Carboxylic acids dissociate in water to give resonance stabilised carboxylate anions and hydronium ion.
For the above reaction:
Keq=[H2O][RCOOH][H3O+][RCOO−]
Ka=Keq[H2O]=[RCOOH][H3O+][RCOO−]
where Keq, is equilibrium constant and Ka is the acid dissociation constant.
कार्बोक्जिलिक एसिड पानी में वियोजित होकर प्रतिध्वनि स्थिर कार्बोक्सिलेट आयन और हाइड्रोनियम आयन देता है।
उपरोक्त प्रतिक्रिया के लिए:
Keq=[H2O][RCOOH][H3O+][RCOO−]
Ka=Keq[H2O]=[RCOOH][H3O+][RCOO−]
जहां Keq, संतुलन स्थिरांक है और Ka अम्ल पृथक्करण स्थिरांक है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Comparision of pKa(I/II)
For convenience, the strength of an acid is generally indicated by its pKa value rather than its Ka value.
pKa=−logKa
The pKa of hydrochloric acid is -7.0 , where as pKa of trifluoroacetic acid (the strongest carboxylic acid), benzoic acid and acetic acid are 0.23,4.19 and 4.76 , respectively.
Smaller the pKa, the stronger the acid ( the better it is as a proton donor).
Strong acids have pKa values <1, the acids with pKa values between 1 and 5 are considered to be moderately strong acids, weak acids have pKa values between 5 and 15 , and extremely weak acids have pKa values >15.
सुविधा के लिए, किसी एसिड की ताकत को आम तौर पर उसके Ka मान के बजाय उसके pKa मान से दर्शाया जाता है।
pKa=−logKa
हाइड्रोक्लोरिक एसिड का pKa -7.0 है, जबकि ट्राइफ्लूरोएसेटिक एसिड (सबसे मजबूत कार्बोक्जिलिक एसिड), बेंजोइक एसिड और एसिटिक एसिड का pKa क्रमशः 0.23,4.19 और 4.76 है। .
pKa जितना छोटा होगा, एसिड उतना ही मजबूत होगा (प्रोटॉन दाता के रूप में यह उतना ही बेहतर होगा)।
मजबूत अम्लों में pKa मान <1 होते हैं, जिन अम्लों में pKa मान 1 और 5 के बीच होते हैं उन्हें मध्यम रूप से मजबूत अम्ल माना जाता है, कमजोर अम्लों में pKa का मान 5 और 15 के बीच है, और अत्यंत कमजोर अम्लों का pKa मान >15 है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Comparision of pKa(II/II)
Carboxylic acids are weaker than mineral acids, but they are stronger acids than alcohols and many simple phenols ( pKa is ∼16 for ethanol and 10 for phenol).
In fact, carboxylic acids are amongst the most acidic organic compounds.
The conjugate base of carboxylic acid, a carboxylate ion, is stabilised by two equivalent resonance structures in which the negative charge is at the more electronegative oxygen atom.
The conjugate base of phenol, a phenoxide ion, has non-equivalent resonance structures in which the negative charge is at the less electronegative carbon atom.
कार्बोक्जिलिक एसिड खनिज एसिड की तुलना में कमजोर होते हैं, लेकिन वे अल्कोहल और कई सरल फिनोल (pKa इथेनॉल के लिए ∼16 और फिनोल के लिए 10 डॉलर) की तुलना में मजबूत एसिड होते हैं।
वास्तव में, कार्बोक्जिलिक एसिड सबसे अधिक अम्लीय कार्बनिक यौगिकों में से हैं।
कार्बोक्जिलिक एसिड का संयुग्मित आधार, एक कार्बोक्सिलेट आयन, दो समतुल्य अनुनाद संरचनाओं द्वारा स्थिर होता है जिसमें नकारात्मक चार्ज अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव ऑक्सीजन परमाणु पर होता है।
फिनोल के संयुग्म आधार, एक फिनोक्साइड आयन, में गैर-समतुल्य अनुनाद संरचनाएं होती हैं जिसमें नकारात्मक चार्ज कम इलेक्ट्रोनगेटिव कार्बन परमाणु पर होता है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Comparision of pKa(II/II)
Therefore, resonance in phenoxide ion is not as important as it is in carboxylate ion.
Further, the negative charge is delocalised over two electronegative oxygen atoms in carboxylate ion whereas it is less effectively delocalised over one oxygen atom and less electronegative carbon atoms in phenoxide ion.
Thus, the carboxylate ion is more stabilised than phenoxide ion, so carboxylic acids are more acidic than phenols.
