प्रश्न 1. ऐल्कोहॉलों को ऐल्किल क्लोराइडों में परिवर्तित करने के लिए निम्नलिखित में से किस अभिकर्मक को सबसे अधिक प्राथमिकता (most preferred) दी जाती है, क्योंकि इसके सह-उत्पाद (by-products) गैसीय होते हैं?
Q1. For preparing alkyl chlorides from alcohols, which of the following reagents is most preferred because its by-products are gases and escape easily?
सही उत्तर: C) थायोनिल क्लोराइड (SOCl₂ / डार्जन प्रक्रम)
Correct Answer: C) Thionyl chloride (SOCl₂ / Darzen’s method)
स्पष्टीकरण: थायोनिल क्लोराइड (SOCl₂) के साथ ऐल्कोहॉल की अभिक्रिया (डार्जन विधि) ऐल्किल क्लोराइड बनाने का सबसे उत्तम प्रक्रम है।
समीकरण: R-OH + SOCl₂ → R-Cl + SO₂(g)↑ + HCl(g)↑
इस अभिक्रिया में बनने वाले दोनों सह-उत्पाद, सल्फर डाइऑक्साइड (SO₂) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl), गैसीय अवस्था में होते हैं और आसानी से उड़ जाते हैं। इसके फलस्वरूप अत्यंत शुद्ध ऐल्किल क्लोराइड प्राप्त होता है, जिसे शुद्ध करने की आवश्यकता नहीं पड़ती।
समीकरण: R-OH + SOCl₂ → R-Cl + SO₂(g)↑ + HCl(g)↑
इस अभिक्रिया में बनने वाले दोनों सह-उत्पाद, सल्फर डाइऑक्साइड (SO₂) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl), गैसीय अवस्था में होते हैं और आसानी से उड़ जाते हैं। इसके फलस्वरूप अत्यंत शुद्ध ऐल्किल क्लोराइड प्राप्त होता है, जिसे शुद्ध करने की आवश्यकता नहीं पड़ती।
Explanation: Reaction of alcohols with thionyl chloride (SOCl₂) is the most preferred method for preparing alkyl chlorides.
Equation: R-OH + SOCl₂ → R-Cl + SO₂(g)↑ + HCl(g)↑.
Since both of the by-products, sulfur dioxide and hydrogen chloride, are gases and escape into the atmosphere, the reaction leaves behind pure alkyl chloride without requiring complex purification steps.
Equation: R-OH + SOCl₂ → R-Cl + SO₂(g)↑ + HCl(g)↑.
Since both of the by-products, sulfur dioxide and hydrogen chloride, are gases and escape into the atmosphere, the reaction leaves behind pure alkyl chloride without requiring complex purification steps.
प्रश्न 2. शुष्क एसीटोन की उपस्थिति में ऐल्किल क्लोराइड या ब्रोमाइड की सोडियम आयोडाइड (NaI) के साथ होने वाली हैलोजन विनिमय (Halogen Exchange) अभिक्रिया को क्या कहते हैं, जिससे ऐल्किल आयोडाइड प्राप्त होते हैं?
Q2. The reaction of alkyl chlorides or bromides with sodium iodide (NaI) in dry acetone to prepare alkyl iodides is known as:
सही उत्तर: B) फिन्केलस्टाइन अभिक्रिया (Finkelstein Reaction)
Correct Answer: B) Finkelstein Reaction
स्पष्टीकरण: ऐल्किल आयोडाइड सीधे बनाना कठिन होता है। इसके लिए हैलोजन विनिमय विधि का उपयोग किया जाता है।
– **फिन्केलस्टाइन अभिक्रिया (Finkelstein Reaction):** R-Cl / R-Br + NaI → R-I + NaCl / NaBr (शुष्क एसीटोन की उपस्थिति में)।
शुष्क एसीटोन में NaCl या NaBr अवक्षेपित (precipitated) हो जाते हैं, जिससे ला-शातेलिए नियम के अनुसार अग्र अभिक्रिया सुगम हो जाती है।
– **स्वार्ट्ज अभिक्रिया:** धात्विक फ्लोराइडों (AgF, Hg₂F₂) की सहायता से ऐल्किल फ्लोराइड बनाने की विधि है।
– **फिन्केलस्टाइन अभिक्रिया (Finkelstein Reaction):** R-Cl / R-Br + NaI → R-I + NaCl / NaBr (शुष्क एसीटोन की उपस्थिति में)।
शुष्क एसीटोन में NaCl या NaBr अवक्षेपित (precipitated) हो जाते हैं, जिससे ला-शातेलिए नियम के अनुसार अग्र अभिक्रिया सुगम हो जाती है।
– **स्वार्ट्ज अभिक्रिया:** धात्विक फ्लोराइडों (AgF, Hg₂F₂) की सहायता से ऐल्किल फ्लोराइड बनाने की विधि है।
Explanation: Alkyl iodides are prepared by halogen exchange using the **Finkelstein Reaction**:
R-Cl + NaI → R-I + NaCl (in the presence of dry acetone).
The precipitate of NaCl or NaBr formed is insoluble in dry acetone, driving the reaction in the forward direction according to Le Chatelier’s Principle.
R-Cl + NaI → R-I + NaCl (in the presence of dry acetone).
The precipitate of NaCl or NaBr formed is insoluble in dry acetone, driving the reaction in the forward direction according to Le Chatelier’s Principle.
प्रश्न 3. ऐल्किल क्लोराइडों या ब्रोमाइडों को धात्विक फ्लोराइडों (जैसे AgF, CoF₂, या Hg₂F₂) के साथ गर्म करके **ऐल्किल फ्लोराइड** बनाने की सर्वश्रेष्ठ अभिक्रिया कौन सी है?
Q3. Alkyl fluorides are best prepared by heating alkyl chlorides or bromides in the presence of metallic fluorides (such as AgF, CoF₂, or Hg₂F₂). This reaction is called:
सही उत्तर: B) स्वार्ट्ज अभिक्रिया (Swarts Reaction)
Correct Answer: B) Swarts Reaction
स्पष्टीकरण: ऐल्किल फ्लोराइडों का सीधे संश्लेषण संभव नहीं होता क्योंकि फ्लोरीन की अभिक्रियाएँ अत्यंत तीव्र और विस्फोटक होती हैं। इन्हें बनाने के लिए ऐल्किल क्लोराइड/ब्रोमाइड की क्रिया धात्विक फ्लोराइड जैसे AgF, Hg₂F₂, CoF₂ या SbF₃ के साथ कराई जाती है। इस हैलोजन विनिमय को **स्वार्ट्ज अभिक्रिया (Swarts Reaction)** कहते हैं।
समीकरण: CH₃-Br + AgF → CH₃-F + AgBr.
समीकरण: CH₃-Br + AgF → CH₃-F + AgBr.
Explanation: Due to the violent nature of fluorine reactions, direct fluorination is avoided. Alkyl fluorides are prepared indirectly via halogen exchange by heating alkyl bromides/chlorides with inorganic fluorides like AgF, CoF₂, or Hg₂F₂. This is known as the **Swarts Reaction**:
CH₃-Br + AgF → CH₃-F + AgBr.
CH₃-Br + AgF → CH₃-F + AgBr.
प्रश्न 4. द्वि-अणुक नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया **(SN2 Mechanism)** की क्रियाशीलता का ऐल्किल हैलाइडों के लिए सही घटता हुआ क्रम क्या होगा?
Q4. The correct decreasing order of reactivity of alkyl halides towards bimolecular nucleophilic substitution **(SN2)** is:
सही उत्तर: A) Primary (1°) > Secondary (2°) > Tertiary (3°)
Correct Answer: A) Primary (1°) > Secondary (2°) > Tertiary (3°)
स्पष्टीकरण: SN2 अभिक्रिया एक ही पद में संपन्न होती है, जिसमें संक्रमण अवस्था (transition state) बनती है और नाभिकरागी पीछे से (back-side attack) आक्रमण करता है।
– केंद्रीय कार्बन पर जितने बड़े समूह जुड़े होंगे, नाभिकरागी के आने में उतनी ही अधिक **त्रिविम बाधा (Steric Hindrance)** उत्पन्न होगी।
– प्राथमिक ऐल्किल हैलाइड (1°) में त्रिविम बाधा न्यूनतम होती है, जबकि तृतीयक (3°) में अधिकतम होती है।
अतः क्रियाशीलता का सही क्रम: **प्राइमरी (1°) > द्वितीयक (2°) > तृतीयक (3°)** है। (मैथिल हैलाइड सबसे तेज क्रिया करता है: CH₃X > 1° > 2° > 3°)।
– केंद्रीय कार्बन पर जितने बड़े समूह जुड़े होंगे, नाभिकरागी के आने में उतनी ही अधिक **त्रिविम बाधा (Steric Hindrance)** उत्पन्न होगी।
– प्राथमिक ऐल्किल हैलाइड (1°) में त्रिविम बाधा न्यूनतम होती है, जबकि तृतीयक (3°) में अधिकतम होती है।
अतः क्रियाशीलता का सही क्रम: **प्राइमरी (1°) > द्वितीयक (2°) > तृतीयक (3°)** है। (मैथिल हैलाइड सबसे तेज क्रिया करता है: CH₃X > 1° > 2° > 3°)।
Explanation: The SN2 mechanism occurs in a single concerted step via a transition state. The attacking nucleophile approaches the carbon atom from the side opposite to the leaving group (backside attack).
