दौरान बनने वाले कार्बोकेशन मध्यवर्ती की स्थिरता पर निर्भर करती है।
$S_N 1$ अभिक्रियाशीलता का क्रम: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ} > CH_3-X$ है।
$A$: $2-$ब्रोमो-$3-$मिथाइल ब्यूटेन एक $2^{\circ}$ हैलाइड है।
$B$: $2-$क्लोरो-$3-$मिथाइल ब्यूटेन एक $2^{\circ}$ हैलाइड है।
$C$: क्लोरोमेथेन एक $1^{\circ}$ हैलाइड है।
$D$: $2-$ब्रोमो-$2-$मिथाइल प्रोपेन एक $3^{\circ}$ हैलाइड है।
चूंकि $3^{\circ}$ कार्बोकेशन सबसे अधिक स्थिर होते हैं,इसलिए $2-$ब्रोमो-$2-$मिथाइल प्रोपेन सबसे तेजी से $S_N 1$ अभिक्रिया देगा।

(C) $2,2,2-$ट्राइक्लोरोएथेनॉल $(CCl_3CH_2OH)$ की कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड $(Ca(OH)_2)$ के साथ अभिक्रिया एक क्षार-उत्प्रेरित अपघटन अभिक्रिया है।
$2CCl_3CH_2OH + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CHCl_3 + Ca(HCOO)_2 + H_2O$.
इस अभिक्रिया में,$2,2,2-$ट्राइक्लोरोएथेनॉल हेलोफॉर्म-जैसा विदलन (cleavage) दर्शाता है और मुख्य कार्बनिक उत्पाद के रूप में क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ देता है।

(B) एथिल क्लोराइड के डिहाइड्रोहैलोजिनेशन के लिए रासायनिक अभिक्रिया:
$CH_3CH_2Cl + KOH \xrightarrow{\text{Ethanol}, \Delta} CH_2=CH_2 + KCl + H_2O$
$CH_3CH_2Cl$ का मोलर द्रव्यमान $= (2 \times 12) + (5 \times 1) + 35.5 = 64.5 \ g \ mol^{-1}$.
मुख्य उत्पाद,एथीन $(CH_2=CH_2)$ का मोलर द्रव्यमान $= (2 \times 12) + (4 \times 1) = 28 \ g \ mol^{-1}$.
स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$64.5 \ g$ $CH_3CH_2Cl$ से $28 \ g$ एथीन प्राप्त होता है।
अतः,$6.45 \ g$ $CH_3CH_2Cl$ से सैद्धांतिक रूप से प्राप्त वजन:
$\text{द्रव्यमान} = \frac{6.45 \ g}{64.5 \ g \ mol^{-1}} \times 28 \ g \ mol^{-1} = 2.8 \ g$ एथीन।
चूंकि केवल $50\%$ अभिकर्मक का उपयोग किया जाता है,इसलिए प्राप्त उत्पाद का वास्तविक वजन:
$2.8 \ g \times 0.5 = 1.4 \ g$.

(B) दी गई अभिक्रिया $CH_3CH_2Cl + NaI \xrightarrow{\text{acetone}} CH_3CH_2I + NaCl$ है।
यह एक हैलोजन विनिमय अभिक्रिया है जिसमें एल्किल क्लोराइड एसीटोन की उपस्थिति में सोडियम आयोडाइड के साथ अभिक्रिया करके एल्किल आयोडाइड बनाता है।
इस विशिष्ट अभिक्रिया को $Finkelstein$ अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

(C) $S_{N}2$ अभिक्रिया एक द्वितीय कोटि की अभिक्रिया है जहाँ दर सबस्ट्रेट और नाभिकरागी दोनों की सांद्रता पर निर्भर करती है।
कथन $C$ गलत है क्योंकि $S_{N}2$ अभिक्रिया के लिए दर नियम $\text{Rate} = k[\text{Substrate}][\text{Nucleophile}]$ है,जिसका अर्थ है कि यह दोनों की सांद्रता पर निर्भर करती है।