इसलिए, फेनॉक्साइड आयन में अनुनाद उतना महत्वपूर्ण नहीं है जितना कि कार्बोक्सिलेट आयन में है।
इसके अलावा, नकारात्मक चार्ज कार्बोक्सिलेट आयन में दो इलेक्ट्रोनगेटिव ऑक्सीजन परमाणुओं पर स्थानीयकृत होता है, जबकि यह एक ऑक्सीजन परमाणु पर कम प्रभावी ढंग से और फेनोक्साइड आयन में कम इलेक्ट्रोनगेटिव कार्बन परमाणुओं पर स्थानीयकृत होता है।
इस प्रकार, कार्बोक्सिलेट आयन फेनॉक्साइड आयन की तुलना में अधिक स्थिर होता है, इसलिए कार्बोक्जिलिक एसिड फिनोल की तुलना में अधिक अम्लीय होते हैं।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Effect of substituents on the acidity
Substituents may affect the stability of the conjugate base and thus, also affect the acidity of the carboxylic acids.
Electron withdrawing groups increase the acidity of carboxylic acids by stabilising the conjugate base through delocalisation of the negative charge by inductive and/or resonance effects.
Conversely, electron donating groups decrease the acidity by destabilising the conjugate base.
The effect of the following groups in increasing acidity order is
Ph<I<Br<Cl<F<CN<NO2<CF3
पदार्थ संयुग्म आधार की स्थिरता को प्रभावित कर सकते हैं और इस प्रकार, कार्बोक्जिलिक एसिड की अम्लता को भी प्रभावित कर सकते हैं।
इलेक्ट्रॉन निकालने वाले समूह आगमनात्मक और/या अनुनाद प्रभावों द्वारा नकारात्मक चार्ज के डेलोकलाइज़ेशन के माध्यम से संयुग्म आधार को स्थिर करके कार्बोक्जिलिक एसिड की अम्लता को बढ़ाते हैं।
इसके विपरीत, इलेक्ट्रॉन दान करने वाले समूह संयुग्म आधार को अस्थिर करके अम्लता को कम करते हैं।
अम्लता बढ़ाने के क्रम में निम्नलिखित समूहों का प्रभाव है
Carboxylic acids on heating with mineral acids such as H2SO4 or with P2O5 give corresponding anhydride.
कार्बोक्जिलिक एसिड को खनिज एसिड जैसे H2SO4 या P2O5 के साथ गर्म करने पर संगत एनहाइड्राइड देते हैं।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Esterification
Carboxylic acids are esterified with alcohols or phenols in the presence of a mineral acid such as concentrated H2SO4 or HCl gas as a catalyst.
कार्बोक्जिलिक एसिड को उत्प्रेरक के रूप में सांद्र H2SO4 या HCl गैस जैसे खनिज एसिड की उपस्थिति में अल्कोहल या फिनोल के साथ एस्ट्रिफ़ाइड किया जाता है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Reaction with thionyl chloride
The hydroxyl group of carboxylic acids, behaves like that of alcohols and is easily replaced by chlorine atom on treating with PCl5,PCl3 or SOCl2.
Thionyl chloride (SOCl2) is preferred because the other two products are gaseous and escape the reaction mixture making the purification of the products easier.
कार्बोक्जिलिक एसिड का हाइड्रॉक्सिल समूह, अल्कोहल की तरह व्यवहार करता है और PCl5,PCl3 या SOCl2 के साथ उपचार करने पर आसानी से क्लोरीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित हो जाता है।
थियोनिल क्लोराइड (SOCl2) को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि अन्य दो उत्पाद गैसीय होते हैं और प्रतिक्रिया मिश्रण से बच जाते हैं जिससे उत्पादों का शुद्धिकरण आसान हो जाता है।
Carboxylic acids react with ammonia to give ammonium salt which on further heating at high temperature give amides. For example:
CH3COOH+NH3 Ammonium acetate ⇌CH3
COOO−+NH4⟶Δ−H2O Acetamide CH3CONH2
कार्बोक्जिलिक एसिड अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनियम नमक देता है जिसे उच्च तापमान पर गर्म करने पर एमाइड्स बनता है। उदाहरण के लिए:
CH3COOH+NH3 Ammonium acetate ⇌CH3
COOO−+NH4⟶Δ−H2O Acetamide CH3CONH2
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Hell-Volhard-Zelinsky reaction.
Carboxylic acids having an α-hydrogen are halogenated at the α-position on treatment with chlorine or bromine in the presence of small amount of red phosphorus to give α-halocarboxylic acids. The reaction is known as Hell-Volhard-Zelinsky reaction.