– The rate of reaction depends on the ease of access of the nucleophile to the carbon atom.
– **Steric hindrance** caused by bulky alkyl groups attached to the carbon decreases reactivity.
– Hence, the reactivity order is: **Primary (1°) > Secondary (2°) > Tertiary (3°)** (Methyl halides being the fastest: CH₃X > 1° > 2° > 3°).
– The rate of reaction depends on the ease of access of the nucleophile to the carbon atom.
– **Steric hindrance** caused by bulky alkyl groups attached to the carbon decreases reactivity.
– Hence, the reactivity order is: **Primary (1°) > Secondary (2°) > Tertiary (3°)** (Methyl halides being the fastest: CH₃X > 1° > 2° > 3°).
प्रश्न 5. एकाणुक नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया **(SN1 Mechanism)** के लिए ऐल्किल हैलाइडों की क्रियाशीलता का सही घटता हुआ क्रम क्या होगा?
Q5. The correct decreasing order of reactivity of alkyl halides towards unimolecular nucleophilic substitution **(SN1)** is:
सही उत्तर: B) Tertiary (3°) > Secondary (2°) > Primary (1°)
Correct Answer: B) Tertiary (3°) > Secondary (2°) > Primary (1°)
स्पष्टीकरण: SN1 अभिक्रिया दो पदों में संपन्न होती है:
– प्रथम (धीमे) पद में हैलाइड आयन अलग होकर एक मध्यवर्ती **कारबॉकेटायन (Carbocation)** बनाता है।
– अभिक्रिया की दर पूरी तरह से कारबॉकेटायन मध्यवर्ती के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
– चूँकि तृतीयक कारबॉकेटायन (3°) सबसे अधिक स्थायी होता है और प्राथमिक (1°) न्यूनतम स्थायी होता है।
अतः क्रियाशीलता का सही क्रम: **तृतीयक (3°) > द्वितीयक (2°) > प्राथमिक (1°)** होता है। (एलाइलिक और बेंजाइलिक हैलाइड भी अनुनाद स्थायित्व के कारण उच्च SN1 क्रियाशीलता दर्शाते हैं)।
– प्रथम (धीमे) पद में हैलाइड आयन अलग होकर एक मध्यवर्ती **कारबॉकेटायन (Carbocation)** बनाता है।
– अभिक्रिया की दर पूरी तरह से कारबॉकेटायन मध्यवर्ती के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
– चूँकि तृतीयक कारबॉकेटायन (3°) सबसे अधिक स्थायी होता है और प्राथमिक (1°) न्यूनतम स्थायी होता है।
अतः क्रियाशीलता का सही क्रम: **तृतीयक (3°) > द्वितीयक (2°) > प्राथमिक (1°)** होता है। (एलाइलिक और बेंजाइलिक हैलाइड भी अनुनाद स्थायित्व के कारण उच्च SN1 क्रियाशीलता दर्शाते हैं)।
Explanation: The SN1 mechanism proceeds in two steps, where the rate-determining step is the slow ionization of the alkyl halide to form a **carbocation intermediate**.
– The rate of reaction depends directly on the stability of the carbocation formed.
– Since tertiary (3°) carbocations are highly stabilized by +I and hyperconjugation effects, they form easiest.
– Hence, the reactivity order is: **Tertiary (3°) > Secondary (2°) > Primary (1°)**.
– The rate of reaction depends directly on the stability of the carbocation formed.
– Since tertiary (3°) carbocations are highly stabilized by +I and hyperconjugation effects, they form easiest.
– Hence, the reactivity order is: **Tertiary (3°) > Secondary (2°) > Primary (1°)**.
प्रश्न 6. जब एक ध्रुवण घूर्णक (Optically Active) ऐल्किल हैलाइड एकाणुक नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया **(SN1)** से गुजरता है, तो प्राप्त उत्पाद की त्रिविम रासायनिक (Stereochemical) प्रकृति क्या होती है?
Q6. When an optically active alkyl halide undergoes nucleophilic substitution via the **SN1** mechanism, the stereochemical outcome of the product is:
सही उत्तर: C) रेसिमीकरण (Racemization – आंशिक प्रतिलोमन और धारण का मिश्रण)
Correct Answer: C) Racemization (mixture of inversion and retention)
स्पष्टीकरण: SN1 अभिक्रिया में प्रथम पद में बनने वाला कारबॉकेटायन मध्यवर्ती समतलीय (sp² संकरित, planar) होता है।
– समतलीय संरचना होने के कारण आने वाला नाभिकरागी (nucleophile) इस पर सामने की दिशा (front-side) और पीछे की दिशा (back-side) दोनों तरफ से समान प्रायिकता (equal probability) से आक्रमण कर सकता है।
– यदि आक्रमण अग्र भाग से होता है तो **विन्यास का धारण (Retention)** होता है, और यदि पीछे से होता है तो **विन्यास का प्रतिलोमन (Inversion)** होता है।
– इसके फलस्वरूप दोनों रूपों का लगभग 50:50 मिश्रण प्राप्त होता है, जिसे **रेसिमीकरण (Racemization)** कहते हैं। उत्पाद प्रकाशीय रूप से अक्रिय (optically inactive) हो जाता है। (जबकि SN2 में 100% प्रतिलोमन या वैल्डन प्रतिलोमन होता है)।
– समतलीय संरचना होने के कारण आने वाला नाभिकरागी (nucleophile) इस पर सामने की दिशा (front-side) और पीछे की दिशा (back-side) दोनों तरफ से समान प्रायिकता (equal probability) से आक्रमण कर सकता है।
– यदि आक्रमण अग्र भाग से होता है तो **विन्यास का धारण (Retention)** होता है, और यदि पीछे से होता है तो **विन्यास का प्रतिलोमन (Inversion)** होता है।
– इसके फलस्वरूप दोनों रूपों का लगभग 50:50 मिश्रण प्राप्त होता है, जिसे **रेसिमीकरण (Racemization)** कहते हैं। उत्पाद प्रकाशीय रूप से अक्रिय (optically inactive) हो जाता है। (जबकि SN2 में 100% प्रतिलोमन या वैल्डन प्रतिलोमन होता है)।
Explanation: In SN1 reactions, the intermediate is a planar sp² hybridized carbocation.
– The nucleophile is free to attack the flat carbocation from either the front side or the back side with almost equal ease.
– Attack from the front side retains the configuration, while a backside attack inverts it.
– This yields an equimolar mixture of both enantiomers, resulting in **racemization** (optical inactivity of the final product due to external compensation). In SN2 reactions, 100% inversion of configuration (Walden inversion) occurs.
– The nucleophile is free to attack the flat carbocation from either the front side or the back side with almost equal ease.
– Attack from the front side retains the configuration, while a backside attack inverts it.
– This yields an equimolar mixture of both enantiomers, resulting in **racemization** (optical inactivity of the final product due to external compensation). In SN2 reactions, 100% inversion of configuration (Walden inversion) occurs.
प्रश्न 7. उभयदन्ती नाभिकरागी (Ambident Nucleophiles) सायनाइड आयन (CN⁻) के संदर्भ में, जब ऐल्किल हैलाइड की क्रिया जलीय **KCN** से कराई जाती है तो मुख्य उत्पाद ऐल्किल सायनाइड (R-CN) बनता है, परन्तु **AgCN** के साथ क्रिया कराने पर मुख्य उत्पाद ऐल्किल आइसोसायनाइड (R-NC) प्राप्त होता है। इसका कारण क्या है?