(C) स्वार्ट्स अभिक्रिया का उपयोग एल्काइल फ्लोराइड तैयार करने के लिए किया जाता है,जिसमें एल्काइल क्लोराइड या एल्काइल ब्रोमाइड को $AgF$,$Hg_2F_2$,$CoF_2$ या $SbF_3$ जैसे धात्विक फ्लोराइड की उपस्थिति में गर्म किया जाता है।
दिए गए विकल्पों में,अभिक्रिया $CH_3Br + AgF \longrightarrow CH_3F + AgBr$ स्वार्ट्स अभिक्रिया को दर्शाती है।
नोट: विकल्प $A$ और $B$ में दी गई अभिक्रियाएं फिंकेलस्टीन (Finkelstein) अभिक्रियाएं हैं,और विकल्प $D$ में दी गई अभिक्रिया वुर्ट्ज़ (Wurtz) अभिक्रिया है।

(D) $S_{N}1$ अभिक्रिया के प्रति एल्किल हैलाइड की अभिक्रियाशीलता लिविंग ग्रुप $(Br^-)$ के हटने के बाद बनने वाले कार्बोकेशन मध्यवर्ती की स्थिरता पर निर्भर करती है।
$1$. $C_{6}H_{5}CH_{2}^+$ (प्राथमिक बेंजिलिक कार्बोकेशन)
$2$. $C_{6}H_{5}CH^+(CH_{3})$ (द्वितीयक बेंजिलिक कार्बोकेशन)
$3$. $C_{6}H_{5}CH^+(C_{6}H_{5})$ (दो फेनिल रिंग वाला द्वितीयक बेंजिलिक कार्बोकेशन)
$4$. $C_{6}H_{5}C^+(CH_{3})(C_{6}H_{5})$ (दो फेनिल रिंग वाला तृतीयक बेंजिलिक कार्बोकेशन)
कार्बोकेशन की स्थिरता का क्रम $3^\circ > 2^\circ > 1^\circ$ होता है। इसके अलावा,दो फेनिल समूहों की उपस्थिति कार्बोकेशन को व्यापक अनुनाद (resonance) स्थिरता प्रदान करती है।
यौगिक $D$ दो फेनिल रिंग द्वारा स्थिर एक तृतीयक बेंजिलिक कार्बोकेशन बनाता है,जो इसे सबसे अधिक स्थिर बनाता है और इसलिए यह $S_{N}1$ के प्रति सबसे अधिक अभिक्रियाशील है।

(B) $S_N1$ अभिक्रिया में एल्किल हैलाइड की अभिक्रियाशीलता दर-निर्धारक चरण के दौरान बनने वाले कार्बधनायन मध्यवर्ती के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
कार्बधनायन के स्थायित्व का क्रम: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ है।
दिए गए यौगिकों से बनने वाले कार्बधनायनों का विश्लेषण करते हैं:
$(I)$ $CH_3-CH_2-CH^+(CH_3)$ एक $2^{\circ}$ कार्बधनायन है।
$(II)$ $(CH_3)_2CH-CH_2^+$ एक $1^{\circ}$ कार्बधनायन है।
$(III)$ $(CH_3)_3C^+$ एक $3^{\circ}$ कार्बधनायन है।
चूंकि स्थायित्व का क्रम $(II) < (I) < (III)$ है,इसलिए $S_N1$ अभिक्रिया में अभिक्रियाशीलता का क्रम $(II) < (I) < (III)$ होगा।

(A) $S_{N}2$ अभिक्रिया के प्रति एल्किल हैलाइड की अभिक्रियाशीलता इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन परमाणु के चारों ओर त्रिविम बाधा (steric hindrance) पर निर्भर करती है। अभिक्रियाशीलता का क्रम: $1^circ > 2^circ > 3^circ$ है।
दिए गए विकल्पों में:
$A$. $1-$ब्रोमोब्यूटेन एक प्राथमिक एल्किल हैलाइड है जिसमें सबसे कम त्रिविम बाधा है।
$B, C, D$ में शाखाओं के कारण त्रिविम बाधा अधिक है।
अतः,$1-$ब्रोमोब्यूटेन सबसे अधिक अभिक्रियाशील है।

(C) शुष्क ईथर की उपस्थिति में ब्रोमोसाइक्लोहेक्सेन की मैग्नीशियम के साथ अभिक्रिया से ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक,साइक्लोहेक्सिल मैग्नीशियम ब्रोमाइड $(A)$ बनता है।
$C_6H_{11}Br + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} C_6H_{11}MgBr (A)$
इसके बाद अम्लीय माध्यम में जल के साथ ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक का जलअपघटन करने पर अंतिम उत्पाद के रूप में साइक्लोहेक्सेन $(B)$ प्राप्त होता है।
$C_6H_{11}MgBr + H_2O \xrightarrow{H^+} C_6H_{12} (B) + Mg(OH)Br$
अतः,उत्पाद '$B$' साइक्लोहेक्सेन है।

