Devoir Maison 5 - Correction 1 Approche documentaire

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Devoir Maison 5 - Correction

1 Approche documentaire

Comparons les deux mécanismes proposés :

Mécanisme SN1 Mécanisme SN2

Réactifs

•Le dérivé halogéné R−X •Le dérivé halogéné R−X

•L’ion hydroxyde HO⁻ •L’ion hydroxyde HO⁻

Produits

•L’alcool R−OH •L’alcool R−OH

•L’ion halogénure X⁻ •L’ion halogénure X⁻

Intermédiaire réactionnel

•Le carbocation R⁺ aucun

Nombre d’étapes/d’actes élémentaires

2 actes 1 actes

Détail du mécanisme

•acte 1 : réaction de R−X seul acte 1 : les 2 réactifs réagissent ensemble R−X→^k¹R⁺+X⁻ R−X+HO⁻→^k²^� R−OH+X⁻

•acte 2 : le second réqctif réagit avec l’IR R⁺+HO⁻→^k²R−OH+X⁻

Remarques

•Les deux modèles ont bien-sûr mêmes réactifs, mêmes produits et même équation bilan

•Formation d’un intermédiaire réactionnel •Passage par un état métastable (E_pmax)

•Les deux réactifs ne réagissent pas ensembles •Les deux réactifs réagissent ensembles

♦ ^Déﬁnition ^{: Un}intermédiaire réactionnel est une espèce n’intervenant pas dans le bilan, mais apparaissant au cours de la transformation. Il estformé en début de réaction, puisdétruit enﬁnde réaction.

Remarques

• C’est le comportement inverse d’un catalyseur. Le catalyseur n’intervient pas dans le bilan, mais il est présent à l’état initial, détruit en début de réaction, et reformé enﬁn de réaction.

• Il existe pléthore d’intermédiaires réactionnels : - les carbocations R⁺vu ici pour SN1 ; - les carboanion R⁻;

- les radicaux (neutre)R^•, très réactifs car l’électron célibataire cherche à s’apparier.

exemples : hydroxyle HO^• hydroperoxyle HOO^• alkoxyle RO^•

peroxyle ROO^•

Rq : un H a été arraché dans chacun des cas

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MPSI DM 5 - Substitution nucléophile 2019-2020

♦^Déﬁnition^{: La}molécularitéest le nombre de réactifs intervenant lors d’un acte élémentaire.

Remarques

• Pour la réaction SN1, l’étape 1 a unemolécularité de 1: le seul réactif est R−X ; l’étape 2 a une molécularité de 2: les réactifs sont R⁺et HO⁻.

• Pour la réaction SN2, l’étape 1 a unemolécularité de 2: récatifs sont R−X et HO⁻.

♦^Déﬁnition: Une réaction en un acte élémentaire suit uneloi cinétique de Van’t Hoff. L’ordreglobal est la molécularité de l’acte. L’ordre partiel par rapport à chaque réactif est leur coefﬁcient stoe- chiométrique.

Remarques

• Pour la réaction SN1, l’étape 1 suit la loi de Van’t Hoff v1=k1[R−X] ; l’étape 2 suit la loi de Van’t Hoff

v2=k2[R⁺][HO⁻].

• Pour la réaction SN2, l’étape 1 suit la loi de Van’t Hoff v₂^�=k₂^�[R−X][HO⁻].

�^Conclusion^:

• La réaction de substitution nucléophile d’ordre 2 (SN2) est une réaction en un seul acte élémen- taire : son équation-bilan reﬂète le mécanisme réactionnel. Elle suit donc une loi cinétique de Van’t Hoff de molécularité 2. La réaction SN2 est d’ordre global courant 2, comme son nom l’indique.

• La réaction de substitution nucléophile d’ordre 1 (SN1) est une réaction en deux actes élémen- taires : son équation-bilan ne reﬂète pas le mécanisme réactionnel. Cependant, l’acte 1 est beau- coup plus lent que l’acte 2. C’est l’acte 1 qui impose la vitesse à la réaction^a.

L’acte 1 suit une loi de Van’t Hoff de molécularité 1.La réaction SN1 est d’ordre global courant 1, comme son nom l’indique.

aSur une départemental, qui limite la vitesse, une porche ou le tracteur qui roule devant ?

La suite du devoir a pour but déterminer expérimentalement, pour une réaction particulière, lequel des deux modèles ci-dessus la décrit le mieux.

2/2 November 6, 2019

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