Q7. Reaction of alkyl halides with KCN yields alkyl cyanides as major products, whereas with AgCN, alkyl isocyanides are obtained because:
सही उत्तर: B) KCN मुख्य रूप से आयनिक है, जबकि AgCN मुख्य रूप से सहसंयोजक है जिसमें केवल N का एकाकी युग्म आक्रमण के लिए स्वतंत्र होता है
Correct Answer: B) KCN is ionic providing free cyanide ions (carbon attacks), while AgCN is covalent so only nitrogen’s lone pair is free to attack
स्पष्टीकरण: यह एक अत्यंत महत्वपूर्ण NEET अवधारणा है:
– **KCN जलीय विलयन में आयनिक होता है** और पूरी तरह टूटकर K⁺ और CN⁻ आयन देता है। आबंध बनाने के लिए C और N दोनों केंद्र स्वतंत्र होते हैं। चूँकि C-C आबंध C-N आबंध से अधिक मजबूत और स्थायी होता है, अतः आक्रमण कार्बन परमाणु द्वारा होता है और ऐल्किल सायनाइड (R-CN) प्राप्त होता है।
– **AgCN मुख्य रूप से सहसंयोजक (covalent) होता है**। इसमें कार्बन परमाणु सिल्वर के साथ साझा आबंध में व्यस्त होता है और मुक्त नहीं होता। केवल नाइट्रोजन परमाणु का एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) ही आक्रमण करने के लिए स्वतंत्र होता है, अतः नाइट्रोजन द्वारा आक्रमण होने से मुख्य उत्पाद ऐल्किल आइसोसायनाइड (R-NC) बनता है।
– **KCN जलीय विलयन में आयनिक होता है** और पूरी तरह टूटकर K⁺ और CN⁻ आयन देता है। आबंध बनाने के लिए C और N दोनों केंद्र स्वतंत्र होते हैं। चूँकि C-C आबंध C-N आबंध से अधिक मजबूत और स्थायी होता है, अतः आक्रमण कार्बन परमाणु द्वारा होता है और ऐल्किल सायनाइड (R-CN) प्राप्त होता है।
– **AgCN मुख्य रूप से सहसंयोजक (covalent) होता है**। इसमें कार्बन परमाणु सिल्वर के साथ साझा आबंध में व्यस्त होता है और मुक्त नहीं होता। केवल नाइट्रोजन परमाणु का एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) ही आक्रमण करने के लिए स्वतंत्र होता है, अतः नाइट्रोजन द्वारा आक्रमण होने से मुख्य उत्पाद ऐल्किल आइसोसायनाइड (R-NC) बनता है।
Explanation: This is a very classic question:
– **KCN is ionic** and dissociates to give CN⁻ ions in solution. Although both C and N can donate electrons, the attack takes place through the carbon atom because the C-C bond is more stable and stronger than the C-N bond, yielding alkyl cyanides.
– **AgCN is predominantly covalent** in nature. The carbon-silver bond is covalent, so the carbon atom is not free to donate electrons. Consequently, only the lone pair on the nitrogen atom is available for nucleophilic attack, yielding alkyl isocyanides (R-NC).
– **KCN is ionic** and dissociates to give CN⁻ ions in solution. Although both C and N can donate electrons, the attack takes place through the carbon atom because the C-C bond is more stable and stronger than the C-N bond, yielding alkyl cyanides.
– **AgCN is predominantly covalent** in nature. The carbon-silver bond is covalent, so the carbon atom is not free to donate electrons. Consequently, only the lone pair on the nitrogen atom is available for nucleophilic attack, yielding alkyl isocyanides (R-NC).
प्रश्न 8. ऐल्किल हैलाइडों की पोटेशियम नाइट्राइट (KNO₂) और सिल्वर नाइट्राइट (AgNO₂) के साथ होने वाली अभिक्रियाओं के मुख्य उत्पाद क्रमशः क्या होंगे?
Q8. The major products obtained from the reaction of alkyl halides with potassium nitrite (KNO₂) and silver nitrite (AgNO₂) respectively are:
सही उत्तर: B) ऐल्किल नाइट्राइट (R-ONO) और नाइट्रोऐल्केन (R-NO₂)
Correct Answer: B) Alkyl nitrites (R-ONO) and Nitroalkanes (R-NO₂)
स्पष्टीकरण: यह भी सायनाइड जैसी ही उभयदन्ती (ambident) क्रियाशीलता प्रदर्शित करता है:
– **KNO₂ आयनिक होता है** और विलयन में नाइट्राइट आयन [O-N=O]⁻ देता है। चूँकि ऑक्सीजन पर ऋणावेश होता है, अतः ऑक्सीजन परमाणु द्वारा आबंध बनाने से **ऐल्किल नाइट्राइट (R-ONO)** मुख्य उत्पाद बनता है।
– **AgNO₂ सहसंयोजक होता है** जिसमें ऑक्सीजन का साझा सिल्वर के साथ होता है। केवल नाइट्रोजन का एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म ही आक्रमण के लिए मुक्त होता है, अतः नाइट्रोजन द्वारा आबंध बनाने से **नाइट्रोऐल्केन (R-NO₂)** मुख्य उत्पाद बनता है।
– **KNO₂ आयनिक होता है** और विलयन में नाइट्राइट आयन [O-N=O]⁻ देता है। चूँकि ऑक्सीजन पर ऋणावेश होता है, अतः ऑक्सीजन परमाणु द्वारा आबंध बनाने से **ऐल्किल नाइट्राइट (R-ONO)** मुख्य उत्पाद बनता है।
– **AgNO₂ सहसंयोजक होता है** जिसमें ऑक्सीजन का साझा सिल्वर के साथ होता है। केवल नाइट्रोजन का एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म ही आक्रमण के लिए मुक्त होता है, अतः नाइट्रोजन द्वारा आबंध बनाने से **नाइट्रोऐल्केन (R-NO₂)** मुख्य उत्पाद बनता है।
Explanation: Nitrite ion is an ambident nucleophile with two donor centers (O and N):
– **With KNO₂ (ionic):** Nitrite ion dissociates to give [O-N=O]⁻. The negative charge on oxygen makes it more nucleophilic than nitrogen, leading to O-attack and forming **alkyl nitrites (R-ONO)**.
– **With AgNO₂ (covalent):** The Ag-O bond is covalent, so the oxygen is not free to donate electrons. The lone pair on nitrogen is available for attack, leading to N-attack and forming **nitroalkanes (R-NO₂)**.
– **With KNO₂ (ionic):** Nitrite ion dissociates to give [O-N=O]⁻. The negative charge on oxygen makes it more nucleophilic than nitrogen, leading to O-attack and forming **alkyl nitrites (R-ONO)**.
– **With AgNO₂ (covalent):** The Ag-O bond is covalent, so the oxygen is not free to donate electrons. The lone pair on nitrogen is available for attack, leading to N-attack and forming **nitroalkanes (R-NO₂)**.
प्रश्न 9. ऐल्किल हैलाइडों पर ऐल्कोहॉलिक पोटेशियम हाइड्रोक्साइड (alcoholic KOH) की क्रिया कराने पर वि-हाइड्रोहैलोजनीकरण (Dehydrohalogenation / β-Elimination) अभिक्रिया होती है। 2-ब्रोमोब्यूटेन की क्रिया से **सैटज़ेफ़ नियम (Saytzeff’s Rule)** के अनुसार मुख्य उत्पाद क्या बनेगा?
Q9. Dehydrohalogenation (β-elimination) of 2-bromobutane in the presence of alcoholic KOH yields which of the following as the major product according to Saytzeff’s Rule?