(A) जब $1, 1-$डाइक्लोरोएथेन $(CH_3CHCl_2)$ को तनु $NaOH$ के साथ गर्म किया जाता है,तो यह जल-अपघटन (hydrolysis) के माध्यम से एक अस्थिर जेम-डायोल मध्यवर्ती,$1, 1-$एथेनडायोल $(CH_3CH(OH)_2)$ बनाता है।
यह अस्थिर मध्यवर्ती पानी का एक अणु खोकर एसीटैल्डिहाइड $(CH_3CHO)$ बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CH_3CHCl_2 + 2NaOH \rightarrow CH_3CH(OH)_2 + 2NaCl$
$CH_3CH(OH)_2 \rightarrow CH_3CHO + H_2O$

(A) हेलोऐल्केन का क्वथनांक आणविक द्रव्यमान और हैलोजन परमाणुओं की संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ता है क्योंकि आकर्षण के वान डर वाल्स बल मजबूत हो जाते हैं।
यौगिकों की तुलना:
$iii$. क्लोरोमेथेन $(CH_{3}Cl)$
$i$. ब्रोमोमेथेन $(CH_{3}Br)$
$iv$. डाइब्रोमोमेथेन $(CH_{2}Br_{2})$
$ii$. ब्रोमोफॉर्म $(CHBr_{3})$
अतः,क्वथनांक का बढ़ता क्रम $iii < i < iv < ii$ है।

(A) $S_N2$ अभिक्रिया के लिए प्रतिस्पर्धी अभिक्रिया विलोपन (elimination) है,न कि पुनर्विन्यास।
प्रतिस्थापन और विलोपन अभिक्रियाएं अक्सर एक-दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करती हैं।
अधिकांश क्षार न्यूक्लियोफाइल के रूप में भी कार्य करते हैं और एल्किल हैलाइड तथा अभिक्रिया की स्थितियों के आधार पर प्रतिस्थापन या विलोपन में भाग ले सकते हैं।
पुनर्विन्यास आमतौर पर $S_N1$ अभिक्रियाओं में कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती के साथ जुड़े होते हैं,न कि $S_N2$ के साथ।

(B) मनुष्यों में क्लोरोफॉर्म $(CHCl_{3})$ के लंबे समय तक संपर्क में रहने से लिवर को नुकसान हो सकता है। यह फॉसजीन $(COCl_{2})$ के निर्माण के कारण होता है।
रासायनिक अभिक्रिया:
$2CHCl_{3} + O_{2} \xrightarrow{\text{Sunlight}} 2COCl_{2} + 2HCl$

(A) $S_N 1$ अभिक्रिया की दर दर-निर्धारक चरण के दौरान बनने वाले कार्बोकेशन मध्यवर्ती की स्थिरता पर निर्भर करती है।
कार्बोकेशन की स्थिरता का क्रम $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ है।
जोड़े $(i)$ में,$2$-क्लोरो$-2-$मिथाइलप्रोपेन $3^{\circ}$ कार्बोकेशन बनाता है,जो $2$-क्लोरोपेंटेन द्वारा बनने वाले $2^{\circ}$ कार्बोकेशन से अधिक स्थिर है।
जोड़े (ii) में,$2$-क्लोरोपेंटेन $2^{\circ}$ कार्बोकेशन बनाता है,जो $1$-क्लोरोपेंटेन द्वारा बनने वाले $1^{\circ}$ कार्बोकेशन से अधिक स्थिर है।
इसलिए,दिए गए जोड़ों में $2$-क्लोरो$-2-$मिथाइलप्रोपेन और $2$-क्लोरोपेंटेन दोनों अपने संबंधित यौगिकों की तुलना में तेजी से $S_N 1$ अभिक्रिया करते हैं।

(C) $1$-ब्रोमो-$3$-क्लोरोसाइक्लोब्यूटेन की शुष्क ईथर में धात्विक सोडियम के साथ अभिक्रिया एक अंतःआणविक वुट्ज़ (Wurtz) अभिक्रिया है। चूंकि दोनों हैलोजन परमाणु एक ही वलय में $1$ और $3$ स्थितियों पर मौजूद होते हैं,इसलिए सोडियम धातु दोनों हैलोजन परमाणुओं को हटाने में मदद करती है,जिससे $1$ और $3$ स्थितियों के बीच एक नया कार्बन-कार्बन बंध बनता है। इसके परिणामस्वरूप बाइसाइक्लो[$1.1.0$]ब्यूटेन का निर्माण होता है।

