அலகு 8 — விரைவு திரும்பப் பார்வை

1. கட்டமைப்பும் கலப்பினமாதலும் (≈ 1 நிமிடம்)

• ஆல்க்கேனில் ஒவ்வொரு காபனும் நான்கு σ பிணைப்புகளை உருவாக்குவதால் sp³ கலப்பாக்கம்; நாற்கோணிய வடிவம், 109.5°.
• ஆல்க்கீனில் காபன் sp² கலப்பாக்கம்; மூன்று sp² ஓபிற்றல்கள் ஒரு தளத்தில் 120°; கலப்பினமாகாத p ஓபிற்றலின் பக்கவாட்டு மேற்பொருந்தல் π பிணைப்பைத் தருகின்றது.
• ஆல்க்கைனில் காபன் sp கலப்பாக்கம்; இரு sp ஓபிற்றல்கள் 180°; நேரியல் மூலக்கூறு; C≡C = 1 σ + 2 π.
• பிணைப்பு நீளம் C–C > C=C > C≡C; பிணைப்பு வலிமை C≡C > C=C > C–C.

2. ஆல்க்கேன்களின் சுயாதீனத் தீவிரப் பதிலீடு (≈ 1 நிமிடம்)

• புறவூதாக் கதிர் முன்னிலையில் CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl; தொடர்ச்சியான பதிலீட்டால் CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄ வரை.
• தொடக்கம்: Cl₂ → 2Cl• (சமச்சீர்ப் பிளவு). தொடர்படி: Cl• + CH₄ → HCl + •CH₃; •CH₃ + Cl₂ → CH₃Cl + Cl•.
• முடிவு: இரு தீவிரங்கள் இணைதல் — Cl• + Cl•, •CH₃ + Cl•, •CH₃ + •CH₃.
• ஒரு தீவிரம் பல மூலக்கூறுகளைத் தாக்கச் செய்வதால் இது சங்கிலித் தாக்கம்.

3. ஆல்க்கீன்/ஆல்க்கைன் — இலத்திரன் ஈர்ப்பிச் சேர்க்கை (≈ 1 நிமிடம்)

• π பிணைப்பின் இலத்திரன் அடர்த்தியால் இலத்திரன் ஈர்ப்பிகள் (electrophiles) ஈர்க்கப்படுகின்றன; π உடைந்து இரு புதிய σ பிணைப்புகள்.
• சேர்க்கைகள் : H₂ (Ni வினையூக்கி), X₂, HX, H₂O (அமில வினையூக்கி). சமச்சீரற்ற HX → மார்க்கோனிக்கோவின் விதி.
• மிக நிலையான கார்போகற்றயன் இடைநிலை தீர்மானிக்கின்றது : மூன்றாம் > இரண்டாம் > முதலாம் > மெத்தில்.
• நிறைவுறாமைச் சோதனை — புரோமின் நீர் நிறமிழப்பு; பேயரின் வினைபடி (காரக் KMnO₄) ஊதா → கபில MnO₂, டையோல் உருவாகின்றது.
• முனை ஆல்க்கைன் (R–C≡C–H) — ≡C–H பலவீனமாக அமிலத்தன்மை; அம்மோனியக் Ag⁺/Cu⁺ உடன் அசட்டிலைடு வீழ்படிவு.

4. பென்சீனும் இலத்திரன் ஈர்ப்பி அரோமாட்டிக் பதிலீடும் (≈ 1 நிமிடம்)

• பென்சீன் — ஆறு sp² காபன், தளவடிவ அறுகோணம், ஆறு π இலத்திரன்கள் வளையம் முழுவதும் டெலோக்கலைஸ்.
• டெலோக்கலைசேற்ற நிலைப்புறுத்தல் சக்தியால் பென்சீன் சேர்க்கையைவிடப் பதிலீட்டை விரும்புகின்றது — வளையம் பேணப்படுகின்றது.
• நைத்திரேற்றம் — செறி. HNO₃/செறி. H₂SO₄ → NO₂⁺ → நைத்திரோபென்சீன்.
• ஆலஜனேற்றம் — X₂ + FeX₃ → X⁺ → ஆலஜனோபென்சீன்; புரீடல்–கிராப்ட்ஸ் ஆல்க்கைலேற்றம் — RCl + AlCl₃ → R⁺; அசைலேற்றம் — RCOCl + AlCl₃ → RCO⁺.

