Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(C) પગલું $1$: આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે $2$-બ્રોમોપ્રોપેનનું વિહાઈડ્રોહેલોજિનેશન એ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા પ્રોપીન $(A)$ બનાવે છે.
$CH_3-CH(Br)-CH_3 + \text{Alc. KOH} \xrightarrow{\Delta} CH_3-CH=CH_2 (A) + KBr + H_2O$
પગલું $2$: પેરોક્સાઈડની ગેરહાજરીમાં પ્રોપીનમાં $HBr$ નો ઉમેરો માર્કોવનીકોવના નિયમનું પાલન કરે છે, જેમાં ઉમેરાતા અણુનો ઋણ ભાગ $(Br^-)$ ઓછા હાઈડ્રોજન પરમાણુ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાય છે.
$CH_3-CH=CH_2 + HBr \xrightarrow{\text{Peroxide absent}} CH_3-CH(Br)-CH_3 (B)$
આમ, મુખ્ય નીપજ '$B$' એ $2$-બ્રોમોપ્રોપેન છે.

(D) $1$. $S_N1$ પ્રક્રિયાનો વેગ-નિર્ધારક તબક્કો કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ છે.
$2$. ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવકો (જેમ કે $H_2O$ અથવા $ROH$) સોલ્વેશન (હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ) દ્વારા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી અને લિવિંગ ગ્રુપને સ્થિર કરે છે, જેનાથી સક્રિયકરણ ઊર્જા ઘટે છે.
$3$. પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ $S_N1$ પ્રક્રિયાના વેગને અસર કરતું નથી કારણ કે ન્યુક્લિયોફાઇલ માત્ર બીજા, ઝડપી તબક્કામાં ભાગ લે છે.
$4$. તેથી, ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવક $S_N1$ પ્રક્રિયાનો વેગ વધારે છે.

(B) $1$. ડિહાઇડ્રોહેલોજિનેશન $\text{સેટઝેફ}$ $(Saytzeff)$ ના નિયમનું પાલન કરે છે, જે મુજબ વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ હોય છે.
$2$. પ્રક્રિયક $2-\text{બ્રોમોબ્યુટેન}$ $(CH_3-CH_2-CH(Br)-CH_3)$ છે.
$3$. $HBr$ નું વિલોપન $C_1$ અથવા $C_3$ પરથી થઈને અનુક્રમે $\text{બ્યુટ}-1-\text{ઈન}$ અથવા $\text{બ્યુટ}-2-\text{ઈન}$ બનાવી શકે છે.
$4$. $\text{બ્યુટ}-2-\text{ઈન}$ $(CH_3-CH=CH-CH_3)$ એ દ્વિ-વિસ્થાપિત આલ્કીન છે, જે તેને મોનો-વિસ્થાપિત $\text{બ્યુટ}-1-\text{ઈન}$ $(CH_3-CH_2-CH=CH_2)$ કરતા વધુ સ્થાયી બનાવે છે.
$5$. તેથી, $CH_3-CH=CH-CH_3$ એ મુખ્ય નીપજ છે.

(A) જ્યારે ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ ને હવા અને પ્રકાશના સંપર્કમાં રાખવામાં આવે છે, ત્યારે તેનું ધીમું ઓક્સિડેશન થઈને અત્યંત ઝેરી વાયુ બને છે જેને ફોસ્જીન ($COCl_2$, કાર્બોનિલ ક્લોરાઇડ) કહેવાય છે.
રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{light}} 2COCl_2 + 2HCl$

(C) $Bromoethane$ $(C_2H_5Br)$ અને $silver \ acetate$ $(CH_3COOAg)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન (nucleophilic substitution) પ્રક્રિયા છે.
$C_2H_5Br + CH_3COOAg \rightarrow CH_3COOC_2H_5 + AgBr$
આ પ્રક્રિયામાં, $acetate$ આયન $(CH_3COO^-)$ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને $ethyl \ acetate$ $(CH_3COOC_2H_5)$ બનાવવા માટે $bromide$ આયન $(Br^-)$ નું વિસ્થાપન કરે છે.