(A) - हैलोऐल्केन में $S_{N}2$ या $S_{N}1$ अभिक्रिया की क्रियाविधि अभिक्रिया में उपयोग किए जाने वाले विलायक की प्रकृति पर निर्भर करती है।
- $S_{N}2$ अभिक्रियाएँ आमतौर पर ध्रुवीय एप्रोटिक विलायकों (जैसे एसीटोन,$DMSO$,$DMF$) में की जाती हैं क्योंकि वे न्यूक्लियोफाइल को मजबूती से विलायकित नहीं करते हैं।
- $S_{N}1$ अभिक्रियाएँ ध्रुवीय प्रोटिक विलायकों (जैसे $H_2O$,अल्कोहल) में की जाती हैं क्योंकि वे कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती और लीविंग ग्रुप को विलायकन द्वारा स्थिर करते हैं।

(B) $R-X + AgCN \longrightarrow R-NC + AgX$
$R-X + KCN \longrightarrow R-CN + KX$
$KCN$ मुख्य रूप से आयनिक प्रकृति का होता है,जो विलयन में $CN^-$ आयन प्रदान करता है। कार्बन परमाणु अधिक न्यूक्लियोफिलिक होता है,जिससे एल्किल साइनाइड $(R-CN)$ का निर्माण होता है।
$AgCN$ मुख्य रूप से सहसंयोजक प्रकृति का होता है। नाइट्रोजन परमाणु के पास बंधन के लिए एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म उपलब्ध होता है,जिसके परिणामस्वरूप एल्किल आइसोसाइनाइड $(R-NC)$ का निर्माण होता है।

(A) $S_{N}1$ अभिक्रिया के लिए हैलाइड्स की अभिक्रियाशीलता का क्रम $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ होता है क्योंकि $S_{N}1$ में बनने वाले कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) की स्थिरता $3^{\circ}$ के लिए सबसे अधिक और $1^{\circ}$ के लिए सबसे कम होती है।
यहाँ,$C_{6}H_{5}CH_{2}Cl$ में $Cl^{-}$ के निकलने के बाद बनने वाला बेंजाइल कार्बोनियम आयन बेंजीन वलय के साथ अनुनाद (resonance) द्वारा स्थिर होता है।
अतः,$C_{6}H_{5}CH_{2}Cl$ $S_{N}1$ अभिक्रिया के प्रति उच्चतम अभिक्रियाशीलता दर्शाता है।

(D) $S_{N}2$ अभिक्रियाओं में,न्यूक्लियोफाइल लिविंग ग्रुप वाले कार्बन परमाणु पर पीछे की ओर से आक्रमण करता है।
तृतीयक एल्किल हैलाइड में,केंद्रीय कार्बन तीन बड़े एल्किल समूहों से घिरा होता है।
ये बड़े समूह महत्वपूर्ण $steric \text{ } hindrance$ (त्रिविम बाधा) पैदा करते हैं,जो आने वाले न्यूक्लियोफाइल के मार्ग को अवरुद्ध करते हैं।
इस कारण से,तृतीयक एल्किल हैलाइड के लिए $S_{N}2$ अभिक्रिया की दर अत्यंत कम होती है।
इसलिए,$S_{N}2$ क्रियाविधि के लिए अभिक्रियाशीलता का क्रम $1^{\circ} > 2^{\circ} > 3^{\circ}$ है।

(A) ऐल्किल हैलाइड $(R-X)$ प्रकृति में ध्रुवीय होते हैं क्योंकि हैलोजन परमाणु कार्बन परमाणु की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक होता है,जिससे कार्बन पर आंशिक धनात्मक आवेश और हैलोजन पर आंशिक ऋणात्मक आवेश के साथ एक द्विध्रुव बनता है।
वे पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध नहीं बना सकते हैं,जो उन्हें पानी में अघुलनशील बनाता है।
वे आमतौर पर प्रतिस्थापन या विलोपन अभिक्रियाएं देते हैं,योगात्मक अभिक्रियाएं नहीं।

