cx-chem-day-73-aldehyde-ketone-and-carboxylic-acid

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Physical state and Boiling point

Methanal is a gas at room temperature. Ethanal is a volatile liquid.
Other aldehydes and ketones are liquid or solid at room temperature.
The boiling points of aldehydes and ketones are higher than hydrocarbons and ethers of comparable molecular masses.
It is due to weak molecular association in aldehydes and ketones arising out of the dipole-dipole interactions.
Also, their boiling points are lower than those of alcohols of similar molecular masses due to absence of intermolecular hydrogen bonding.

मेथनाल कमरे के तापमान पर एक गैस है। इथेनॉल एक अस्थिर तरल है.
अन्य एल्डिहाइड और कीटोन कमरे के तापमान पर तरल या ठोस होते हैं।
एल्डिहाइड और कीटोन के क्वथनांक तुलनीय आणविक द्रव्यमान वाले हाइड्रोकार्बन और ईथर से अधिक होते हैं।
यह द्विध्रुव-द्विध्रुव अंतःक्रिया से उत्पन्न होने वाले एल्डिहाइड और कीटोन में कमजोर आणविक जुड़ाव के कारण होता है।
इसके अलावा, अंतर-आण्विक हाइड्रोजन बंधन की अनुपस्थिति के कारण उनके क्वथनांक समान आणविक द्रव्यमान वाले अल्कोहल की तुलना में कम होते हैं।

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Physical state and Boiling point

The following compounds of molecular masses 58 and 60 are ranked in order of increasing boiling points.

	b.p.(K)	Molecular Mass
n-Butane	273	58
Methoxyethane	281	60
Propanal	322	58
Acetone	329	58
Propan-1-ol	370	60

आणविक द्रव्यमान 58 और 60 के निम्नलिखित यौगिकों को बढ़ते क्वथनांक के क्रम में क्रमबद्ध किया गया है।

	बी.पी.(के)	आणविक द्रव्यमान
एन-ब्यूटेन	273	58
मेथोक्सीएथेन	281	60
प्रस्तावना	322	58
एसीटोन	329	58
प्रोपेन-1-ओएल	370	60

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Solubility

The lower members of aldehydes and ketones such as methanal, ethanal and propanone are miscible with water in all proportions, because they form hydrogen bond with water.
However, the solubility of aldehydes and ketones decreases rapidly on increasing the length of alkyl chain.
All aldehydes and ketones are fairly soluble in organic solvents like benzene, ether, methanol, chloroform, etc.
The lower aldehydes have sharp pungent odours.
As the size of the molecule increases, the odour becomes less pungent and more fragrant.
In fact, many naturally occurring aldehydes and ketones are used in the blending of perfumes and flavouring agents.

एल्डिहाइड और कीटोन के निचले सदस्य जैसे मेथेनाल, इथेनॉल और प्रोपेनोन सभी अनुपात में पानी के साथ मिश्रणीय होते हैं, क्योंकि वे पानी के साथ हाइड्रोजन बंधन बनाते हैं।
हालाँकि, एल्काइल श्रृंखला की लंबाई बढ़ाने पर एल्डिहाइड और कीटोन की घुलनशीलता तेजी से घट जाती है।
सभी एल्डिहाइड और कीटोन्स बेंजीन, ईथर, मेथनॉल, क्लोरोफॉर्म आदि जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स में काफी घुलनशील होते हैं।
निचले एल्डिहाइड में तीखी तीखी गंध होती है।
जैसे-जैसे अणु का आकार बढ़ता है, गंध कम तीखी और अधिक सुगंधित होती जाती है।
वास्तव में, कई प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले एल्डिहाइड और कीटोन का उपयोग इत्र और स्वाद बढ़ाने वाले एजेंटों के मिश्रण में किया जाता है।

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Exercise

Arrange the following in the increasing order og f Boiling point:

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH},$

$\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3<\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2$

$\mathrm{H}_5<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$

क्वथनांक के बढ़ते क्रम में निम्नलिखित को व्यवस्थित करें:

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH},$

$\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3<\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2$

$\mathrm{H}_5<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Structure of the Carbonyl Group

The carbonyl carbon atom is $s p^2$ -hybridised and forms three sigma $(\sigma)$ bonds.
The fourth valence electron of carbon remains in its $p$ -orbital and forms a $\pi$ -bond with oxygen by overlap with $p$ -orbital of an oxygen.
In addition, the oxygen atom also has two non bonding electron pairs.
Thus, the carbonyl carbon and the three atoms attached to it lie in the same plane and the $\pi$ -electron cloud is above and below this plane.
The bond angles are approximately $120^{\circ}$ as expected of a trigonal coplanar structure.