(C) $1$. $S_N1$ પ્રક્રિયાની ક્રિયાવિધિ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે.
$2$. પ્રક્રિયાનો વેગ નક્કી કરતું પગલું આ કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ છે.
$3$. કાર્બોકેટાયન કેન્દ્રની આસપાસના મોટા કદના આલ્કાઇલ સમૂહો ઇન્ડક્ટિવ અસર અને હાયપરકોન્જુગેશન દ્વારા ધન વીજભારને સ્થિર કરે છે, જેનાથી કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ સરળ બને છે.
$4$. તેથી, તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ (જેમાં મોટા સમૂહો હોય છે) પ્રાથમિક અથવા દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ કરતા $S_N1$ પ્રક્રિયાઓને વધુ અનુકૂળ બનાવે છે.
$5$. પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ $S_N2$ પ્રક્રિયાઓને અનુકૂળ બનાવે છે, અને $S_N1$ પ્રક્રિયાઓ માટે ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવકોની જરૂર હોય છે।

(A) ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ હવા અને પ્રકાશની હાજરીમાં ધીમું ઓક્સિડેશન પામીને અત્યંત ઝેરી વાયુ બનાવે છે જેને ફોસ્જીન $(COCl_2)$ કહેવાય છે.
રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{light}} 2COCl_2 + 2HCl$

(B) $1$. $SN^2$ પ્રક્રિયા એક સંકલિત (concerted), એક-તબક્કાની પ્રક્રિયા છે.
$2$. તેમાં ન્યુક્લિયોફાઇલ દ્વારા પાછળથી હુમલો થાય છે, જે વિન્યાસનું પ્રતિપન્ન (inversion of configuration) તરફ દોરી જાય છે, રેસેમાઇઝેશન નહીં.
$3$. પ્રક્રિયા દરમિયાન, ન્યુક્લિયોફાઇલ અને દૂર થતો સમૂહ બંને એક સંક્રાંતિ અવસ્થામાં મધ્યવર્તી કાર્બન પરમાણુ સાથે આંશિક રીતે જોડાયેલા હોય છે, જ્યાં કાર્બન પરમાણુ પેન્ટા-કોઓર્ડિનેટેડ (પાંચ સમૂહો સાથે જોડાયેલ) હોય છે.
$4$. $SN^2$ પ્રક્રિયાઓમાં કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ થતું નથી.
$5$. તેથી, સાચી લાક્ષણિકતા એ છે કે તેમાં પેન્ટા-કોઓર્ડિનેટેડ કાર્બન સાથેની સંક્રાંતિ અવસ્થાનો સમાવેશ થાય છે.

(D) $1$. $SN^1$ પ્રક્રિયામાં વેગ-નિર્ધારક તબક્કો એ લિવિંગ ગ્રુપના દૂર થવાથી કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ છે.
$2$. લિવિંગ ગ્રુપના દૂર થવાની સરળતા $C-X$ બંધની મજબૂતી પર આધાર રાખે છે.
$3$. જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ વધે છે તેમ બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે $(I > Br > Cl > F)$.
$4$. તેથી, $C-I$ બંધ સૌથી નબળો છે અને સૌથી સરળતાથી તૂટે છે, જે આયોડાઈડ આયનને શ્રેષ્ઠ લિવિંગ ગ્રુપ બનાવે છે.
$5$. આમ, $(CH_3)_3C-I$ સૌથી સરળતાથી $SN^1$ પ્રક્રિયા આપે છે.

(A) $S_N2$ પ્રક્રિયાનો વેગ ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરમાણુની આસપાસ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે.
$1$. $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ છે: $\text{મિથાઈલ }\ \text{હેલાઈડ }> \text{પ્રાથમિક }\ (1^\circ) > \text{દ્વિતીયક }\ (2^\circ) > \text{તૃતીયક }\ (3^\circ)$।
$2$. $CH_3-Br$ એ મિથાઈલ હેલાઈડ છે, જેમાં સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ હોય છે.
$3$. $(CH_3)_3C-Br$ એ તૃતીયક હેલાઈડ છે, $(CH_3)_2CH-Br$ એ દ્વિતીયક હેલાઈડ છે, અને $CH_3-CH_2-Br$ એ પ્રાથમિક હેલાઈડ છે.
$4$. તેથી, $CH_3-Br$ સૌથી ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે।