सही उत्तर: B) ब्यूट-2-इन (But-2-ene – 80%)
Correct Answer: B) But-2-ene
स्पष्टीकरण: ऐल्कोहॉलिक KOH एक प्रबल क्षार की तरह कार्य करता है और β-कार्बन से हाइड्रोजन तथा α-कार्बन से हैलोजन को हटाकर ऐल्कीन बनाता है।
– 2-ब्रोमोब्यूटेन में दो अलग-अलग β-कार्बन (C₁ और C₃) होते हैं, जिससे दो उत्पाद संभव हैं:
1. C₁ से H हटने पर: ब्यूट-1-इन (But-1-ene)
2. C₃ से H हटने पर: ब्यूट-2-इन (But-2-ene)
– **सैटज़ेफ़ नियम (Saytzeff’s Rule) के अनुसार:** वह ऐल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है जो अत्यधिक प्रतिस्थापित (highly substituted/alkylated) हो क्योंकि वह अधिक स्थायी (6 α-H) होता है।
– अतः **ब्यूट-2-इन** (80%) मुख्य उत्पाद होगा, और ब्यूट-1-इन (20%) सह-उत्पाद होगा।
– 2-ब्रोमोब्यूटेन में दो अलग-अलग β-कार्बन (C₁ और C₃) होते हैं, जिससे दो उत्पाद संभव हैं:
1. C₁ से H हटने पर: ब्यूट-1-इन (But-1-ene)
2. C₃ से H हटने पर: ब्यूट-2-इन (But-2-ene)
– **सैटज़ेफ़ नियम (Saytzeff’s Rule) के अनुसार:** वह ऐल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है जो अत्यधिक प्रतिस्थापित (highly substituted/alkylated) हो क्योंकि वह अधिक स्थायी (6 α-H) होता है।
– अतः **ब्यूट-2-इन** (80%) मुख्य उत्पाद होगा, और ब्यूट-1-इन (20%) सह-उत्पाद होगा।
Explanation: Dehydrohalogenation of 2-bromobutane with alcoholic KOH involves the removal of a β-hydrogen and halide ion. There are two different β-carbons (C₁ and C₃):
– Loss of H from C₁ gives but-1-ene.
– Loss of H from C₃ gives but-2-ene.
– **According to Saytzeff’s rule:** In elimination reactions, the preferred alkene is the one which is more highly alkylated (more substituted), as it is thermodynamically more stable. Thus, **but-2-ene** (80%) is the major product, while but-1-ene (20%) is the minor product.
– Loss of H from C₁ gives but-1-ene.
– Loss of H from C₃ gives but-2-ene.
– **According to Saytzeff’s rule:** In elimination reactions, the preferred alkene is the one which is more highly alkylated (more substituted), as it is thermodynamically more stable. Thus, **but-2-ene** (80%) is the major product, while but-1-ene (20%) is the minor product.
प्रश्न 10. ग्रीन्यार अभिकर्मक (Grignard Reagent, R-Mg-X) के निर्माण और भंडारण के समय **नमी (Moisture) या जल** की थोड़ी सी भी मात्रा को पूर्णतः दूर रखना क्यों आवश्यक है?
Q10. During the preparation and storage of Grignard reagents (R-Mg-X), it is highly essential to strictly avoid even traces of moisture or water because:
सही उत्तर: B) ग्रीन्यार अभिकर्मक अत्यधिक अस्थिर होते हैं और पानी की उपस्थिति में अपघटित होकर ऐल्केन (Alkanes) बना लेते हैं
Correct Answer: B) Grignard reagents are highly reactive proton acceptors and react instantly with water to decompose into alkanes
स्पष्टीकरण: ग्रीन्यार अभिकर्मक (R-Mg-X) में कार्बन-मैग्नीशियम आबंध अत्यधिक ध्रुवीय सहसंयोजक आबंध होता है जिसमें ऐल्किल समूह पर आंशिक ऋणावेश होता है (Rδ- – Mgδ+ – X)।
– यह एक अत्यंत शक्तिशाली न्यूक्लीओफाइल और क्षार (proton acceptor) की तरह कार्य करता है।
– किसी भी प्रोटॉन दाता (जैसे जल, ऐल्कोहॉल, अम्ल) की थोड़ी सी भी मात्रा मिलने पर यह तुरंत प्रोटॉन (H⁺) ग्रहण कर ऐल्केन में अपघटित हो जाता है:
R-Mg-X + H-OH → R-H (Alkane) + Mg(OH)X
इसलिए इसे हमेशा निर्जल शुष्क ईथर (dry ether) में बनाया जाता है।
– यह एक अत्यंत शक्तिशाली न्यूक्लीओफाइल और क्षार (proton acceptor) की तरह कार्य करता है।
– किसी भी प्रोटॉन दाता (जैसे जल, ऐल्कोहॉल, अम्ल) की थोड़ी सी भी मात्रा मिलने पर यह तुरंत प्रोटॉन (H⁺) ग्रहण कर ऐल्केन में अपघटित हो जाता है:
R-Mg-X + H-OH → R-H (Alkane) + Mg(OH)X
इसलिए इसे हमेशा निर्जल शुष्क ईथर (dry ether) में बनाया जाता है।
Explanation: In Grignard reagents, the C-Mg bond is highly polar covalent, carrying a partial negative charge on the alkyl group (Rδ--Mgδ+-X), making it a powerful nucleophile and base.
– Grignard reagents react instantly with any source of protons (such as water, alcohols, amines) to yield hydrocarbons (alkanes):
R-Mg-X + H₂O → R-H + Mg(OH)X.
Hence, they must be prepared and kept under strictly anhydrous conditions using dry ether.
– Grignard reagents react instantly with any source of protons (such as water, alcohols, amines) to yield hydrocarbons (alkanes):
R-Mg-X + H₂O → R-H + Mg(OH)X.
Hence, they must be prepared and kept under strictly anhydrous conditions using dry ether.
प्रश्न 11. हैलोएरीन (जैसे क्लोरोबेन्जीन) सामान्य परिस्थितियों में हैलोऐल्केनों की तुलना में नाभिकरागी प्रतिस्थापन (Nucleophilic Substitution) अभिक्रियाओं के प्रति अत्यंत **कम क्रियाशील (less reactive)** होते हैं। इसका मुख्य कारण क्या है?
Q11. Haloarenes (like chlorobenzene) are extremely less reactive towards nucleophilic substitution reactions compared to haloalkanes under normal conditions. This is primarily because of:
सही उत्तर: B) अनुनाद प्रभाव जिसके कारण C-Cl आबंध में आंशिक द्वि-आबंध (partial double bond) लक्षण आ जाता है
Correct Answer: B) Resonance effect imparting partial double bond character to the C-Cl bond
स्पष्टीकरण: हैलोएरीन में कम क्रियाशीलता के चार मुख्य कारण हैं:
1. **अनुनाद प्रभाव (Resonance Effect):** हैलोजन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बेन्जीन वलय के साथ अनुनाद में भाग लेते हैं, जिससे C-X आबंध में आंशिक द्वि-आबंध लक्षण आ जाता है। द्वि-आबंध को तोड़ना एकल आबंध की तुलना में बहुत कठिन होता है।
2. **संकरण में अंतर:** हैलोएरीन में कार्बन sp² संकरित होता है जो अधिक विद्युतऋणात्मक है और आबंध को अधिक मजबूती से पकड़ता है (हैलोऐल्केन में sp³ होता है)।
3. **फेनिल केटायन का अस्थायित्व:** SN1 के लिए बनने वाला फेनिल केटायन अत्यधिक अस्थाई होता है।
4. **प्रतिकर्षण:** इलेक्ट्रॉन-धनी बेन्जीन वलय आने वाले नाभिकरागी को प्रतिकर्षित करता है।
1. **अनुनाद प्रभाव (Resonance Effect):** हैलोजन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बेन्जीन वलय के साथ अनुनाद में भाग लेते हैं, जिससे C-X आबंध में आंशिक द्वि-आबंध लक्षण आ जाता है। द्वि-आबंध को तोड़ना एकल आबंध की तुलना में बहुत कठिन होता है।
2. **संकरण में अंतर:** हैलोएरीन में कार्बन sp² संकरित होता है जो अधिक विद्युतऋणात्मक है और आबंध को अधिक मजबूती से पकड़ता है (हैलोऐल्केन में sp³ होता है)।
3. **फेनिल केटायन का अस्थायित्व:** SN1 के लिए बनने वाला फेनिल केटायन अत्यधिक अस्थाई होता है।
4. **प्रतिकर्षण:** इलेक्ट्रॉन-धनी बेन्जीन वलय आने वाले नाभिकरागी को प्रतिकर्षित करता है।
Explanation: Haloarenes are resistant to nucleophilic substitution due to:
1. **Resonance Effect:** The lone pairs on the halogen atom undergo conjugation with the π-system of the benzene ring. This imparts a **partial double bond character** to the carbon-halogen bond, making it shorter, stronger, and much harder to cleave than a pure single bond in haloalkanes.
2. **Difference in hybridization:** The carbon bonded to halogen is sp² hybridized (more electronegative, holds electron pair tightly) in haloarenes, compared to sp³ in haloalkanes.
1. **Resonance Effect:** The lone pairs on the halogen atom undergo conjugation with the π-system of the benzene ring. This imparts a **partial double bond character** to the carbon-halogen bond, making it shorter, stronger, and much harder to cleave than a pure single bond in haloalkanes.
