Identify the main product obtained when two molecules of a carboxylic acid are heated in the presence of phosphorus pentoxide ($\text{P}_2\text{O}_5$) or concentrated sulphuric acid ($\text{H}_2\text{SO}_4$):
$$2\text{R-COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5 / \Delta \text{, Conc. } \text{H}_2\text{SO}_4} \text{Main Product}$$
फास्फोरस पेन्टाऑक्साइड ($\text{P}_2\text{O}_5$) अथवा सांद्र $\text{H}_2\text{SO}_4$ के साथ गर्म करने पर कार्बोक्सिलिक अम्ल के दो अणुओं से प्राप्त मुख्य उत्पाद क्या है?
$$2\text{R-COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5 / \Delta \text{, सांद्र } \text{H}_2\text{SO}_4} \text{मुख्य उत्पाद}$$
EXPLANATION
Organic Functional Groups
Heating carboxylic acids with a strong dehydrating agent like phosphorus pentoxide ($\text{P}_2\text{O}_5$) or concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ causes intermolecular dehydration, yielding an acid anhydride:
$$2\text{R-COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5, \Delta} (\text{R-CO})_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}$$- Reaction Mechanism: An $-\text{OH}$ from one carboxylic acid molecule and an $-\text{H}$ from another carboxylic acid molecule are removed as a water molecule ($\text{H}_2\text{O}$), joining the two acyl groups via an oxygen bridge.
- Example: Acetic acid on heating with $\text{P}_2\text{O}_5$ yields acetic anhydride:
$$2\text{CH}_3\text{COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5, \Delta} (\text{CH}_3\text{CO})_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}$$ - Strong Dehydrating Property: Phosphorus pentoxide ($\text{P}_4\text{O}_{10}$) has immense affinity for water, driving the dehydration equilibrium forward to completion.
- Product: Thus, the main product is an acid anhydride (Option 1).
कार्बोक्सिलिक अम्लों को तीव्र निर्जलीकारक जैसे फास्फोरस पेन्टाऑक्साइड ($\text{P}_2\text{O}_5$) या सांद्र $\text{H}_2\text{SO}_4$ की उपस्थिति में गर्म करने पर अंतरा-अणुक निर्जलीकरण होता है और 'अम्ल एनहाइड्राइड' (Acid anhydride) प्राप्त होता है:
$$2\text{R-COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5, \Delta} (\text{R-CO})_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}$$- अभिक्रिया क्रियाविधि: कार्बोक्सिलिक अम्ल के दो अणुओं में से एक जल का अणु ($\text{H}_2\text{O}$) निष्कासित हो जाता है और दोनों एसाइल समूह ऑक्सीजन सेतु द्वारा जुड़ जाते हैं।
- उदाहरण: एसीटिक अम्ल को $\text{P}_2\text{O}_5$ के साथ गर्म करने पर एसीटिक एनहाइड्राइड बनता है:
$$2\text{CH}_3\text{COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5, \Delta} (\text{CH}_3\text{CO})_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}$$ - $\text{P}_2\text{O}_5$ की भूमिका: फास्फोरस पेन्टाऑक्साइड एक शक्तिशाली निर्जलीकारक है जो जल को अवशोषित कर अभिक्रिया को अग्र दिशा में प्रेरित करता है।
- निष्कर्ष: अतः मुख्य उत्पाद एनहाइड्राइड (विकल्प 1) है।
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