Chimie organique 1

Texte intégral

(1)Chimie 4. Chimie organique 1. Par George L. Mhehe et Mahamud Mohamed Korane. African Virtual university Université Virtuelle Africaine Universidade Virtual Africana.

(2) Université Virtuelle Africaine 1. NOTE Ce document est publié sous une licence Creative Commons. http://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons Attribution http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/.

(3) Université Virtuelle Africaine 2. ;()3,+,:4(;0Ï9,: I.. Chimie 4, Chimie organique _________________________________ 3. II.. Les cours préalables ou les connaissances _______________________ 4. III.. Le temps _________________________________________________ 4. IV.. Le matériel _______________________________________________ 5. V.. L’objet du module __________________________________________ 5. VI.. Le contenu _______________________________________________ 6 6.1 Une vue d’ensemble _____________________________________ 6 6.2 Le résumé_____________________________________________6 6.3 L’organisateur graphique _________________________________ 7. VII. Les objectifs généraux ______________________________________ 9 VIII. Les objectifs spécifiques d’apprentissage ________________________ 9 IX.. La pré-évaluation _________________________________________ 11. X.. Les concepts clés (glossaire) ________________________________ 14. XI.. Les lectures obligatoires ____________________________________ 17. XII. Les ressources obligatoires _________________________________ 21 XIII. Les liens utiles ___________________________________________ 22 XIV. Les activités d’apprentissage ________________________________ 57 XV. La synthèse du module _____________________________________ 71 XVI. L’évaluation sommative ____________________________________ 72 XVII. Les références____________________________________________ 77 XVIII. L’auteur principal du module ________________________________ 78.

(4) Université Virtuelle Africaine 3. 0 *OPTPL*OPTPLVYNHUPX\L Préparé par Dr George L. Mhehe et Mahamud Mohamed. Korane Les composés organiques aliphatiques et leurs groupements fonctionnels. Aliphatic Hydrocarbons. Alkanes. Akenes. Alkynes. Cycloalkanes.

(5) Université Virtuelle Africaine 4. 003LZJV\YZV\SLZJVUUHPZZHUJLZWYtHSHISLZ Le cours de chimie I : la structure atomique, la liaison chimique et les réactions chimiques Le cours de chimie II : la cinétique chimique, la thermodynamique et la solution chimique Le cours de chimie I est un cours d’introduction générale à la chimie. Il FRQWLHQWGHVDVSHFWVLPSRUWDQWVQpFHVVDLUHVD¿QGHFRPSUHQGUHODFKLPLHRUJDnique dans ce module. Les connaissances sur la liaison chimique, la différence HQWUHODOLDLVRQLRQLTXHHWODOLDLVRQFRYDOHQWHODFRQ¿JXUDWLRQpOHFWURQLTXHGHV différents atomes : tous ces aspects sont essentiels pour une bonne compréhension de ce module sur la chimie organique. De plus, le cours de chimie II est un préalable indispensable pour ce module puisqu’il est lié à l’introduction de ODFKLPLHRUJDQLTXHRSDUWLFXOLqUHPHQWjOD¿QGHFHWWHXQLWpRQV¶DWWHQGjFH que vous soyez en mesure : % %. % %. de classer les types de composés organiques selon leurs groupements fonctionnels de nommer les différentes catégories de composés organiques en utilisant le système de nomenclature de l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA) d’écrire des formules structurales des différents isomères d’un composé organique d’établir un lien entre les propriétés et réactions des composés organiques et les groupements fonctionnels.. 003L[LTWZ Le temps requis pour parcourir ce module est de 120 heures réparties comme suit : Unité I : Unité II : Unité III : Unité IV : Unité V : Unité VI :. 20 h 20 h 20 h 20 h 20 h 20 h.