(B) डीहाइड्रोहैलोजिनेशन एक $\beta$-विलोपन अभिक्रिया है जिसमें एल्काइल हैलाइड एक प्रबल क्षार के साथ अभिक्रिया करके एल्कीन बनाता है।
इस अभिक्रिया की दर $C-X$ बंध की मजबूती पर निर्भर करती है।
बंध वियोजन ऊर्जा का क्रम $C-F > C-Cl > C-Br > C-I$ है।
चूंकि $C-I$ बंध सबसे कमजोर है,इसलिए यह आसानी से टूट जाता है,जिससे एल्काइल आयोडाइड सबसे अधिक अभिक्रियाशील हो जाता है।
अतः,अभिक्रियाशीलता का क्रम $R-I > R-Br > R-Cl > R-F$ है।

(C) प्रत्येक अभिक्रिया का विश्लेषण करते हैं:
$I.$ $RX + AgOH(aq) \longrightarrow ROH + AgX$. उत्पाद अल्कोहल $(ROH)$ है,न कि एल्केन $(RH)$। अतः,$I$ गलत है।
$II.$ $RX + AgCN(alc) \longrightarrow RNC + AgX$. यह एक सही अभिक्रिया है जिसमें एल्किल आइसोसाइनाइड बनता है।
$III.$ $RX + KCN(alc) \longrightarrow RCN + KX$. उत्पाद एल्किल साइनाइड $(RCN)$ है,न कि आइसोसाइनाइड $(RNC)$। अतः,$III$ गलत है।
$IV.$ $RX + Na(ether) \longrightarrow R-R + 2NaX$. यह वुर्ट्ज़ अभिक्रिया है,जो सही ढंग से एल्केन $(R-R)$ बनाती है।
अतः,युग्म $II$ और $IV$ सही ढंग से सुमेलित हैं।

(C) $S_{N}1$ अभिक्रियाएं कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती हैं।
अभिक्रिया की दर केवल सबस्ट्रेट की सांद्रता पर निर्भर करती है,न्यूक्लियोफाइल की सांद्रता पर नहीं।
$3^{\circ}$-एल्किल हैलाइड कार्बोनियम आयन की स्थिरता के कारण $S_{N}1$ के प्रति सबसे अधिक सक्रिय होते हैं।
$1^{\circ}$-एल्किल हैलाइड सामान्यतः $S_{N}2$ अभिक्रियाएं देते हैं क्योंकि वे अस्थिर कार्बोनियम आयन बनाते हैं।
ध्रुवीय विलायक संक्रमण अवस्था और कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती को स्थिर करते हैं,जिससे $S_{N}1$ अभिक्रियाओं को बढ़ावा मिलता है।
अतः,यह कथन कि $1^{\circ}$-एल्किल हैलाइड सामान्यतः $S_{N}1$ अभिक्रिया के माध्यम से अभिक्रिया करते हैं,गलत है।

(C) $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड $((CH_3)_3CBr)$ का जलीय $NaOH$ के साथ जल-अपघटन $S_{N}1$ क्रियाविधि का पालन करता है।
$S_{N}1$ क्रियाविधि में,दर-निर्धारक चरण कार्बधनायन मध्यवर्ती का निर्माण है,जो केवल क्रियाकारक ($t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड) की सांद्रता पर निर्भर करता है।
दर $= k[(CH_3)_3CBr]$।
चूंकि दर नाभिकरागी $(OH^-)$ की सांद्रता से स्वतंत्र है,इसलिए क्षार की सांद्रता दोगुनी करने पर अभिक्रिया की दर नहीं बदलती है।
अतः,यह कथन कि क्षार की सांद्रता दोगुनी करने पर अभिक्रिया की दर दोगुनी हो जाती है,गलत है।

(A) सामान्य अभिक्रिया $R-Cl + KCN \rightarrow R-CN + KCl$ है।
प्रोपेननाइट्राइल $CH_3CH_2CN$ है।
इसे बनाने के लिए,एल्काइल समूह $R$ को $CH_3CH_2-$ होना चाहिए।
इसलिए,$R-Cl$ का मान $CH_3CH_2Cl$ है,जो कि क्लोरोएथेन है।