(A) $1$. $AgCN$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે.
$2$. $AgCN$ માં, નાઇટ્રોજન પરમાણુ પાસે ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ઉપલબ્ધ હોય છે, જ્યારે કાર્બન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરવા માટે મુક્ત હોતો નથી.
$3$. તેથી, પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિને અનુસરે છે જ્યાં નાઇટ્રોજન પરમાણુ આલ્કાઇલ હેલાઇડ પર હુમલો કરે છે.
$4$. પ્રક્રિયા છે: $CH_3CH_2Br + AgCN \rightarrow CH_3CH_2NC + AgBr$.
$5$. નીપજ $P$ એ ઇથાઇલ આઇસોસાયનાઇડ $(CH_3CH_2NC)$ છે.

(D) શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં આલ્કાઈલ હેલાઈડની સોડિયમ ધાતુ સાથેની પ્રક્રિયાને વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયા (Wurtz reaction) કહેવામાં આવે છે.
$2-\text{chloro}-2-\text{methylbutane}$ એ તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે જેનું બંધારણ $CH_3-CH_2-C(CH_3)(Cl)-CH_3$ છે.
વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયામાં, આલ્કાઈલ હેલાઈડના બે અણુઓ જોડાઈને ઉચ્ચ આલ્કેન બનાવે છે.
$2-\text{methylbutan-2-yl}$ ના બે રેડિકલ $(CH_3-CH_2-C(CH_3)_2^{\bullet})$ તૃતીયક કાર્બન પરમાણુઓ પર જોડાય છે.
પરિણામી બંધારણ $CH_3-CH_2-C(CH_3)_2-C(CH_3)_2-CH_2-CH_3$ છે.
સૌથી લાંબી શૃંખલાનું નામકરણ કરતા: સૌથી લાંબી શૃંખલામાં $6$ કાર્બન (હેક્ઝેન) છે, જેમાં $3$ અને $4$ સ્થાન પર મિથાઈલ સમૂહો છે.
તેનું $IUPAC$ નામ $3,3,4,4-\text{tetramethylhexane}$ છે.

(D) પગલું $1$: આલ્કાઇલ હેલાઇડની $KOH$ ના જલીય દ્રાવણ સાથેની પ્રક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
પગલું $2$: આ પ્રક્રિયામાં, હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન $(OH^-)$ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને $2$-ક્લોરોબ્યુટેનમાંથી ક્લોરાઇડ આયન $(Cl^-)$ ને દૂર કરે છે.
પગલું $3$: પ્રક્રિયા છે: $CH_3CH_2CHClCH_3 + KOH_{(aq)} \rightarrow CH_3CH_2CH(OH)CH_3 + KCl$।
પગલું $4$: મળતી નીપજ $\text{બ્યુટેન}-2-\text{ઓલ}$ છે।

(A) $1$. આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(R-X)$ ની સિલ્વર નાઈટ્રાઈટ $(AgNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા મુખ્ય નીપજ તરીકે નાઈટ્રોઆલ્કેન $(R-NO_2)$ આપે છે.
$2$. આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે $Ag-O$ બંધ સહસંયોજક છે, જે નાઈટ્રોજન પરમાણુને ન્યુક્લિયોફિલિક કેન્દ્ર બનાવે છે.
$3$. આનાથી વિપરીત, પોટેશિયમ નાઈટ્રાઈટ $(KNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા આયનિક હોય છે અને મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઈલ નાઈટ્રાઈટ $(R-ONO)$ આપે છે.
$4$. તેથી, પ્રક્રિયક $B$ એ $AgNO_2$ છે.