(6) Université Virtuelle Africaine 5. 0=. 3LTH[tYPLS. Les outils et les ressources suivants sont des matériels importants qui seront QpFHVVDLUHVD¿QG¶DSSUHQGUHFHPRGXOH Les modèles de structure des hydrocarbures aliphatiques sur CD-Roms Une ressource internet à titre de référence pour les apprenants L'enseignement assisté par ordinateur (EAO) L'évaluation informatisée (EI) La diffusion multimédia (incluant la vidéoconférence) L'utilisation d'une bibliothèque virtuelle et d'une base de données Un environnement d'apprentissage intégré Des discussions ou des sessions de clavardage interactives Des manuels scolaires appropriés et des outils de référence (incluant les sites internet). =. 3»VIQL[K\TVK\SL. Ce module sur la chimie organique est destiné à préparer les étudiants souhaitant devenir des enseignants. Ces étudiants doivent avoir les connaissances des FRQFHSWVFOpVHWGHVRXWLOVGHFODVVL¿FDWLRQHQFKLPLHRUJDQLTXHLQFOXDQWOHV groupements fonctionnels des hydrocarbures, l’alcool et les éthers, les aldéhydes et les cétones, les halogénures d’alkyle, les acides carboxyliques et leurs dérivés et les amines. Les catégories des composés organiques peuvent être distinguées selon les groupements fonctionnels auxquels elles appartiennent. /HVFRPSRVpVRUJDQLTXHVVRQWGp¿QLVDFWXHOOHPHQWFRPPHpWDQWOHVFRPSRVpV à base de carbone. Donc, la branche de la chimie traitant les composés du carbone est la chimie organique. Les composés organiques contiennent habituellement des liaisons carbone-carbone et des liaisons hydrogène-carbone. /HVVSpFL¿FLWpVGHODOLDLVRQGXFDUERQHSHUPHWWHQWODIRUPDWLRQG XQHYDULpWp de structures incluant les chaînes et les cycles sous de nombreuses formes et grandeurs..

(7) Université Virtuelle Africaine 6. =0. 3LJVU[LU\. 6.1.. Une vue d’ensemble. Ce module est la branche de la chimie traitant des composés de carbone et se nomme la chimie organique. Ce module concerne des catégories de composés organiques pouvant être distinguées selon leurs groupements fonctionnels. Dans ce module, vous allez apprendre les propriétés caractéristiques d’un certain nombre de groupements fonctionnels. Ainsi, en étudiant les propriétés caractéristiques de quelques-uns de ces groupements, vous serez en mesure de comprendre les propriétés de plusieurs composés organiques. Dans ce module, seront présentés les groupements fonctionnels des hydrocarbures, l’alcool et les éthers, les aldéhydes et les cétones, les halogénures d’alkyle, les acides carboxyliques et leurs dérivés et les amines. 6.2.. Le résumé. Ce qui suit est le résumé du contenu de ce module. Unité I – Les hydrocarbures Les hydrocarbures aliphatiques Les propriétés physiques et chimiques des hydrocarbures Unité II – L’alcool et les éthers La chimie du groupement fonctionnel Les propriétés physiques et chimiques de l’alcool et des éthers et leurs réactions La synthèse de l’alcool et des éthers Unité III – Les aldéhydes et les cétones La structure des aldéhydes et des cétones Les propriétés physiques des aldéhydes et des cétones La nomenclature des aldéhydes et des cétones selon le système de l'UICPA Les réactions typiques des aldéhydes et des cétones La synthèse des aldéhydes et des cétones.