α-हाइड्रोजन वाले कार्बोक्जिलिक एसिड को α-स्थिति में क्लोरीन या ब्रोमीन के साथ लाल फास्फोरस की थोड़ी मात्रा की उपस्थिति में उपचारित करके α-हेलोकार्बोक्सिलिक एसिड दिया जाता है। इस प्रतिक्रिया को हेल-वोल्हार्ड-ज़ेलिंस्की प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Intext Question
Question:
Which acid of each pair shown here would you expect to be stronger?
(i) CH3CO2H or CH2FCO2H
(ii) CH2FCO2H or CH2ClCO2H
(iii) CH2FCH2CH2CO2H or CH3CHFCH2CO2H
(iv)
सवाल:
यहां दिखाए गए प्रत्येक जोड़े का कौन सा एसिड आप अधिक मजबूत होने की उम्मीद करेंगे?
(i) CH3CO2H or CH2FCO2H
(ii) CH2FCO2H or CH2ClCO2H
(iii) CH2FCH2CH2CO2H or CH3CHFCH2CO2H
(iv)
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Intext Question
The +l effect of −CH3 group increases the electron density on the O-H bond. Therefore, release of proton becomes difficult. On the other hand, the -l effect of F decreases the electron density on the O−H bond. Therefore, proton can be released easily. Hence, CH2FCO2H is a stronger acid than CH3CO2H.
F has stronger -l effect than Cl. Therefore, CH2FCO2H can release proton more easily than CH2ClCO2H. Hence, CH2FCO2H is stronger acid than CH2ClCO2H.
+l−CH3 समूह का प्रभाव ओ-एच बांड पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाता है। अत: प्रोटॉन का निकलना कठिन हो जाता है। दूसरी ओर, F का -l प्रभाव O−H बांड पर इलेक्ट्रॉन घनत्व कम कर देता है। अत: प्रोटॉन आसानी से छोड़ा जा सकता है। इसलिए, CH2FCO2H, CH3CO2H से अधिक प्रबल अम्ल है।
F का -l प्रभाव Cl से अधिक मजबूत है। इसलिए, CH2FCO2H, CH2ClCO2H की तुलना में अधिक आसानी से प्रोटॉन जारी कर सकता है। इसलिए, CH2FCO2H, CH2ClCO2H से अधिक मजबूत अम्ल है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Intext Question
Inductive effect decreases with increase in distance. Hence, the +I effect of F in CH3CHFCH2CO2H is more than it is in CH2FCH2CH2CO2H. Hence, CH3CHFCH2CO2H is stronger acid than CH2FCH2CH2CO2H.
दूरी बढ़ने पर आगमनात्मक प्रभाव कम हो जाता है। इसलिए, F का +I प्रभाव CH3CHFCH2CO2H से अधिक है CH2FCH2CH2CO2H में है। इसलिए, CH3CHFCH2CO2H, CH2FCH2CH2सेअधिकमजबूतअम्लहैCO2H.
Aldehyde Ketone and Carboxylic
Intext Question
Due to the −I effect of F, it is easier to release proton inthe case of compound (A). However, in the case of compound (B), release of proton is difficult due to the +I effect of −CH3 group. Hence, (A) is a stronger acid than (B).
F के −I प्रभाव के कारण, यौगिक (ए) के मामले में प्रोटॉन को छोड़ना आसान है। हालाँकि, यौगिक (बी) के मामले में, −CH3 समूह के +I प्रभाव के कारण प्रोटॉन की रिहाई मुश्किल है। इसलिए, (ए) (बी) की तुलना में अधिक मजबूत एसिड है।
Aldehyde Ketone and Carboxylic Topics to be covered Acidity Quantative analysis Comparision of $\mathrm{p} K_a$ Effect of substituents on the acidity Illustration of effect of substituent Reactions Involving Cleavage of C-OH Bond Formation of anhydride Esterification Reaction with thionyl chloride Reaction with ammonia Hell-Volhard-Zelinsky reaction एसिडिटी मात्रात्मक विश्लेषण $\mathrm{p} K_a$ की तुलना अम्लता पर पदार्थों का प्रभाव प्रतिस्थापक के प्रभाव का चित्रण सी-ओएच बांड के दरार से जुड़ी प्रतिक्रियाएं एनहाइड्राइड का निर्माण एस्टेरिफिकेशन थियोनिल क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया हेल-वोल्हार्ड-ज़ेलिंस्की प्रतिक्रिया Acidity $\rarr$ Quantative analysis $\rarr$ Comparision of $\mathrm{p} K_a$ $\rarr$ Effect of substituents on the acidity $\rarr$ Illustration of effect of substituent $\rarr$ Reactions Involving Cleavage of C-OH Bond $\rarr$ Formation of anhydride $\rarr$ Esterification $\rarr$ Reaction with thionyl chloride $\rarr$ Reaction with ammonia $\rarr$ Hell-Volhard-Zelinsky reaction $\rarr$ Intext Question