(D) मिथाइल ब्रोमाइड $(CH_3Br)$ एक प्राथमिक एल्काइल हैलाइड है।
जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ के साथ अभिक्रिया में,न्यूक्लियोफाइल $(OH^-)$ इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन पर पीछे की ओर से आक्रमण करता है।
चूंकि अभिक्रिया की दर सबस्ट्रेट $(CH_3Br)$ और न्यूक्लियोफाइल $(OH^-)$ दोनों की सांद्रता पर निर्भर करती है,इसलिए यह द्वितीय-कोटि की गतिजता का पालन करती है,जो $S_{N}2$ क्रियाविधि की विशेषता है।
इस प्रक्रिया में एक एकल-चरणीय संक्रमण अवस्था (transition state) शामिल होती है और इसके परिणामस्वरूप विन्यास का प्रतिलोमन (inversion) होता है।

(A) जब एथिल ब्रोमाइड $(C_{2}H_{5}Br)$ अल्कोहलिक $KCN$ के साथ अभिक्रिया करता है,तो एक नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया होती है जहाँ साइनाइड आयन $(CN^-)$ कार्बन परमाणु के माध्यम से आक्रमण करके एल्किल साइनाइड (नाइट्राइल) बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $C_{2}H_{5}Br + KCN (\text{alc.}) \rightarrow C_{2}H_{5}CN + KBr$.
यहाँ,$C_{2}H_{5}CN$ प्रोपेन नाइट्राइल है।

(B) सॉल्वोलिसिस अभिक्रिया $S_N1$ क्रियाविधि द्वारा होती है,जिसमें कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) मध्यवर्ती बनता है। सॉल्वोलिसिस की दर बनने वाले कार्बोकेशन के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
$(a)$ $C_6H_5Cl$: बनने वाला कार्बोकेशन फेनिल धनायन है,जो अत्यधिक अस्थिर है।
$(b)$ $C_6H_5CH_2Cl$: बनने वाला कार्बोकेशन $C_6H_5CH_2^+$ है,जो बेंजीन वलय द्वारा अनुनाद (resonance) द्वारा स्थिर होता है (बेंजाइलिक कार्बोकेशन)। यह विकल्पों में सबसे अधिक स्थिर है।
$(c)$ $C_6H_5CH_2CH_2Cl$: बनने वाला कार्बोकेशन एक प्राथमिक एल्किल कार्बोकेशन है,जो बेंजाइलिक कार्बोकेशन की तुलना में कम स्थिर है।
$(d)$ $CH_2=CHCl$: बनने वाला कार्बोकेशन विनाइल धनायन है,जो धनावेशित कार्बन के $sp$ संकरण के कारण अत्यधिक अस्थिर है।
अतः,$C_6H_5CH_2Cl$ आसानी से सॉल्वोलिसिस अभिक्रिया देता है।

(A) $S_N2$ अभिक्रियाओं में एल्किल हैलाइड्स की अभिक्रियाशीलता मुख्य रूप से त्रिविम बाधा (steric hindrance) द्वारा निर्धारित होती है। न्यूक्लियोफाइल लिविंग ग्रुप के विपरीत दिशा से आक्रमण करता है। जैसे-जैसे इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन से जुड़े बड़े समूहों की संख्या बढ़ती है,त्रिविम बाधा बढ़ती है,जिससे $S_N2$ अभिक्रिया धीमी हो जाती है।
अतः,$S_N2$ में अभिक्रियाशीलता का क्रम है: $C_6H_5C(CH_3)(C_6H_5)Br < C_6H_5CH(C_6H_5)Br < C_6H_5CH(CH_3)Br < C_6H_5CH_2Br$.

(D) $C-Cl$ बंध की लंबाई क्लोरीन परमाणु से जुड़े कार्बन परमाणु के संकरण पर निर्भर करती है।
$1$. $p-Nitrochlorobenzene$,$Chlorobenzene$,और $CH_2=CH-Cl$ में,$Cl$ से जुड़ा कार्बन परमाणु $sp^2$ संकरित है।
$2$. $3-Chlorocyclohexene$ में,$Cl$ से जुड़ा कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित है।
$3$. जैसे-जैसे संकरित कक्षक में $s$-लक्षण घटता है,बंध लंबाई बढ़ती है। $sp^3$ संकरित कार्बन में $25\%$ $s$-लक्षण होता है,जबकि $sp^2$ संकरित कार्बन में $33.3\%$ $s$-लक्षण होता है।
$4$. इसलिए,$3-Chlorocyclohexene$ में $C-Cl$ बंध सबसे लंबा है क्योंकि कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित है।