(8) Université Virtuelle Africaine 7. Unité IV - Les halogénures d’alkyle Les différentes catégories d’ halogénures d’alkyle /DQRPHQFODWXUHGHVKDORJpQXUHVG¶DON\OHHQXWLOLVDQWOHV\VWqPHGHO 8,&3$ Les propriétés physiques et chimiques des halogénures d’alkyle Les réactions typiques des halogénures d’alkyle La préparation des halogénures d’alkyle Unité V - Les acides carboxyliques et leurs dérivés La structure des acides carboxyliques et leurs dérivés La nomenclature des acides carboxyliques et de leurs dérivés selon l’UICPA Unité VI – Les amines Les différentes catégories des amines La structure générale des amines Nommer les amines en utilisant la nomenclature de l’UICPA. 6.3.. L’organisateur graphique Hydrocarbons. Aromatic. Aliphatic. Alkanes. cycloalkanes. Alkenes. Alkynes.

(9) Université Virtuelle Africaine 8. THE CENTRAL POSITION OF ALCOHOLS IN ORGANIC CHEMISTRY Alcohols can be prepared from, and converted into many other kinds of compounds R C. RCO2 H. R. Carboxylic acids. R. C. Alkenes. R O. RCR' Ketones. RCO2R' Esters. O. RCH Aldehdes. ROR' Ethers. ALCOHOLS. RX Alkyl halides. RCX O. Acyl halides (via RO2 H). RC-O-CHR RCONHR Amides (via RO2 H). O. O. Acid anhydrides (via RO2 H).

(10) Université Virtuelle Africaine 9. =00 . 3VIQLJ[PMNtUtYHSV\SLZVIQLJ[PMZ NtUtYH\_. Acquérir le vocabulaire et les théories de base de la chimie organique moderne % 'H YRXV IDPLOLDULVHU DYHF OH FRQFHSW GHV FRPSRVpV DOLSKDWLTXHV D¿Q G rWUHHQPHVXUHG LGHQWL¿HUOHVFRPSRVpVDOLSKDWLTXHVjSDUWLUGHOHXUV structures % De connaître les différents types de composés aliphatiques et de savoir comment les nommer en utilisant le système de nomenclature de l'UICPA % D'effectuer des recherches et résoudre les problèmes % De vous aider à utiliser les équipements en technologies de l'information et de la communication (TIC) en enseignement. =0003LZVIQLJ[PMZZWtJPÄX\LZ K»HWWYLU[PZZHNLSLZVIQLJ[PMZWtKHNVNPX\LZ Unité. Les objectifs d’apprentissage. Unité I – Les hydrocarbures. Différencier les différents types d’ hydrocarbures Nommer les hydrocarbures saturés et non saturés Décrire et prédire les réactions typiques des hydrocarbures Décrire les propriétés physiques et chimiques des hydrocarbures. Unité II – L’alcool et les éthers. Différencier les diverses catégories d’’alcool Nommer lesalcools et les éthers Décrire et prédire les réactions typiques des alcools et des éther Décrire les propriétés physiques et chimiques des alcools et des éthers Décrire la synthèse desalcools et des éthers. Unité III - Les aldéhydes et les cétones. Faire la différence entre les structures des aldéhydes et des cétones Faire la différence entre les propriétés physiques et chimiques des aldéhydes et des cétones Nommer les aldéhydes et les cétones en utilisant le système de nomenclature de l’UICPA Décrire et prédire les réactions typiques des aldéhydes et des cétones Décrire la synthèse des aldéhydes et des cétones.

(11) Université Virtuelle Africaine 10. Unité IV - Les halogénures d’alkyle. Différencier les différentes catégories d' halogénures d’alkyle Nommer les halogénures d’alkyle en utilisant le système de l'UICPA Décrire les propriétés physiques et chimiques des halogénures d’alkyle Décrire et prédire les réactions typiques des halogénures d’alkyle Donner les différentes méthodes de préparation des halogénures d’alkyle. Unité V - Les acides carboxyliques et de leurs dérivés. Identifier la structure générale des acides carboxyliques et leurs dérivés Nommer les acides carboxyliques et leurs dérivés en utilisant le système de l'UICPA Décrire les propriétés physiques et chimiques des acides carboxyliques et leurs dérivés Décrire les différentes méthodes de préparation des acides carboxyliques et leurs dérivés. Unité VI – Les amines. Identifier les différentes catégories d’amines Identifier la structure générale des amines Nommer les amines en utilisant le système de l’UICPA Décrire les propriétés et les réactions chimiques des amines Décrire les différentes méthodes de préparation des amines.