2. **Difference in hybridization:** The carbon bonded to halogen is sp² hybridized (more electronegative, holds electron pair tightly) in haloarenes, compared to sp³ in haloalkanes.
प्रश्न 12. सामान्य परिस्थितियों में अक्रिय होने के बावजूद, क्लोरोबेन्जीन को जलीय NaOH के साथ अत्यधिक तीव्र परिस्थितियों (**623 K ताप और 300 atm दाब**) पर गर्म करके फिनॉल में परिवर्तित किया जा सकता है। इस व्यावसायिक प्रक्रम को क्या कहते हैं?
Q12. Chlorobenzene can be converted into phenol by heating it with aqueous NaOH under drastic conditions (**623 K temperature and 300 atm pressure**). This commercial process is known as:
सही उत्तर: B) डैऊ प्रक्रम (Dow’s Process)
Correct Answer: B) Dow’s Process
स्पष्टीकरण: हैलोएरीन सामान्यतः नाभिकरागी प्रतिस्थापन नहीं करते। परन्तु अत्यधिक कठोर परिस्थितियों (drastic conditions) जैसे 623 K तापमान, 300 atm उच्च दाब और जलीय NaOH की उपस्थिति में क्लोरोबेन्जीन का क्लोरीन हाइड्रोक्सिल समूह (-OH) द्वारा प्रतिस्थापित हो जाता है और फिनॉल बनता है। इस औद्योगिक प्रक्रम को **डैऊ प्रक्रम (Dow’s Process)** कहा जाता है।
Explanation: Due to low reactivity, the replacement of chlorine in chlorobenzene by a hydroxyl group requires extremely harsh/drastic conditions. Heating chlorobenzene with aqueous sodium hydroxide (NaOH) at **623 K** and **300 atm** pressure, followed by acidification, yields phenol. This industrial method is called **Dow’s Process**.
प्रश्न 13. हैलोएरीन की नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के प्रति क्रियाशीलता बेन्जीन वलय पर इलेक्ट्रॉन आकर्षी समूहों (जैसे -NO₂) की उपस्थिति से बढ़ जाती है। निम्नलिखित में से किस स्थिति पर नाइट्रो (-NO₂) समूह की उपस्थिति क्रियाशीलता को **सर्वाधिक** बढ़ाएगी?
Q13. The reactivity of haloarenes towards nucleophilic substitution is greatly enhanced by the presence of an electron-withdrawing group (such as -NO₂) at which of the following positions?
सही उत्तर: B) ऑर्थो और पैरा-स्थितियों (ortho and para-positions) पर
Correct Answer: B) ortho and para-positions
स्पष्टीकरण: जब एक मजबूत इलेक्ट्रॉन आकर्षी समूह जैसे नाइट्रो समूह (-NO₂) **ऑर्थो (ortho)** या **पैरा (para)** स्थिति पर जुड़ा होता है, तो वह अनुनाद द्वारा मध्यवर्ती कार्वानियन (Meisenheimer complex) के ऋणावेश को सीधे अपने ऊपर खींचकर स्थायित्व प्रदान करता है।
– मेटा स्थिति पर जुड़े होने पर नाइट्रो समूह अनुनाद द्वारा ऋणावेश को सीधे आकर्षित नहीं कर पाता (केवल कमजोर -I प्रभाव कार्य करता है)।
– इसलिए ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर नाइट्रो समूहों की संख्या जितनी अधिक होगी, अभिक्रिया उतनी ही सुगमता से (कम ताप पर) होगी। यदि तीनों स्थितियों पर नाइट्रो समूह जुड़े हों (2,4,6-ट्राइनाइट्रोक्लोरोबेन्जीन / पिकरिल क्लोराइड), तो वह केवल गर्म पानी के साथ हिलाने मात्र से ही फिनॉल (पिकरिक अम्ल) में बदल जाता है।
– मेटा स्थिति पर जुड़े होने पर नाइट्रो समूह अनुनाद द्वारा ऋणावेश को सीधे आकर्षित नहीं कर पाता (केवल कमजोर -I प्रभाव कार्य करता है)।
– इसलिए ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर नाइट्रो समूहों की संख्या जितनी अधिक होगी, अभिक्रिया उतनी ही सुगमता से (कम ताप पर) होगी। यदि तीनों स्थितियों पर नाइट्रो समूह जुड़े हों (2,4,6-ट्राइनाइट्रोक्लोरोबेन्जीन / पिकरिल क्लोराइड), तो वह केवल गर्म पानी के साथ हिलाने मात्र से ही फिनॉल (पिकरिक अम्ल) में बदल जाता है।
Explanation: The presence of electron-withdrawing groups (like -NO₂) at **ortho and para positions** increases the reactivity of haloarenes towards nucleophilic substitution.
– This is because the negative charge developed on the benzenoid intermediate (carbanion) during nucleophilic attack is delocalized and directly stabilized by the -NO₂ group via resonance only when it is at ortho or para positions.
– No such direct resonance stabilization of the negative charge is possible when the nitro group is at the meta position.
– This is because the negative charge developed on the benzenoid intermediate (carbanion) during nucleophilic attack is delocalized and directly stabilized by the -NO₂ group via resonance only when it is at ortho or para positions.
– No such direct resonance stabilization of the negative charge is possible when the nitro group is at the meta position.
प्रश्न 14. एक ऐल्किल हैलाइड (R-X) और एक एरिल हैलाइड (Ar-X) के मिश्रण की शुष्क ईथर में सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया कराने पर ऐल्किलबेन्जीन प्राप्त होता है। इस अभिक्रिया को क्या कहा जाता है?
Q14. The reaction of a mixture of an alkyl halide and an aryl halide with sodium in dry ether to yield an alkylbenzene is called:
सही उत्तर: C) वुर्ट्ज़-फिटिग अभिक्रिया (Wurtz-Fittig Reaction)
Correct Answer: C) Wurtz-Fittig Reaction
स्पष्टीकरण: सोडियम धातु के साथ होने वाली तीन संबंधित युग्मन (coupling) अभिक्रियाएं निम्न हैं:
– **वुर्ट्ज़ अभिक्रिया:** केवल दो ऐल्किल हैलाइड भाग लेते हैं (R-X + 2Na + X-R → R-R)।
– **फिटिग अभिक्रिया:** केवल दो एरिल हैलाइड भाग लेते हैं (Ar-X + 2Na + X-Ar → Ar-Ar)।
– **वुर्ट्ज़-फिटिग अभिक्रिया:** एक ऐल्किल हैलाइड और एक एरिल हैलाइड का मिश्रण क्रिया करता है (Ar-X + 2Na + X-R → Ar-R)। टालूईन बनाने के लिए क्लोरोबेन्जीन और मेथिल क्लोराइड की क्रिया इसका उदाहरण है।
– **वुर्ट्ज़ अभिक्रिया:** केवल दो ऐल्किल हैलाइड भाग लेते हैं (R-X + 2Na + X-R → R-R)।
– **फिटिग अभिक्रिया:** केवल दो एरिल हैलाइड भाग लेते हैं (Ar-X + 2Na + X-Ar → Ar-Ar)।
– **वुर्ट्ज़-फिटिग अभिक्रिया:** एक ऐल्किल हैलाइड और एक एरिल हैलाइड का मिश्रण क्रिया करता है (Ar-X + 2Na + X-R → Ar-R)। टालूईन बनाने के लिए क्लोरोबेन्जीन और मेथिल क्लोराइड की क्रिया इसका उदाहरण है।
Explanation: The coupling reactions involving sodium metal are:
– **Wurtz reaction:** Two molecules of alkyl halide react to form symmetrical alkanes (R-R).
– **Fittig reaction:** Two molecules of aryl halide react to form diaryls (Ar-Ar).
– **Wurtz-Fittig reaction:** A mixture of an alkyl halide and an aryl halide reacts to form an alkylbenzene (Ar-R).
– **Wurtz reaction:** Two molecules of alkyl halide react to form symmetrical alkanes (R-R).
– **Fittig reaction:** Two molecules of aryl halide react to form diaryls (Ar-Ar).
– **Wurtz-Fittig reaction:** A mixture of an alkyl halide and an aryl halide reacts to form an alkylbenzene (Ar-R).
प्रश्न 15. क्लोरोफॉर्म (CHCl₃) को खुली वायु और साधारण प्रकाश में छोड़ देने पर यह धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होकर एक अत्यंत विषैली गैस बनाती है। इस गैस का रासायनिक नाम या सूत्र क्या है?