5. வழிநடத்தும் விளைவுகளும் ஆல்க்கைல் ஆலைடுகளும் (≈ 1 நிமிடம்)

• ஒர்த்தோ/பாரா வழிநடத்திகள்: –CH₃ (மற்ற ஆல்க்கைல்), –OH, –NH₂, –OR — பொதுவாகச் செயற்படுத்துபவை.
• மெட்டா வழிநடத்திகள்: –NO₂, –COOH, –CN, –CHO — செயலிழக்கச் செய்பவை.
• ஆலஜன் விதிவிலக்கு: –Cl, –Br வளையத்தைச் செயலிழக்கச் செய்கின்றன (–I) ஆனால் ஒர்த்தோ/பாராவுக்கு வழிநடத்துகின்றன (ஏகாந்த இணை, +M).
• ஆல்க்கைல் ஆலைடு: C–X முனைப்புள்ளது; δ⁺ காபன் அணுக்கரு ஈர்ப்பியால் தாக்கப்படுகின்றது; விட்டுச்செல்லும் தொகுதி நீங்கும் எளிமை I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻.
• SN2 — ஒரே ஒத்திசைவான படி, எதிர்ப்பக்கத் தாக்குதல், அமைப்பு தலைகீழ், விகிதம் = k[R–X][Nu], முதலாம்நிலை விரும்பும். SN1 — இரு படி, கார்போகற்றயன் இடைநிலை, விகிதம் = k[R–X], மூன்றாம்நிலை விரும்பும், racemic கலவை.

பிரிவு 1: கட்டமைப்பும் கலப்பினமாதலும் (3 நி)

ஐதரோகாபன்களில் காபனின் கலப்பாக்கம் (hybridisation) பிணைப்பு வகையால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றது. ஆல்க்கேனில் ஒவ்வொரு காபனும் நான்கு σ பிணைப்புகளை உருவாக்குவதால் sp³ கலப்பாக்கம் — நாற்கோணிய வடிவம், கோணம் 109.5°. ஆல்க்கீனில் காபன் sp² கலப்பாக்கம் கொள்கின்றது; மூன்று sp² ஓபிற்றல்கள் ஒரு தளத்தில் 120° கோணத்தில் அமைய, கலப்பினமாகாத ஒரு p ஓபிற்றல் மிஞ்சுகின்றது. இரு காபனின் p ஓபிற்றல்களின் பக்கவாட்டு மேற்பொருந்தலால் ஒரு π பிணைப்பு உருவாகி, σ பிணைப்புடன் சேர்ந்து இரட்டைப் பிணைப்பை (C=C) அமைக்கின்றது. ஆல்க்கைனில் காபன் sp கலப்பாக்கம் கொள்கின்றது; இரு sp ஓபிற்றல்கள் 180° கோணத்தில் அமைய, கலப்பினமாகாத இரு p ஓபிற்றல்கள் இரு π பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன — மொத்தம் ஒரு மும்மைப் பிணைப்பு (1 σ + 2 π). பிணைப்பு இணைகளின் எண்ணிக்கை கூடும்போது இரு கருக்களுக்கும் இடையேயான ஈர்ப்பு கூடுவதால் பிணைப்பு நீளம் C–C > C=C > C≡C எனக் குறைகின்றது.

பிரிவு 2: ஆல்க்கேன்களின் சுயாதீனத் தீவிரப் பதிலீடு (3 நி)

ஆல்க்கேன்கள் ஒப்பீட்டளவில் தாக்கத்திறன் குறைந்தவை; ஆயினும் புறவூதாக் கதிர் முன்னிலையில் ஆலஜன்களுடன் சுயாதீனத் தீவிரப் பதிலீட்டுத் தாக்கம் (free-radical substitution) புரிகின்றன. தொடக்கப் படியில் புறவூதாக் கதிர் Cl–Cl பிணைப்பைச் சமச்சீராகப் பிளந்து (homolytic fission) இரு குளோரின் தீவிரங்களைத் (2 Cl•) தருகின்றது. தொடர்படியில் இரு கட்டங்கள் உள்ளன — Cl• + CH₄ → HCl + •CH₃, பின்னர் •CH₃ + Cl₂ → CH₃Cl + Cl•. ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் ஒரு தீவிரம் நுகரப்பட்டு மற்றொரு தீவிரம் மீளுருவாக்கப்படுவதால் ஒரு தொடக்கத் தீவிரம் பல மூலக்கூறுகளைத் தாக்கச் செய்கின்றது — இது சங்கிலித் தாக்கம். முடிவுப் படியில் இரு தீவிரங்கள் இணைந்து தீவிரம் அழிக்கப்படுகின்றது (Cl• + Cl• → Cl₂; •CH₃ + Cl• → CH₃Cl; •CH₃ + •CH₃ → C₂H₆). தொடர்ந்த பதிலீட்டால் CH₃Cl, CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄ வரை உருவாகலாம்.