(12) Université Virtuelle Africaine 11. 0?3HWYtt]HS\H[PVU Titre de la pré-évaluation : Des questions à choix multiples pour évaluer votre compréhension des concepts abordés dans ce module. L’objet : Répondre à ces questions avec succès sera une bonne indication de votre maîtrise quant au sujet de la matière abordée dans ce module. Questions Encerclez la bonne réponse. 1. Les hydrocarbures contiennent : A- de l’hydrogène et du chlore seulement B- de l’hydrogène et du carbone seulement C- de l’oxygène et du carbone seulement 2. Les catégories principales des hydrocarbures sont : A- l’aliphatique et la cétone B- l’alcane et l’alcène C- l’aliphatique et l’aromatique 3. La formule générale des alcanes est : A- CnH2n+2 B- CnH2n+1 C- CnH2n 4. La formule générale des alcènes est : A- CnH2n+1 B- CnH2n+2 C- CnH2n 5. Le nom 2-éthyle hexane est incorrect parce que : A- ceci est un nom commun au lieu d’un nom de l’IUPAC B- la chaîne la plus longue a sept carbones au lieu de six C- les réponses A et B sont toutes deux correctes 6. La formule générale des alcynes est : A- CnH2n+1 B- CnH2n C- CnH2n-2.

(13) Université Virtuelle Africaine 12. 7. Le plus simple alcyne est : A- le méthane B- l’acétylène C- le butène 8. Les hydrocarbures aromatiques contiennent : A- un ou plusieurs cycles benzéniques B- une ou plusieurs chaînes carbone-oxygène C- aucune de ces réponses 9. Tout alcool contient : A- le groupe d’halogène B- le groupe de benzène C- le groupe hydroxyle 10. La différence entre les aldéhydes et les cétones est : A- les aldéhydes ont de l’oxygène comme un des atomes dans leurs molécules, mais pas les cétones B- les cétones ont une double liaison carbone-oxygène, mais pas les aldéhydes C- aucune de ses réponses 11. Parmi les composés suivants : les acides carboxyliques, les alcools et les aldéhydes, les composés les plus polaires sont : A- les aldéhydes B- les acides carboxyliques C- l’alcool 12. Les amines sont liées aux : A- acides organiques B- ammoniaques C- aucune de ses réponses 13. Lorsque les isomères du butène sont hydrogénés : A- tous les isoméres du butènes donnent le même produit d’hydrocarbure saturé B- certains donnent le même produit d’hydrocarbure saturé C- aucune des réponses ci-dessus n’est correcte.

(14) Université Virtuelle Africaine 13. 14. Lorsque les termes primaire, secondaire, tertiaire sont applicables aux amines, OHXUVVLJQL¿FDWLRQVQHVRQWSDVOHVPrPHVSDUFHTXH A- l’alcool est non-basique tandis que les amines sont basiques B- le classement dans l’alcool est déterminé par le nombre de groupes alkyle liés au carbone transportant le groupe OH tandis que dans les amines, le classement n’est pas déterminé par le nombre de groupes alkyle auxquels le groupe d’amino est lié C- aucune de ses réponses ci-dessus n’est correcte La clé de correction 1. B 2. C 3. A 4. C 5. B 6. C 7. B 8. A 9. C 10. C 11. B 12. B 13. B 14. B. 5 points X 14 = 70 points. Note à l’étudiant Si vous obtenez plus de 6 bonnes réponses, vous pouvez considérer que vous vous êtes bien débrouillé. Mais si vous obtenez moins de 4 bonnes réponses, vous devrez WUDYDLOOHUWUqVIRUWD¿QGHSDVVHUFHFRXUV.