कार्बोनिल कार्बन परमाणु $s p^2$ -संकरित होता है और तीन सिग्मा $(\sigma)$ बंध बनाता है।
कार्बन का चौथा वैलेंस इलेक्ट्रॉन अपने $p$ -ऑर्बिटल में रहता है और ऑक्सीजन के $p$ -ऑर्बिटल के साथ ओवरलैप करके ऑक्सीजन के साथ एक $\pi$ -बंध बनाता है।
इसके अलावा, ऑक्सीजन परमाणु में दो गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन जोड़े भी होते हैं।
इस प्रकार, कार्बोनिल कार्बन और उससे जुड़े तीन परमाणु एक ही तल में स्थित हैं और $\pi$ -इलेक्ट्रॉन बादल इस तल के ऊपर और नीचे है।
जैसा कि एक त्रिकोणीय समतलीय संरचना से अपेक्षित होता है, बंधन कोण लगभग $120^{\circ}$ होते हैं।

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Mechanism of nucleophilic addition reactions

A nucleophile attacks the electrophilic carbon atom of the polar carbonyl group from a direction approximately perpendicular to the plane of $s p^2$ hybridised orbitals of carbonyl carbon.
The hybridisation of carbon changes from $s p^2$ to $s p^3$ in this process, and a tetrahedral alkoxide intermediate is produced.
This intermediate captures a proton from the reaction medium to give the electrically neutral product.
The net result is addition of $\mathrm{Nu}^{-}$ and $\mathrm{H}^{+}$ across the carbon oxygen double bond.

एक न्यूक्लियोफाइल ध्रुवीय कार्बोनिल समूह के इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन परमाणु पर कार्बोनिल कार्बन के $s p^2$ संकरित ऑर्बिटल्स के समतल के लगभग लंबवत दिशा से हमला करता है।
इस प्रक्रिया में कार्बन का संकरण $s p^2$ से $s p^3$ में बदल जाता है, और एक टेट्राहेड्रल एल्कोऑक्साइड मध्यवर्ती उत्पन्न होता है।
यह मध्यवर्ती विद्युत रूप से तटस्थ उत्पाद देने के लिए प्रतिक्रिया माध्यम से एक प्रोटॉन को पकड़ता है।
शुद्ध परिणाम कार्बन ऑक्सीजन दोहरे बंधन में $\mathrm{Nu}^{-}$ और $\mathrm{H}^{+}$ का योग है।

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Reactivity

Aldehydes are generally more reactive than ketones in nucleophilic addition reactions due to steric and electronic reasons.
Sterically, the presence of two relatively large substituents in ketones hinders the approach of nucleophile to carbonyl carbon than in aldehydes having only one such substituent.
Electronically, aldehydes are more reactive than ketones because two alkyl groups reduce the electrophilicity of the carbonyl carbon more effectively than in former.

स्टेरिक और इलेक्ट्रॉनिक कारणों से न्यूक्लियोफिलिक जोड़ प्रतिक्रियाओं में एल्डिहाइड आमतौर पर कीटोन्स की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं।
स्थिर रूप से, कीटोन्स में दो अपेक्षाकृत बड़े प्रतिस्थापनों की उपस्थिति कार्बोनिल कार्बन के लिए न्यूक्लियोफाइल के दृष्टिकोण में बाधा डालती है, जबकि एल्डिहाइड में केवल एक ही ऐसा प्रतिस्थापन होता है।
इलेक्ट्रॉनिक रूप से, एल्डिहाइड कीटोन्स की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं क्योंकि दो एल्काइल समूह कार्बोनिल कार्बन की इलेक्ट्रोफिलिसिटी को पहले की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से कम करते हैं।

Reactivity_carbonyl

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Examples of nucleophillic addition

Addition of hydrogen cyanide

Addition of alcohols:

Addition of sodium hydrogen

Addition of ammonia and its derivatives:

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Example

Question:

Arrange the following compounds in the increasing order of their boiling points:

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$ ,

$\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$

सवाल:

निम्नलिखित यौगिकों को उनके क्वथनांक के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित करें:

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$ ,

$\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Example

Answer:

The molecular masses of these compounds are in the range of 72 to 74. Since only butan-1-ol molecules are associated due to extensive intermolecular hydrogen bonding, therefore, the boiling point of butan-1-ol would be the highest. Butanal is more polar than ethoxyethane. Therefore, the intermolecular dipole-dipole attraction is stronger in the former. $n$ -Pentane molecules have only weak van der Waals forces. Hence increasing order of boiling points of the given compounds is as follows:

$\scriptsize{\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3<\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}}$

उत्तर:

इन यौगिकों का आणविक द्रव्यमान 72 से 74 की सीमा में है। चूंकि व्यापक अंतर-आण्विक हाइड्रोजन बंधन के कारण केवल ब्यूटेन-1-ओएल अणु जुड़े हुए हैं, इसलिए, ब्यूटेन-1-ओएल का क्वथनांक उच्चतम होगा। ब्यूटेनल इथोक्सीएथेन की तुलना में अधिक ध्रुवीय है। इसलिए, अंतरआण्विक द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण पहले में अधिक मजबूत होता है। $n$ -पेंटेन अणुओं में केवल कमजोर वैन डेर वाल्स बल होते हैं। अतः दिए गए यौगिकों के क्वथनांक का बढ़ता क्रम इस प्रकार है:

$\scriptsize{\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3<\mathrm{H}_5 \mathrm{C}_2-\mathrm{O}-\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CHO}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}}$

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Intext Question

Question:

Would you expect benzaldehyde to be more reactive or less reactive in nucleophilic addition reactions than propanal? Explain your answer.

सवाल:

क्या आप उम्मीद करेंगे कि बेन्ज़ेल्डिहाइड प्रोपेनल की तुलना में न्यूक्लियोफिलिक जोड़ प्रतिक्रियाओं में अधिक प्रतिक्रियाशील या कम प्रतिक्रियाशील होगा? अपना जवाब समझाएं।

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Intext Question

Answer:

The carbon atom of the carbonyl group of benzaldehyde is less electrophilic than carbon atom of the carbonyl group present in propanal. The polarity of the carbonyl group is reduced in benzaldehyde due to resonance as shown below and hence it is less reactive than propanal.

उत्तर:

बेंज़ाल्डिहाइड के कार्बोनिल समूह का कार्बन परमाणु प्रोपेनल में मौजूद कार्बोनिल समूह के कार्बन परमाणु की तुलना में कम इलेक्ट्रोफिलिक है। जैसा कि नीचे दिखाया गया है, अनुनाद के कारण बेन्ज़ेल्डिहाइड में कार्बोनिल समूह की ध्रुवता कम हो जाती है और इसलिए यह प्रोपेनल की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है।

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Intext Question

Question:

Arrange the following compounds in increasing order of their boiling points.

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$

सवाल:

निम्नलिखित यौगिकों को उनके क्वथनांक के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित करें।

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}, \mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3, \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$

Aldehyde Ketone and Carboxylic

Intext Question

Answer:

The molecular masses of the given compounds are in the range 44 to $46 . \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$ undergoes extensive intermolecular $\mathrm{H}$ -bonding, resulting in the association of molecules. Therefore, it has the highest boiling point. $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}$ is more polar than $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3$ and so $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}$ has stronger intermolecular dipole - dipole attraction than $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3 \tilde{\mathrm{A}} \boldsymbol{\phi}^{\prime \prime}{ }^{1 "} \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$ has only weak van der Waals force. Thus, the arrangement of the given compounds in the increasing order of their boiling points is given by:

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3<\mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$

उत्तर:

दिए गए यौगिकों का आणविक द्रव्यमान 44 से 46 के बीच है। $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$ व्यापक अंतर-आणविक $\mathrm{H}$ बंधन से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप अणुओं का जुड़ाव होता है। अतः इसका क्वथनांक उच्चतम होता है। $\mathrm{CH}_3\mathrm{CHO}$ , $\mathrm{CH}_3\mathrm{OCH}_3$ से अधिक ध्रुवीय है और इसलिए $\mathrm{CH}_3\mathrm{CHO}$ में मजबूत अंतर-आणविक द्विध्रुव हैं - द्विध्रुवीय आकर्षण $\mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3 \tilde{\mathrm{A}} \boldsymbol{\phi}^{\prime \prime}{ }^{1 "} \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$ में केवल कमजोर वैन डेर वाल्स बल है, इस प्रकार, उनके क्वथनांक के बढ़ते क्रम में दिए गए यौगिकों की व्यवस्था इस प्रकार दी गई है:

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3<\mathrm{CH}_3 \mathrm{OCH}_3<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CHO}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{OH}$