फेनोल नाइट्रेशन बेंजीन की तुलना में तेज क्यों? रासायनिक प्रतिक्रिया गति के कारणों को हल करना

रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दुनिया में, प्रतिक्रिया दर कई कारकों से प्रभावित होती है। बेंजीन और फेनोल, दो सामान्य कार्बनिक यौगिकों, नाइट्राशन प्रतिक्रिया में अलग-अलग प्रतिक्रिया दर होती है। कई रासायनिक चिकित्सकों और शोधकर्ता एक प्रश्न के बारे में चिंतित हैंः "फेनोल नाइट्रेशन बेंजीन की तुलना में तेजी से" क्यों है? यह लेख इस घटना की गहराई से विश्लेषण करेगा, नाइट्रान्स प्रतिक्रिया में फेनोल और बेंज़ेन की प्रतिक्रिया तंत्र को प्रकट करेगा, और समझाएगा कि बेंजीन की तुलना में फेनोल नाइट्रेशन प्रतिक्रिया क्यों तेज है।

बेंजीन और फेनोल संरचना अंतर

हालांकि बेंजीन और फेनोल दोनों सुगंधित यौगिक हैं, उनकी आणविक संरचनाएं काफी अलग हैं। बेंजीन (c6h6) में केवल छह कार्बन परमाणु और छह हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, जबकि फेनोल (c6h5oh) एक हाइड्रोजन स्थान पर एक हाइड्रोजन स्थिति में एक हाइड्रोक्सिल समूह (-ओह) की जगह लेता है। यह संरचनात्मक अंतर नाइट्रान्स प्रतिक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

बेंजीन रिंग का संयुग्मित इलेक्ट्रॉन प्रणाली बेंजाइन के लिए इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया में भाग लेना आसान बनाता है, लेकिन हाइड्रोक्सिल समूह (-ओह) फेनोल का अपने इलेक्ट्रॉन दान प्रभाव (i प्रभाव) के माध्यम से बेंजीन रिंग की प्रतिक्रियाशीलता को प्रभावित कर सकता है। विशेष रूप से,-ओह समूह इलेक्ट्रॉनों को दान करता है ताकि बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि हो, और विशेष रूप से ऑर्थो और पैरा पदों में कार्बन परमाणु अधिक इलेक्ट्रॉन-समृद्ध हो जाते हैं, इन पदों को नाइट्रो आयनों द्वारा हमला करने के लिए अधिक संवेदनशील बनाना

इस प्रकार, फेनोल की संरचना बेंजीन की तुलना में नाइट्रेशन प्रतिक्रियाओं को प्रदर्शन करना आसान बनाता है, जो कम प्रतिक्रियाशील है।

इलेक्ट्रॉन देने वाले प्रभाव का प्रभाव

नाइट्राशन प्रतिक्रिया में बेंजीन और फेनोल के बीच प्रतिक्रिया दर में अंतर उनके इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों से निकटता से संबंधित है। फेनोल में हाइड्रोक्सिल समूह (-ओह) एक मजबूत इलेक्ट्रॉन दान समूह है, जो i प्रभाव के माध्यम से बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन क्लाउड घनत्व को बढ़ाता है। इस बढ़े हुए इलेक्ट्रॉन घनत्व, विशेष रूप से फेनील रिंग के ऑर्थो और पैरा पदों पर, इन पदों को नाइट्रो आयनों के साथ इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के लिए अधिक संवेदनशील बनाता है।

इसके विपरीत, बेंजीन रिंग में स्वयं कोई इलेक्ट्रॉन दान समूह नहीं है, इसका इलेक्ट्रॉन घनत्व कम है, और नाइट्रो आयन (सं 2) बेंजीन रिंग पर हमला करना अधिक कठिन है। इसलिए, नाइट्राशन प्रतिक्रिया दर में बेंजीन की प्रतिक्रिया दर कम है। संक्षेप में, फेनोल का इलेक्ट्रॉन दान प्रभाव अपनी प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाता है, और नाइट्रान्स प्रतिक्रिया दर बेंजीन की तुलना में बहुत तेज है।

प्रतिक्रिया तंत्र अलग है

हालांकि नाइट्राशन प्रतिक्रिया में बेंजिन और फेनॉल का तंत्र समान है, वहीं प्रतिक्रिया मार्ग और दर उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के अंतर के कारण अलग-अलग हैं। बेंजीन के नाइट्रान में, नाइट्रो आयन (सं 2) पहली बार एक मध्यवर्ती सकारात्मक आयन बनाने के लिए बेंजीन रिंग पर हमला करता है, जो तब हाइड्रोजन आयन (एच) को हटाकर स्थिरता को पुनः स्थापित करता है। फिनोल के नाइट्रान में, नाइट्रो आयनों में, हाइड्रोक्सिल समूह के इलेक्ट्रॉन दान प्रभाव के कारण बेंजेन रिंग के ऑर्थो और पैरा कार्बन परमाणुओं पर हमला करने की अधिक संभावना है, और गठित मध्यस्थ अधिक स्थिर हैं।

फेनोल की नाइट्रेशन में, मध्यस्थों की स्थिरता को बढ़ाया जाता है और प्रतिक्रिया प्रक्रिया अपेक्षाकृत चिकनी है। इस प्रतिक्रिया पथ की स्थिरता और तीव्रता नाइट्रेशन प्रतिक्रिया को और तेज करती है। बेंजीन के नाइट्रेशन में, क्योंकि प्रतिक्रिया अपेक्षाकृत धीमी है, उच्च तापमान या मजबूत उत्प्रेरक आमतौर पर प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने के लिए आवश्यक होते हैं।

दर पर प्रतिक्रिया की स्थिति

आणविक संरचना और इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों के अलावा, प्रतिक्रिया तापमान, एकाग्रता और उत्प्रेरक का उपयोग बेंजीन और फेनोल की नाइट्रेशन दर को भी प्रभावित करता है। आम तौर पर, बेंजीन और फेनोल की नाइट्राइक एसिड और केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड की कार्रवाई के तहत की जानी चाहिए, लेकिन फेनोल अपने मजबूत इलेक्ट्रॉन दान प्रभाव के कारण कम तापमान पर प्रतिक्रिया कर सकता है, जबकि बेंजेन को प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है।

इसलिए, बेंजीन की तुलना में तेजी से फेनोल नाइट्रेशन की घटना भी प्रतिक्रिया स्थितियों की पसंद से संबंधित है, लेकिन अणु के भीतर संरचनात्मक अंतर और इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव मूल कारण हैं।

5. निष्कर्ष

"फेनॉल नाइट्रेशन की घटना का मुख्य कारण यह है कि हाइड्रॉक्सिल (-ओह) फेनोल अणु में समूह इलेक्ट्रॉन दान प्रभाव के माध्यम से बेंजीन रिंग के इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है, जिससे इसकी इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि होती है। फेनोल का नाइट्रेशन न केवल तेज है, बल्कि कम प्रतिक्रिया स्थितियों में भी आसानी से किया जा सकता है। कम इलेक्ट्रॉन घनत्व के कारण बेंजीन की नाइट्राशन प्रतिक्रिया अपेक्षाकृत धीमी होती है।

रासायनिक उद्योग में चिकित्सकों के लिए, इस प्रतिक्रिया तंत्र को समझना उत्पादन प्रक्रिया को अनुकूलित करने और प्रतिक्रिया दक्षता में सुधार करने में सहायक है। एक ही समय में, यह व्यावहारिक अनुप्रयोग में प्रतिक्रिया दर के अंतर के अनुसार उचित संचालन और स्थिति चयन भी कर सकता है।