(15) Université Virtuelle Africaine 14. ?3LZJVUJLW[ZJStZNSVZZHPYL 1. Les hydrocarbures sont les composés organiques les plus simples contenant seulement du carbone et de l’hydrogène. Ils peuvent être gazeux, liquides ou solides. Ils peuvent être à chaîne droite encore appelée chaine linéaire, à FKDvQHUDPL¿pHRXGHVPROpFXOHVF\FOLTXHV/HFDUERQHDWHQGDQFHjIRUPHU quatre liaisons sous une géométrie tétraédrique. Les dérivés de l’hydrocarbure sont formés lorsqu’il y a substitution par un groupe fonctionnel à l’une de ses positions ou plus. Par exemple : CH 3 CH 3 Ethane. Examples of derivatives of ethanes are. CH 3 CH 2 OH and. CH 3 CH 2 Cl. Ethanol. Ethyl chloride. 2. Les hydrocarbures aliphatiques contiennent des atomes de carbone liés en un ou plusieurs chaînes et cycles. Les atomes de carbone ont de simples, doubles et triples liaisons. Les hydrocarbures aliphatiques incluent les alcanes, les alcènes et les alcynes. 3. Un alcane est un hydrocarbure ayant seulement de simples liaisons. Les alcanes ne contenant pas de cycles ont la formule CnH2n+2. Un alcane cyclique se nomme un cycloalcane. Les cycloalcanes ont la formule CnH2n. 4. Un alcène est un composé ayant au moins une double liaison. Un alcène avec une double liaison a la formule CnH2n. Le groupement fonctionnel d’un alcène est la double liaison. 5. Un alcyne est un composé ayant au moins une triple liaison. Un alcyne avec une triple liaison a la formule CnH2n-2. Les triples liaisons sont encore plus réactives que les doubles. Le groupement fonctionnel d’un alcyne est la triple liaison. 6. L’alcool : est un composé organique qui contient le groupe hydroxyle (-OH) comme groupement fonctionnel. Selon la position du groupe hydroxyle, un alcool peut être primaire, secondaire ou tertiaire..

(16) Université Virtuelle Africaine 15. Un alcool est un composé organique contenant un groupe hydroxyle, le -OH, qui a remplacé un atome d’hydrogène. Les noms de l’alcool commencent avec le nom de de l’alcane,PDLVVHWHUPLQHQWDYHFOHVXI¿[HROFRPPHO¶DOFRROOH plus simple, le méthanol. L’éthanol est l’alcool dans les boissons alcoolisées et il est largement utilisé à titre de solvant. Un alcool peut avoir plus d’un groupe hydroxyle. L’éthylène glycol, utilisé comme antigel pour les voitures a deux groupes -OH. 7. L'éther : est un composé organique ayant deux groupes alkyle joints par un atome d'oxygène. La formule générale d'un éther est R-O-R. 8. Le groupe carbonyle : est composé d'atome de carbone doublement lié à un oxygène C=O. 9. Un aldéhyde : est un composé organique où le carbone doublement lié à l'oxygène se trouve à l'extrémité de la chaîne carbonée. Le groupement fonctionnel d'un aldéhyde est le CHO. La formule générale d'un aldéhyde est R-CHO, R- est tout groupe alkyle. 10. La cétone : est un composé organique à double liaison d’oxygène sur n’importe quel carbone de la chaîne carbonée . Le groupement fonctionnel est le C=O . 11. Halogénure d’alkyle : alcane auquel un atome d'hydrogène a été remplacé par un atome d'halogène. 12. Les composés aliphatiques : ce sont soit des composés à chaîne ouverte, soit des composés cycliques qui ont des comportements similaires aux composés à chaîne ouverte. 13. Les composés aromatiques : ce sont les benzènes et les composés qui ressemblent aux benzènes dans leurs comportements chimiques. 14. Les composés hétérocycliques : ce sont des composés cycliques dans lesquels plus d’un atome dans la structure cyclique est autre que du carbone. Les composés hétérocycliques peuvent être aliphatiques ou aromatiques. 15. Les isomères : ce sont des différents composés ayant la même formule moléculaire. De plus, les isomères sont subdivisés en : (a) des isomères structuraux (b) des isomères géométriques (c) des stéréo-isomères (des isomères optiques).