Q15. When chloroform (CHCl₃) is exposed to air and light, it slowly oxidizes to form a highly poisonous gas called:
सही उत्तर: B) फॉस्जीन या कार्बोनिल क्लोराइड (COCl₂ / Phosgene)
Correct Answer: B) Phosgene / Carbonyl chloride (COCl₂)
स्पष्टीकरण: क्लोरोफॉर्म हवा की ऑक्सीजन के साथ साधारण प्रकाश की उपस्थिति में मंद गति से क्रिया करके एक अत्यंत विषैली गैस **फॉस्जीन (Phosgene)** या कार्बोनिल क्लोराइड (COCl₂) बनाती है।
समीकरण: 2CHCl₃ + O₂ → 2COCl₂ + 2HCl (प्रकाश की उपस्थिति में)
– इस हानिकारक अपघटन को रोकने के लिए क्लोरोफॉर्म को हमेशा गहरे रंग की रंगीन बोतलों में मुंह तक पूरा भरकर बंद करके अंधेरे कमरे में रखा जाता है।
– इसके अतिरिक्त, इसमें 1% एथिल ऐल्कोहॉल (C₂H₅OH) मिलाया जाता है, जो विषैली फॉस्जीन को अहानिकारक डाईएथिल कार्बोनेट संकुल में बदल देता है (ऋणात्मक उत्प्रेरक का कार्य करता है)।
समीकरण: 2CHCl₃ + O₂ → 2COCl₂ + 2HCl (प्रकाश की उपस्थिति में)
– इस हानिकारक अपघटन को रोकने के लिए क्लोरोफॉर्म को हमेशा गहरे रंग की रंगीन बोतलों में मुंह तक पूरा भरकर बंद करके अंधेरे कमरे में रखा जाता है।
– इसके अतिरिक्त, इसमें 1% एथिल ऐल्कोहॉल (C₂H₅OH) मिलाया जाता है, जो विषैली फॉस्जीन को अहानिकारक डाईएथिल कार्बोनेट संकुल में बदल देता है (ऋणात्मक उत्प्रेरक का कार्य करता है)।
Explanation: Chloroform (CHCl₃) is slowly oxidized by air in the presence of light to an extremely poisonous gas called **phosgene** (carbonyl chloride, COCl₂):
2CHCl₃ + O₂ → 2COCl₂ + 2HCl.
To prevent this, chloroform is stored in closed, dark-brown bottles filled to the brim to exclude air, and about 1% ethanol (C₂H₅OH) is added as a stabilizer (which converts any formed phosgene to non-toxic diethyl carbonate).
2CHCl₃ + O₂ → 2COCl₂ + 2HCl.
To prevent this, chloroform is stored in closed, dark-brown bottles filled to the brim to exclude air, and about 1% ethanol (C₂H₅OH) is added as a stabilizer (which converts any formed phosgene to non-toxic diethyl carbonate).
प्रश्न 16. निम्नलिखित यौगिकों में से कौन सा यौगिक सोडियम हाइड्रोक्साइड और आयोडीन (I₂ / NaOH) के साथ गर्म करने पर पीला आयोडोफॉर्म अवक्षेप (**Iodoform Test**) प्रदर्शित **नहीं** करेगा?
Q16. Which of the following compounds will NOT give a positive yellow precipitate in the iodoform test when reacted with I₂ / NaOH?
सही उत्तर: B) मेथेनॉल (Methanol, CH₃OH)
Correct Answer: B) Methanol (CH₃OH)
स्पष्टीकरण: आयोडोफॉर्म परीक्षण (I₂ + NaOH) केवल वे यौगिक देते हैं जिनमें:
1. **मेथिल कीटोन समूह (CH₃-CO-)** उपस्थित हो (जैसे एसीटोन, एसीटैल्डिहाइड, पेंटेन-2-ओन)।
2. या जो ऑक्सीकृत होकर मेथिल कीटोन समूह बना सकें, अर्थात् **CH₃-CH(OH)- समूह** वाले अल्कोहल (जैसे एथेनॉल, प्रोपेन-2-ऑल)।
– मेथेनॉल (CH₃-OH) में केवल एक कार्बन होता है, अतः इसमें यह समूह होना संभव नहीं है। इसलिए यह आयोडोफॉर्म का पीला अवक्षेप (CHI₃) नहीं बनाता। (एथेनॉल और मेथेनॉल में विभेद करने के लिए यह सर्वश्रेष्ठ परीक्षण है)।
1. **मेथिल कीटोन समूह (CH₃-CO-)** उपस्थित हो (जैसे एसीटोन, एसीटैल्डिहाइड, पेंटेन-2-ओन)।
2. या जो ऑक्सीकृत होकर मेथिल कीटोन समूह बना सकें, अर्थात् **CH₃-CH(OH)- समूह** वाले अल्कोहल (जैसे एथेनॉल, प्रोपेन-2-ऑल)।
– मेथेनॉल (CH₃-OH) में केवल एक कार्बन होता है, अतः इसमें यह समूह होना संभव नहीं है। इसलिए यह आयोडोफॉर्म का पीला अवक्षेप (CHI₃) नहीं बनाता। (एथेनॉल और मेथेनॉल में विभेद करने के लिए यह सर्वश्रेष्ठ परीक्षण है)।
Explanation: The iodoform test (I₂ / NaOH) is positive only for compounds containing:
1. A **methyl ketone group** (CH₃-CO-), such as acetone and acetaldehyde.
2. A **methyl carbinol group** (CH₃-CH(OH)-), which can be oxidized to a methyl ketone, such as ethanol and propan-2-ol.
– Methanol (CH₃OH) has only one carbon and lacks the required CH₃-CH(OH)- grouping, hence it does not give the yellow precipitate of iodoform (CHI₃).
1. A **methyl ketone group** (CH₃-CO-), such as acetone and acetaldehyde.
2. A **methyl carbinol group** (CH₃-CH(OH)-), which can be oxidized to a methyl ketone, such as ethanol and propan-2-ol.
– Methanol (CH₃OH) has only one carbon and lacks the required CH₃-CH(OH)- grouping, hence it does not give the yellow precipitate of iodoform (CHI₃).
प्रश्न 17. प्रथम प्रसिद्ध सिंथेटिक कीटनाशक **डीडीटी (DDT)** का रासायनिक नाम पी,पी’-डाइक्लोरोडाइफेनिलट्राइक्लोरोएथेन है। इसका निर्माण सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल की उपस्थिति में क्लोरोबेन्जीन को किसके साथ गर्म करके किया जाता है?
Q17. The well-known synthetic insecticide DDT (p,p’-dichlorodiphenyltrichloroethane) is prepared by heating chlorobenzene with __________ in the presence of concentrated H₂SO₄.
सही उत्तर: B) क्लोरल या ट्राइक्लोरोएसीटैल्डिहाइड (CCl₃CHO / Chloral)
Correct Answer: B) Chloral / Trichloroacetaldehyde (CCl₃CHO)
स्पष्टीकरण: डीडीटी (DDT) एक प्रसिद्ध गैर-जैवविघटनीय (non-biodegradable) कीटनाशक है। इसका निर्माण सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल की उपस्थिति में **क्लोरल (ट्राइक्लोरोएसीटैल्डिहाइड, CCl₃CHO)** के एक अणु की क्लोरोबेन्जीन के दो अणुओं के साथ संघनन (condensation) अभिक्रिया द्वारा किया जाता है।
समीकरण: CCl₃-CHO + 2 C₆H₅Cl → (Cl-C₆H₄)₂CH-CCl₃ + H₂O.
समीकरण: CCl₃-CHO + 2 C₆H₅Cl → (Cl-C₆H₄)₂CH-CCl₃ + H₂O.
Explanation: DDT, the first chlorinated organic insecticide, is prepared by a condensation reaction. Heating two moles of chlorobenzene with one mole of **chloral** (trichloroacetaldehyde, CCl₃CHO) in the presence of concentrated sulfuric acid as a dehydrating agent yields DDT:
CCl₃-CHO + 2 C₆H₅Cl → DDT + H₂O.
CCl₃-CHO + 2 C₆H₅Cl → DDT + H₂O.
प्रश्न 18. निम्नलिखित में से किस अणु को एक **किरैल अणु (Chiral Molecule)** के रूप में वर्गीकृत किया जाएगा जो समतल ध्रुवित प्रकाश के तल को घुमाने में सक्षम (optically active) है?
Q18. Which of the following compounds is a chiral molecule and expected to be optically active?