(D) $2-$ब्रोमोब्यूटेन एक द्वितीयक एल्किल हैलाइड है। जलीय $NaOH$ की उपस्थिति में,अभिक्रिया मुख्य रूप से $S_N1$ क्रियाविधि द्वारा आगे बढ़ती है।
इस क्रियाविधि में एक समतलीय कार्बधनायन मध्यवर्ती बनता है।
नाभिकरागी $(OH^-)$ कार्बधनायन पर दोनों तरफ से समान प्रायिकता के साथ आक्रमण कर सकता है।
इसके परिणामस्वरूप दोनों प्रतिबिंब रूप (enantiomers) समान मात्रा में बनते हैं,जिससे $(\pm)$ ब्यूटेन$-2-$ऑल का रेसेमिक मिश्रण प्राप्त होता है।

(D) $Wurtz$ अभिक्रिया में धात्विक $Na$ और शुष्क ईथर की उपस्थिति में दो एल्काइल हैलाइड अणु जुड़कर एक सममित एल्केन बनाते हैं।
$4,5-$डाइएथिल ऑक्टेन की संरचना $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH(CH_{2}CH_{3})CH(CH_{2}CH_{3})CH_{2}CH_{2}CH_{3}$ है।
यह अणु $3-$ब्रोमोहेक्सेन की दो इकाइयों के $C-3$ स्थान पर जुड़ने से बनता है।
अतः,एल्काइल ब्रोमाइड $(X)$,$3-$ब्रोमोहेक्सेन है,जो $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH(Br)CH_{2}CH_{3}$ है।

(A) यह अभिक्रिया दो चरणों में होती है क्योंकि $HBr$ आधिक्य में है:
$1$. $-OH$ समूह का प्रतिस्थापन $-Br$ द्वारा होता है जिससे एलिल ब्रोमाइड बनता है: $CH_{2}=CH-CH_{2}-OH + HBr \rightarrow CH_{2}=CH-CH_{2}Br + H_{2}O$.
$2$. $HBr$ का दूसरा अणु मार्कोवनिकोव नियम का पालन करते हुए द्वि-आबंध पर जुड़ता है और $1,2-\text{डाइब्रोमोप्रोपेन}$ बनाता है: $CH_{2}=CH-CH_{2}Br + HBr \rightarrow CH_{3}-CH(Br)-CH_{2}Br$.

(C) $UV$ प्रकाश की उपस्थिति में $p$-नाइट्रोएथिलबेंजीन और $Br_2$ के बीच अभिक्रिया मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा होती है। ब्रोमीन मूलक बेंजाइलिक स्थिति से हाइड्रोजन परमाणु को हटाता है क्योंकि परिणामी बेंजाइलिक मूलक बेंजीन वलय के साथ अनुनाद द्वारा स्थिर होता है। इसलिए,मुख्य उत्पाद $1$-ब्रोमो-$1$-($4$-नाइट्रोफेनिल)एथेन है।

(B) अल्कोहलिक $KOH$ एक विहाइड्रोहैलोजनीकरण (dehydrohalogenating) अभिकर्मक है, जो एल्किल हैलाइड से $HBr$ का एक अणु हटाकर एल्कीन बनाता है。
जब $n-$propyl bromide $(CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br)$ की अभिक्रिया अल्कोहलिक $KOH$ के साथ कराई जाती है, तो विहाइड्रोहैलोजनीकरण के माध्यम से प्रोपीन $(CH_{3}CH=CH_{2})$ प्राप्त होता है。
अभिक्रिया: $CH_{3}CH_{2}CH_{2}Br + \text{alc. } KOH \longrightarrow CH_{3}CH=CH_{2} + KBr + H_{2}O$.

(B) इस अभिक्रिया में एक तृतीयक एल्किल हैलाइड,$(CH_3)_3C-Cl$,और एक प्रबल क्षार,$C_2H_5ONa$ (सोडियम एथॉक्साइड) शामिल हैं।
चूंकि एल्किल हैलाइड त्रिविम रूप से बाधित (तृतीयक) है,इसलिए $S_N2$ मार्ग प्रतिकूल है।
इसके बजाय,क्षार एक प्रोटॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है,जिससे $E2$ विलोपन अभिक्रिया होती है।
क्षार $\beta$-कार्बन परमाणु से एक प्रोटॉन को हटा देता है,जिसके परिणामस्वरूप एक एल्कीन का निर्माण होता है।
मुख्य उत्पाद $2$-मेथिलप्रोपीन है,जो $(CH_3)_2C=CH_2$ है।