பிரிவு 3: இலத்திரன் ஈர்ப்பிச் சேர்க்கையும் மார்க்கோனிக்கோவின் விதியும் (3 நி)

ஆல்க்கீன்களின் C=C இரட்டைப் பிணைப்பில் உள்ள π பிணைப்பு இலத்திரன் அடர்த்தி மிக்க, வெளியே திறந்த இலத்திரன் மேகமாகும்; எனவே இலத்திரன் குறைபாடுள்ள இலத்திரன் ஈர்ப்பிகளால் (electrophiles) தாக்கப்படுகின்றன. π பிணைப்பு உடைந்து இரு புதிய σ பிணைப்புகள் உருவாகும் இத்தாக்கம் இலத்திரன் ஈர்ப்பிச் சேர்க்கை ஆகும்; H₂ (Ni வினையூக்கி), Br₂/Cl₂, HX, H₂O ஆகியவை சேரலாம். சமச்சீரற்ற ஆல்க்கீனுடன் சமச்சீரற்ற HX சேரும்போது மார்க்கோனிக்கோவின் விதி பயன்படுகின்றது — ஐதரசன் அணு ஏற்கனவே கூடிய ஐதரசன்களைக் கொண்ட காபனுடன் இணைகின்றது. இதற்குக் காரணம், அவ்வாறு இணையும்போது மிக நிலையான கார்போகற்றயன் இடைநிலை தோன்றுகின்றது. கார்போகற்றயன் நிலைப்புத்தன்மை ஆல்க்கைல் தொகுதிகளின் இலத்திரன் தள்ளும் (+I) விளைவால் மூன்றாம்நிலை > இரண்டாம்நிலை > முதலாம்நிலை > மெத்தில். நிறைவுறா பிணைப்பைச் சோதிக்க — புரோமின் நீரின் கபில நிறம் நிறமிழக்கின்றது; பேயரின் வினைபடி (குளிர்ந்த நீர்த்த காரக் KMnO₄) இல் ஊதா நிறம் மறைந்து கபில MnO₂ வீழ்படிய, ஆல்க்கீன் ஒரு டையோலாக மாறுகின்றது.

பிரிவு 4: பென்சீன், நிலைப்புத்தன்மை, அரோமாட்டிக் பதிலீடு (3 நி)

பென்சீன் வளையத்தில் ஆறு காபன் அணுக்களும் sp² கலப்பாக்கம் கொண்டு ஒரு தளவடிவ வழுமச்சீர் அறுகோணத்தை அமைக்கின்றன. ஒவ்வொரு காபனிலும் கலப்பினமாகாத ஒரு p ஓபிற்றல் வளையத்தளத்திற்குச் செங்குத்தாக நிற்க, அவை ஆறும் சமமாக மேற்பொருந்தி ஆறு π இலத்திரன்களை வளையம் முழுவதும் டெலோக்கலைஸ் (delocalised) செய்கின்றன; எனவே ஆறு C–C பிணைப்புகளும் சம நீளம். இந்த டெலோக்கலைசேற்றம் பென்சீனுக்கு ஒரு கூடுதல் நிலைப்புறுத்தல் சக்தியை (aromatic / resonance stability) தருகின்றது. சேர்க்கைத் தாக்கம் இந்த அமைப்பைச் சிதைக்கும்; எனவே பென்சீன் ஒரு ஐதரசன் அணுவை இலத்திரன் ஈர்ப்பியால் பதிலீடு செய்து வளையத்தைப் பேணுகின்றது — இது இலத்திரன் ஈர்ப்பி அரோமாட்டிக் பதிலீடு. நான்கு முக்கியப் பதிலீடுகள் : நைத்திரேற்றம் (செறி. HNO₃/H₂SO₄ → NO₂⁺), ஆலஜனேற்றம் (X₂ + FeX₃ → X⁺), புரீடல்–கிராப்ட்ஸ் ஆல்க்கைலேற்றம் (RCl + AlCl₃ → R⁺), அசைலேற்றம் (RCOCl + AlCl₃ → RCO⁺). ஒவ்வொன்றிலும் ஒரு இலத்திரன் ஈர்ப்பி உருவாகி வளையத்தைத் தாக்குகின்றது.