सही उत्तर: B) 2-ब्रोमोब्यूटेन (2-Bromobutane)
Correct Answer: B) 2-Bromobutane
स्पष्टीकरण: एक अणु किरैल (असममित) होता है यदि उसमें कम से कम एक ऐसा कार्बन परमाणु हो जो चार भिन्न-भिन्न समूहों या परमाणुओं से जुड़ा हो। ऐसे कार्बन को किरैल केंद्र (asymmetric carbon) कहते हैं।
– **2-ब्रोमोब्यूटेन** की संरचना: CH₃-C*H(Br)-CH₂-CH₃
यहाँ तारांकित कार्बन (C*) चार अलग समूहों से जुड़ा है: -H, -Br, -CH₃ (मेथिल), और -C₂H₅ (एथिल)। अतः यह एक किरैल अणु है और प्रकाशीय सक्रियता प्रदर्शित करेगा।
– अन्य सभी विकल्पों में कोई किरैल कार्बन उपस्थित नहीं है।
– **2-ब्रोमोब्यूटेन** की संरचना: CH₃-C*H(Br)-CH₂-CH₃
यहाँ तारांकित कार्बन (C*) चार अलग समूहों से जुड़ा है: -H, -Br, -CH₃ (मेथिल), और -C₂H₅ (एथिल)। अतः यह एक किरैल अणु है और प्रकाशीय सक्रियता प्रदर्शित करेगा।
– अन्य सभी विकल्पों में कोई किरैल कार्बन उपस्थित नहीं है।
Explanation: A molecule is chiral (asymmetric) and optically active if it contains an asymmetric carbon atom bonded to four different groups.
– In **2-bromobutane** (CH₃-C*H(Br)-CH₂-CH₃), the C₂ carbon is bonded to four distinct groups: -H, -Br, -CH₃, and -CH₂CH₃. Therefore, it is a chiral molecule and optically active.
– The other molecules (1-bromobutane, 2-bromopropane) have at least two identical groups (like hydrogens or methyl groups) on their carbons, rendering them achiral.
– In **2-bromobutane** (CH₃-C*H(Br)-CH₂-CH₃), the C₂ carbon is bonded to four distinct groups: -H, -Br, -CH₃, and -CH₂CH₃. Therefore, it is a chiral molecule and optically active.
– The other molecules (1-bromobutane, 2-bromopropane) have at least two identical groups (like hydrogens or methyl groups) on their carbons, rendering them achiral.
प्रश्न 19. दो त्रिविम समावयवियों (Stereoisomers) का वह जोड़ा जो एक-दूसरे के **अध्यारोपित न होने वाले दर्पण प्रतिबिंब (non-superimposable mirror images)** होते हैं, क्या कहलाता है?
Q19. A pair of stereoisomers that are non-superimposable mirror images of each other is called:
सही उत्तर: B) प्रतिबिंब रूप / एनैन्टिओमर (Enantiomers)
Correct Answer: B) Enantiomers
स्पष्टीकरण: प्रकाशीय समावयवियों (optical isomers) को दो वर्गों में विभाजित किया जाता है:
– **प्रतिबिंब रूप (Enantiomers):** वे समावयवी जो एक-दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब होते हैं परन्तु एक-दूसरे पर अध्यारोपित (superimpose) नहीं किए जा सकते (जैसे हमारे दोनों हाथ)। इनके भौतिक गुण समान होते हैं परन्तु ये ध्रुवित प्रकाश के तल को विपरीत दिशाओं में (एक डेक्सट्रो और दूसरा लेवो) घुमाते हैं।
– **अप्रतिबिंबी समावयवी (Diastereomers):** वे प्रकाशीय समावयवी जो एक-दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब नहीं होते।
– **प्रतिबिंब रूप (Enantiomers):** वे समावयवी जो एक-दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब होते हैं परन्तु एक-दूसरे पर अध्यारोपित (superimpose) नहीं किए जा सकते (जैसे हमारे दोनों हाथ)। इनके भौतिक गुण समान होते हैं परन्तु ये ध्रुवित प्रकाश के तल को विपरीत दिशाओं में (एक डेक्सट्रो और दूसरा लेवो) घुमाते हैं।
– **अप्रतिबिंबी समावयवी (Diastereomers):** वे प्रकाशीय समावयवी जो एक-दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब नहीं होते।
Explanation: Optical stereoisomers are divided into:
– **Enantiomers:** Stereoisomers that are non-superimposable mirror images of each other. They have identical physical properties (melting point, boiling point, density, etc.) but differ in the direction in which they rotate plane-polarized light (one is dextrorotatory, the other is levorotatory).
– **Diastereomers:** Stereoisomers that are not mirror images of each other.
– **Enantiomers:** Stereoisomers that are non-superimposable mirror images of each other. They have identical physical properties (melting point, boiling point, density, etc.) but differ in the direction in which they rotate plane-polarized light (one is dextrorotatory, the other is levorotatory).
– **Diastereomers:** Stereoisomers that are not mirror images of each other.
प्रश्न 20. ऐल्किल फ्लोराइडों के निर्माण के लिए प्रयुक्त होने वाले धात्विक फ्लोराइडों में से कौन सा एक **अयोग्य** है?
Q20. In Swarts reaction, which of the following metallic fluorides is NOT commonly used/suitable for the synthesis of alkyl fluorides?
सही उत्तर: B) सोडियम फ्लोराइड (NaF)
Correct Answer: B) Sodium fluoride (NaF)
स्पष्टीकरण: स्वार्ट्ज अभिक्रिया विशिष्ट रूप से भारी धातुओं के फ्लोराइडों (heavy metal fluorides) जैसे AgF, Hg₂F₂, CoF₂, SbF₃ के साथ ही प्रभावी होती है। साधारण क्षार धातु फ्लोराइड जैसे **NaF** या **KF** कार्बनिक विलायक माध्यम में अविलेय और कम क्रियाशील होने के कारण इस रूपांतरण के लिए सामान्यतः उपयुक्त नहीं माने जाते।
Explanation: The Swarts reaction utilizes specific heavy metal fluorides such as AgF, Hg₂F₂, CoF₂, or SbF₃ to achieve transition-state driven halogen exchange. Alkali metal fluorides like **NaF** or **KF** are generally ineffective/not used because of their high lattice energy and extremely poor solubility in the organic reaction media.
प्रश्न 21. दो एरिल हैलाइडों (जैसे क्लोरोबेन्जीन के दो अणु) की शुष्क ईथर में सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया कराने पर डाईफेनिल (Diphenyl/Biphenyl) प्राप्त होता है। इस रासायनिक अभिक्रिया को क्या कहा जाता है?
Q21. The reaction of two molecules of aryl halides with sodium in dry ether to yield diphenyl (biphenyl) is called:
सही उत्तर: B) फिटिग अभिक्रिया (Fittig Reaction)
Correct Answer: B) Fittig Reaction
स्पष्टीकरण: जब केवल एरिल हैलाइडों (aryl halides) को सोडियम धातु के साथ शुष्क ईथर की उपस्थिति में गर्म किया जाता है, तो दो एरिल समूह आपस में जुड़कर डाईफेनिल (biphenyl) बनाते हैं। इस अभिक्रिया को **फिटिग अभिक्रिया (Fittig Reaction)** कहते हैं।
समीकरण: 2 C₆H₅-Cl + 2Na → C₆H₅-C₆H₅ (Biphenyl) + 2NaCl.
समीकरण: 2 C₆H₅-Cl + 2Na → C₆H₅-C₆H₅ (Biphenyl) + 2NaCl.
Explanation: Aryl halides undergo a similar coupling reaction as alkyl halides when treated with sodium metal in dry ether. When two molecules of aryl halide couple together to form diphenyl (biphenyl), the reaction is specifically named the **Fittig Reaction**:
2 C₆H₅-Cl + 2Na → C₆H₅-C₆H₅ + 2NaCl.
2 C₆H₅-Cl + 2Na → C₆H₅-C₆H₅ + 2NaCl.
प्रश्न 22. क्लोरोबेन्जीन का निर्जल FeCl₃ की उपस्थिति में क्लोरीनीकरण कराने पर एक इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया होती है। इस अभिक्रिया का मुख्य उत्पाद (Major Product) क्या होगा?
Q22. Chlorination of chlorobenzene in the presence of anhydrous FeCl₃ yields which of the following as the major product?