(A) $1$. $Alkyl \ halides$, $Silver \ nitrite$ $(AgNO_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે $Alkyl \ nitrites$ $(R-O-N=O)$ બનાવે છે.
$2$. આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે $AgNO_2$ એક સહસંયોજક સંયોજન છે, અને ઓક્સિજન પરમાણુ એ નાઇટ્રોજન પરમાણુ કરતા વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક $(nucleophilic)$ હોય છે.
$3$. આનાથી વિપરીત, $Potassium \ nitrite$ $(KNO_2)$ એક આયનીય સંયોજન છે, જે $NO_2^-$ આયન આપે છે, જેના પરિણામે મુખ્ય નીપજ તરીકે $Nitroalkanes$ $(R-NO_2)$ બને છે.

(C) $1$. $S_N2$ પ્રક્રિયા એક સંકલિત, એક-તબક્કાની પ્રક્રિયા છે.
$2$. આ પ્રક્રિયામાં, ન્યુક્લિયોફાઇલ કાર્બન પરમાણુ પર પાછળની બાજુથી હુમલો કરે છે, જેના પરિણામે વિન્યાસનું પ્રતિપન્ન (inversion) થાય છે.
$3$. બંધ તૂટવાની અને બંધ બનવાની પ્રક્રિયા એક પેન્ટાકોઓર્ડિનેટ સંક્રાંતિ અવસ્થા દ્વારા એકસાથે થાય છે.
$4$. $S_N2$ પ્રક્રિયાઓમાં કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ થતું નથી; કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ $S_N1$ પ્રક્રિયાની લાક્ષણિકતા છે.
$5$. તેથી, સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ એ $S_N2$ પ્રક્રિયાની લાક્ષણિકતા નથી.

(B) પગલું $1$: $2$-બ્રોમોપેન્ટેનની આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા એ વિહાઈડ્રોહેલોજિનેશન પ્રક્રિયા (વિલોપન પ્રક્રિયા) છે.
પગલું $2$: $\text{સેટઝેફ}$ ના નિયમ મુજબ, વિલોપન પ્રક્રિયાઓમાં વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
પગલું $3$: પ્રક્રિયા છે: $CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_2-CH_3 + KOH (alc.) \rightarrow CH_3-CH=CH-CH_2-CH_3 + KBr + H_2O$।
પગલું $4$: $\text{પેન્ટ}-2-\text{ઈન}$ એ $\text{પેન્ટ}-1-\text{ઈન}$ કરતા વધુ વિસ્થાપિત હોવાથી તે મુખ્ય નીપજ છે।

(A) $1$. એલ્કિલ હેલાઈડ $(RX)$ ની $AgCN$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
$2$. $AgCN$ એક સહસંયોજક સંયોજન છે. $AgCN$ માં કાર્બન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે કાર્ય કરવા માટે મુક્ત હોતો નથી, પરંતુ નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસે બંધ બનાવવા માટે ઈલેક્ટ્રોનની એક અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ ઉપલબ્ધ હોય છે.
$3$. તેથી, નાઈટ્રોજન પરમાણુ એલ્કિલ સમૂહ પર હુમલો કરે છે, જેના પરિણામે એલ્કિલ આઈસોસાયનાઈડ $(R-NC)$ બને છે.
$4$. આનાથી વિપરીત, $KCN$ એક આયનીય સંયોજન છે જે $CN^-$ આયનો આપે છે, જેમાં કાર્બન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે કાર્ય કરે છે, જેનાથી એલ્કિલ સાયનાઈડ $(R-CN)$ બને છે.

(B) $S_N1$ પ્રક્રિયાઓ એક સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે.
રેસેમિક મિશ્રણ બનવા માટે, શરૂઆતનો આલ્કાઈલ હેલાઈડ કાયરલ (chiral) હોવો જોઈએ.
$2$-બ્રોમોબ્યુટેનમાં, બ્રોમીન સાથે જોડાયેલો કાર્બન પરમાણુ કાયરલ છે (તે ચાર અલગ-અલગ જૂથો: $-H, -CH_3, -C_2H_5, -Br$ સાથે જોડાયેલ છે).
જળવિભાજન પર, લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થાય છે અને એક સમતલીય કાર્બોકેટાયન બને છે, જેના પર ન્યુક્લિયોફાઈલ બંને બાજુથી સમાન સંભાવના સાથે હુમલો કરી શકે છે, પરિણામે રેસેમિક મિશ્રણ મળે છે.