பிரிவு 5: வழிநடத்தும் விளைவுகள், ஆல்க்கைல் ஆலைடு, SN1/SN2 (3 நி)

பதிலீடு செய்யப்பட்ட பென்சீனில் ஏற்கனவே உள்ள தொகுதி அடுத்த இலத்திரன் ஈர்ப்பி எங்கு தாக்கும் என்பதை வழிநடத்தும் விளைவின் (directing effect) மூலம் தீர்மானிக்கின்றது. இலத்திரன் தள்ளும் தொகுதிகள் — –CH₃, –OH, –NH₂, –OR — வளையத்தைச் செயற்படுத்தி (activating) ஒர்த்தோ/பாரா இடங்களுக்கு வழிநடத்துகின்றன. இலத்திரன் இழுக்கும் தொகுதிகள் — –NO₂, –COOH, –CN, –CHO — வளையத்தைச் செயலிழக்கச் செய்து (deactivating) மெட்டா இடங்களுக்கு வழிநடத்துகின்றன. ஆலஜன் விதிவிலக்கு : –Cl, –Br மின்னெதிர்த்தன்மை மிக்கதால் –I விளைவால் வளையத்தைச் செயலிழக்கச் செய்கின்றன; ஆனால் அவற்றின் ஏகாந்த இணை +M விளைவால் ஒர்த்தோ/பாரா இடைநிலையை நிலைப்படுத்துவதால் அவ்விடங்களுக்கே வழிநடத்துகின்றன. ஆல்க்கைல் ஆலைடுகளில் ஆலஜன் காபனைவிட மின்னெதிர்த்தன்மை மிக்கதால் C–X பிணைப்பு முனைப்புள்ளது (δ⁺ காபன், δ⁻ ஆலஜன்); δ⁺ காபன் அணுக்கரு ஈர்ப்பியால் தாக்கப்படுகின்றது. விட்டுச்செல்லும் தொகுதி நீங்கும் எளிமை I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻. SN2 ஒரே ஒத்திசைவான படியில் — அணுக்கரு ஈர்ப்பி எதிர்ப்பக்கத்திலிருந்து தாக்க, பிணைப்பு உருவாதலும் உடைதலும் ஒரே நேரத்தில்; விகிதம் = k[R–X][Nu], இரண்டாம் வரிசை, அமைப்பு தலைகீழ், முதலாம்நிலை விரும்பும். SN1 இரு படிமுறை — கார்போகற்றயன் இடைநிலை வழியாக; விகிதம் = k[R–X], முதல் வரிசை, மூன்றாம்நிலை விரும்பும், racemic கலவை தருகின்றது.

அத்தியாவசிய அட்டவணை (1 நி)

தலைப்பு	முக்கிய உண்மை	குறிப்பு
கலப்பாக்கம்	ஆல்க்கேன் sp³, ஆல்க்கீன் sp², ஆல்க்கைன் sp	109.5° / 120° / 180°
பிணைப்பு	ஒற்றை 1σ; இரட்டை 1σ+1π; மும்மை 1σ+2π	π = p ஓபிற்றல் மேற்பொருந்தல்
ஆல்க்கேன் தாக்கம்	சுயாதீனத் தீவிரப் பதிலீடு	தொடக்கம்/தொடர்படி/முடிவு
ஆல்க்கீன் தாக்கம்	இலத்திரன் ஈர்ப்பிச் சேர்க்கை	மார்க்கோனிக்கோ விதி
கார்போகற்றயன்	3° > 2° > 1° > மெத்தில்	ஆல்க்கைல் +I விளைவு
நிறைவுறாமைச் சோதனை	புரோமின் நீர், பேயரின் வினைபடி	நிறம் மறையும்
முனை ஆல்க்கைன்	≡C–H பலவீன அமிலம்	அம்மோனியக் Ag⁺ வீழ்படிவு
பென்சீன்	6 sp² காபன், 6 π டெலோக்கலைஸ்	அரோமாட்டிக் நிலைப்புத்தன்மை
அரோமாட்டிக் பதிலீடு	NO₂⁺ / X⁺ / R⁺ / RCO⁺	நைத்திரேற்றம், ஆலஜனேற்றம், FC
வழிநடத்தல்	o/p: –CH₃,–OH,–Cl; m: –NO₂,–COOH	ஆலஜன் = விதிவிலக்கு
SN1	இரு படி, k[R–X], முதல் வரிசை	3°, racemic
SN2	ஒரே படி, k[R–X][Nu], இரண்டாம் வரிசை	1°, அமைப்பு தலைகீழ்