सही उत्तर: B) 1,4-डाइक्लोरोबेन्जीन (p-Dichlorobenzene)
Correct Answer: B) 1,4-Dichlorobenzene (p-dichlorobenzene)
स्पष्टीकरण: क्लोरोबेन्जीन में क्लोरीन परमाणु ऑर्थो-पैरा निर्देशक (ortho-para directing) होता है।
– इसके क्लोरीनीकरण से दो उत्पाद बनते हैं: 1,2-डाइक्लोरोबेन्जीन (ऑर्थो) और 1,4-डाइक्लोरोबेन्जीन (पैरा)।
– **1,4-डाइक्लोरोबेन्जीन (पैरा समावयवी)** मुख्य उत्पाद (major product) होता है क्योंकि यह अधिक सममित (symmetrical) होता है और इसमें दोनों क्लोरीन दूर होने के कारण त्रिविम बाधा न्यूनतम होती है। ऑर्थो समावयवी में प्रतिकर्षण अधिक होने के कारण वह अल्प मात्रा (minor) में बनता है।
– इसके क्लोरीनीकरण से दो उत्पाद बनते हैं: 1,2-डाइक्लोरोबेन्जीन (ऑर्थो) और 1,4-डाइक्लोरोबेन्जीन (पैरा)।
– **1,4-डाइक्लोरोबेन्जीन (पैरा समावयवी)** मुख्य उत्पाद (major product) होता है क्योंकि यह अधिक सममित (symmetrical) होता है और इसमें दोनों क्लोरीन दूर होने के कारण त्रिविम बाधा न्यूनतम होती है। ऑर्थो समावयवी में प्रतिकर्षण अधिक होने के कारण वह अल्प मात्रा (minor) में बनता है।
Explanation: The chlorine atom on chlorobenzene directs incoming electrophiles to the ortho and para positions due to resonance (+R).
– Chlorination thus yields both 1,2-dichlorobenzene (ortho) and 1,4-dichlorobenzene (para).
– **1,4-Dichlorobenzene (p-isomer)** is the **major product** because it is symmetrical, has minimal steric hindrance between the chlorine atoms, and is thermodynamically more stable. The ortho isomer is the minor product due to steric clash.
– Chlorination thus yields both 1,2-dichlorobenzene (ortho) and 1,4-dichlorobenzene (para).
– **1,4-Dichlorobenzene (p-isomer)** is the **major product** because it is symmetrical, has minimal steric hindrance between the chlorine atoms, and is thermodynamically more stable. The ortho isomer is the minor product due to steric clash.
प्रश्न 23. ऐल्किल हैलाइडों की जल के प्रति विलेयता (Solubility) के संदर्भ में कौन सा कथन सही है, यद्यपि सी-एक्स (C-X) आबंध ध्रुवीय होता है?
Q23. Despite having polar C-X bonds, alkyl halides are:
सही उत्तर: B) जल में लगभग अविलेय (Insoluble in water)
Correct Answer: B) Practically insoluble in water
स्पष्टीकरण: यद्यपि ऐल्किल हैलाइड ध्रुवीय (polar) अणु होते हैं, फिर भी वे जल में लगभग अविलेय होते हैं। इसका कारण यह है कि ऐल्किल हैलाइड जल के अणुओं के बीच पहले से उपस्थित मजबूत हाइड्रोजन आबंधों (hydrogen bonds) को तोड़ने में असमर्थ होते हैं, और वे स्वयं जल के साथ नए हाइड्रोजन आबंध भी नहीं बना पाते। इसलिए वे केवल कार्बनिक विलायकों (जैसे ईथर, बेंजीन, अल्कोहल) में ही घुलनशील होते हैं।
Explanation: Although alkyl halides are polar molecules, they are **practically insoluble in water**. This is because they cannot form hydrogen bonds with water molecules, nor can they break the existing strong hydrogen-bonding network between water molecules. However, they dissolve easily in organic solvents due to similar van der Waals interactions.
प्रश्न 24. निम्नलिखित पॉलीहैलोजन यौगिकों में से किसे **”फ्रेऑन-12″ (Freon-12)** के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग रेफ्रिजरेटर और एयर कंडीशनर में प्रशीतक (refrigerant) के रूप में बड़े पैमाने पर किया जाता रहा है?
Q24. Which of the following polyhalogen compounds is commonly known as **”Freon-12″**, widely used as a refrigerant in air conditioners and refrigerators?
सही उत्तर: B) डाइफ्लोरोडाइक्लोरोमेथेन (CF₂Cl₂)
Correct Answer: B) Difluorodichloromethane (CF₂Cl₂)
स्पष्टीकरण: मीथेन और एथेन के क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs) को सामूहिक रूप से **फ्रेऑन (Freons)** कहा जाता है। इनमें सबसे आम **फ्रेऑन-12 (डाइफ्लोरोडाइक्लोरोमेथेन, CF₂Cl₂)** है। यह अत्यंत स्थिर, अक्रिय, गैर-विषाक्त और आसानी से द्रवित होने वाली गैस है, जिसका उपयोग प्रशीतक (refrigerant) और एयरोसोल प्रणोदक के रूप में किया जाता रहा है। पर्यावरण में यह ओजोन परत को गंभीर नुकसान पहुँचाता है।
Explanation: Chlorofluorocarbon (CFC) derivatives of methane and ethane are called freons. The most common representative is **Freon-12** (dichlorodifluoromethane, CF₂Cl₂). It is an extremely stable, non-toxic, non-corrosive gas used widely as a refrigerant and aerosol propellant, although its use is now heavily restricted due to its ozone-depleting properties.
प्रश्न 25. किसी दिए गए ऐल्किल समूह के लिए, हैलोजन परमाणु की प्रकृति के आधार पर नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं (SN1 या SN2) के प्रति ऐल्किल हैलाइडों की क्रियाशीलता का सही घटता हुआ क्रम क्या होगा?
Q25. For a given alkyl group, the correct decreasing order of reactivity of alkyl halides towards nucleophilic substitution reactions is:
सही उत्तर: B) R-I > R-Br > R-Cl > R-F
Correct Answer: B) R-I > R-Br > R-Cl > R-F
स्पष्टीकरण: नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं में, हैलाइड आयन एक अवशिष्ट समूह (leaving group) के रूप में अलग होता है।
– आबंध ऊर्जा का क्रम: C-F (न्यूनतम लंबाई, सर्वाधिक मजबूत) > C-Cl > C-Br > C-I (अधिकतम लंबाई, सबसे कमजोर आबंध)।
– आबंध जितना कमजोर होगा, वह उतनी ही आसानी से टूटेगा और अवशिष्ट समूह उतनी ही तेजी से अलग होगा।
– चूँकि C-I आबंध ऊर्जा न्यूनतम होती है और आयोडाइड आयन (I⁻) सबसे अच्छा अवशिष्ट समूह है।
अतः क्रियाशीलता का सही क्रम हमेशा: **R-I > R-Br > R-Cl > R-F** होता है (यह SN1 और SN2 दोनों क्रियाविधियों के लिए समान रूप से सत्य है)।
– आबंध ऊर्जा का क्रम: C-F (न्यूनतम लंबाई, सर्वाधिक मजबूत) > C-Cl > C-Br > C-I (अधिकतम लंबाई, सबसे कमजोर आबंध)।
– आबंध जितना कमजोर होगा, वह उतनी ही आसानी से टूटेगा और अवशिष्ट समूह उतनी ही तेजी से अलग होगा।
– चूँकि C-I आबंध ऊर्जा न्यूनतम होती है और आयोडाइड आयन (I⁻) सबसे अच्छा अवशिष्ट समूह है।
अतः क्रियाशीलता का सही क्रम हमेशा: **R-I > R-Br > R-Cl > R-F** होता है (यह SN1 और SN2 दोनों क्रियाविधियों के लिए समान रूप से सत्य है)।
Explanation: In both SN1 and SN2 reactions, the rate-determining step involves the cleavage of the C-X bond.
– The C-I bond is the longest and weakest due to the large size of the iodine atom, making I⁻ the best leaving group.
– Conversely, the C-F bond is the shortest and strongest, making F⁻ a poor leaving group.
– Therefore, the reactivity order towards nucleophilic substitution is always: **R-I > R-Br > R-Cl > R-F**.
– The C-I bond is the longest and weakest due to the large size of the iodine atom, making I⁻ the best leaving group.
– Conversely, the C-F bond is the shortest and strongest, making F⁻ a poor leaving group.
– Therefore, the reactivity order towards nucleophilic substitution is always: **R-I > R-Br > R-Cl > R-F**.