(17) Université Virtuelle Africaine 16. 16. Le groupement fonctionnel d'un composé : c'est un atome ou un groupe G DWRPHVGp¿QLVVDQWODVWUXFWXUHGHVFRPSRVpVRUJDQLTXHVG XQHIDPLOOHSDUticulière et, par ce fait, détermine leurs propriétés. Les halogénures d’alkyle les plus simples et les plus communs sont le chloroforme et le tétrachlorure de carbone. /HFKORURIRUPHpWDLWXWLOLVpjGHV¿QVG¶DQHVWKpVLHPpGLFDOHGDQVOHSDVVp mais il s’est avéré être cancérogène. Le tétrachlorure de carbone a également connu une longue histoire de son utilisation comme extincteurs, des nettoyants à tissus et des solvants. Or, il cause des dommages au foie et il est maintenant beaucoup moins utilisé. Les FKORURÀXRURFDUEXUHV &)&

(18) constituent une importante catégorie d’ halogénures d’alkyle. Ils sont utilisés dans les climatiseurs, etc. à titre de réfrigérant. Ils font face actuellement à une utilisation nettement réduite à cause du danger qu'ils provoquent sur la couche d'ozone. 17. L’acide carboxylique est un composé organique avec le groupement fonctionnel –C-OOH. Ce groupe –COOH se nomme le groupe carboxylique. La formule générale pour les acides carboxyliques est R-COOH. 18. Une amine : est un composé organique avec le groupement fonctionnel –NH2, -NHR ou -NR2 . La lettre N fait référence à l’atome de l’azote. La lettre R fait référence à un groupe alkyle attaché à l’azote. La formule générale d’une amine est R-NR`2..

(19) Université Virtuelle Africaine 17. ?03LZSLJ[\YLZVISPNH[VPYLZ Lecture #1 Complete reference: Alcohols- From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Alcohols Résumé : L’article porte sur la structure de l’alcool en tant que dérivé de l’eau avec un des hydrogènes remplacé par un groupe alkyle. Le groupement fonctionnel de l’alcool est le groupe OH. L’article donne aussi un classement GHO¶DOFRROHQLGHQWL¿DQWO¶DOFRROSULPDLUHVHFRQGDLUHHWWHUWLDLUH/HVDOFRROV les plus simples et habituellement les plus utilisés sont le méthanol (l’alcool méthylique) et l’éthanol (l’alcool éthylique). La nomenclature de l’UICPA de l’alcool est également abordée. Les réactions de l’alcool sont de plus traitées incluant la déprotonation en utilisant le sodium métal, la substitution QXFOpRSKLOHODGpVK\GUDWDWLRQD¿QGHGRQQHUGHVDOFqQHVO¶HVWpUL¿FDWLRQHW l’oxydation ayant pour résultats des aldéhydes, des acides carboxyliques et des cétones. L’objet : Cet article de 9 pages fait très bien l’introduction de la chimie de O¶DOFRRO¬OD¿QGHO¶DUWLFOHLO\DG¶DXWUHVOLHQVSRXUGLULJHUO¶pWXGLDQWjGHV lectures subséquentes. Aldehyde- From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Aldehydes Résumé : Un aldéhyde est un composé organique contenant un groupe terminal carbonyle, c’est-à-dire, un groupe O=CH- attaché à l’hydrogène ou à une chaîne de carbone. Ce groupement fonctionnel constitué d’un atome de carbone lequel est lié à un atome d’hydrogène et doublement lié à un atome d’oxygène (formule chimique – CHO) se nomme le groupe aldéhyde. Le premier aldéhyde HCHO se nomme formol ou méthanol. Le mot aldéhyde semble avoir découlé du mot alcool déshydrogéné. Dans le passé, les aldéhydes étaient SDUIRLVQRPPpVjSDUWLUGHO DOFRROFRUUHVSRQGDQWSDUH[HPSOHaldéhyde vinous (vineux) pour acétaldéhyde (vinous est tiré du latin vinum VLJQL¿DQWYLQ la source traditionnelle de l’éthanol). Le groupe aldéhyde est polaire. L’oxygène, étant plus électronégatif, il attire OHVpOHFWURQVGHODOLDLVRQFDUERQHR[\JqQHYHUVOXLFUpDQWDLQVLXQHGp¿FLHQFH en électron de l’atome de carbone..

(20) Université Virtuelle Africaine 18. En raison de la stabilisation par résonance de la base conjuguée, l’hydrogène en _ d’un du carbonyle d’un aldéhyde, appelé hydrogène-_, est plus acide qu’un atome d’hydrogène dans un alcane avec un pKa typique de 17. La nomenclature l’UICPA des aldéhydes L’UICPA impose la nomenclature suivante pour les aldéhydes : 1.. Les aldéhydes acycliques aliphatiques sont désignés comme des dérivés de la plus longue chaîne de carbone contenant le groupe aldéhyde. Par conséquent, HCHO est désigné comme le dérivé du méthane et CH3CH2CH2CHO est désigné comme un dérivé du butane. Le nom est formé en FKDQJHDQWOHVXI¿[H–e de l’alcane correspondant à –al. Donc, HCHO se nommera méthanal (formaldéhyde) et CH3CH2CH2CHO se nommera butanal . 'DQVG¶DXWUHVFDVORUVTX¶XQJURXSH&+2HVWDWWDFKpjXQF\FOHOHVXI¿[H -carbaldéhyde peut être utilisé. Donc, C6H11CHO est connu sous le nom de cyclohexane carbaldéhyde. 3. S’il y a dans la molécule un autre groupement fonctionnel dont le nom GRLWrWUHHQVXI¿[HVHORQOHVUqJOHVGHO¶8,&3$DORUVOHJURXSHDOGpK\GH HVWQRPPpDYHFOHSUp¿[Hformyl-&HSUp¿[HHVWSUpIpUpDXméthanoyl-. L’objet : La chimie des aldéhydes (et des cétones) est très riche. Cet article est une excellente introduction de cette chimie pour les étudiants. Ketone- From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Ketone Résumé : Une cétone est un composé chimique contenant le groupement fonctionnel caractérisé par le groupe carbonyle (O=C) lié à deux autres atomes de carbone . Ce groupement fonctionnel lui-même est aussi appelé cétone. Une cétone peut être représentée par la formule : R1(CO)R2. Le carbone du groupe carbonyle est lié à deux atomes de carbone, ce qui distingue les cétones des acides carboxyliques, des aldéhydes, des esters, des amides et autres composés contenant de l’oxygène. D’autre part, la liaison double entre l’oxygène et le carbone du groupe carbonyle distingue les cétones de l’alcool et des éthers. La cétone la plus simple est l’acétone (se nomme aussi propanone). L’atome de carbone adjacent à un groupe carbonyle se nomme le carbone_. Les hydrogènes attachés à ce carbone se nomment les hydrogènes-_. En présence d’un catalyseur acide, la cétone donne lieu à ce qu’on appelle une tautomérie céto-énolique. La réaction avec une base forte donne l’énolate correspondant. La dicétone est un composé contenant deux groupes de cétone..

(21) Université Virtuelle Africaine 19. L'objet : La chimie des cétones (et des aldéhydes) est très riche. Cet article est une excellente introduction de cette chimie pour les étudiants. Lecture #2 Complete reference : Amine-From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Amines Résumé : les amines aliphatiques Comme il est démontré par les images ci-dessous, les amines primaires sont obtenus lorsqu'un des trois atomes d'hydrogène de l'ammoniaque est remplacé par un substituant organique. Les amines secondaires ont deux substituants organiques liés ensemble à N avec un H. Dans les amines tertiaires, tous les trois atomes d'hydrogène sont remplacés par les substituants organiques. Note : Les indices sur les groupes R sont utilisés uniquement pour différencier les substituants organiques alors que , lesindices sur les atomes d'H indiquent le nombre d'atomes H dans ce groupe. Il est également possible d'avoir quatre substituants alkyles sur l'azote. Ces composés ont une charge positive centrée sur l'azote et possèdent ainsi forcément un ion négatif. Ils se nomment donc le sel d’ammonium quartenaire.. Les amines aromatiques L’article principal : les amines aromatiques Les amines aromatiques ont un atome d’azote lié à un cycle aromatique comme pour les anilines. Le noyau aromatique diminue fortement la basicité de l’amine . En revanche, la présence d’un groupe amine augmente fortement la réactivité du noyau aromatique causée par l’effet donneur d’ électrons du groupe amino. Une réaction organique impliquant les amines aromatiques est la réaction de Goldberg. L’objet : Les amines sont des composés importants dans l’industrie de la teinture. Dans les manufactures de colorants azoïques, ils sont également importants dans la formation des liaisons peptidiques des protéines et aussi dans les polymères synthétiques..

(22) Université Virtuelle Africaine 20. Carboxylic acid- FromWikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Carboxylic-acid Résumé : Les acides carboxyliques sont des acides organiques caractérisés par la présence d’un groupe carboxyle ayant comme formule -(C=O)-OH qui s’écrit habituellement -COOH. En général, les sels et les anions des acides carboxyliques se nomment les carboxylates. Les séries les plus simples des acides carboxyliques sont les acides alcanoïques, R-COOH où R est un hydrogène ou un groupe alkyle. Les composés peuvent aussi avoir deux groupes ou plus d’acides carboxyliques par molécule. L’objet : Les acides carboxyliques sont un groupe de composés d’une grande importance dans les corps gras et les huiles et également dans la formation d’ester dans la chimie des polymères synthétiques. Il est important que les étudiants comprennent leur chimie. Cet article est une bonne introduction sur la chimie des acides carboxyliques. Lecture #3 Complete reference : Ester-From Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Ester Résumé : Cet article traite de la chimie des esters. Il traite la nomenclature des esters, les propriétés physiques, la synthèse et les réactions des esters. À OD¿QLO\DHQVXLWHGHVOLHQVH[WHUQHVGLVFXWDQWGHVDVSHFWVLQWpUHVVDQWVVXUOHV esters incluant leurs odeurs qui ressemblent à celles d’une banane mûre. C’est XQDUWLFOHLQWpUHVVDQWSRXUO¶pWXGLDQWD¿QTX¶LODSSUHQQHO¶LPSRUWDQFHGHVHVWHUV dans la vie. L’objet : Cet article va présenter à l’étudiant l’intéressante chimie des esters, notamment d’importantes réactions telles que la condensation de dieckmann. Les différents moteurs de recherche exposeront à l’étudiant de nombreuses chimies des esters, des acides carboxyliques, de l’alcool et leurs réactions..

(23) Université Virtuelle Africaine 21. ?00. 3LZYLZZV\YJLZVISPNH[VPYLZ. Ressource #1 Complete reference : Refer to the File Korane (Organic I) Résumé : Les liens et les livres mentionnés ci-dessus fournissent des détails sur les hydrocarbures aliphatiques. L’objet : La chimie organique est la chimie des composés contenant du carbone qui sont en nombre considérable. Le carbone forme plus de composés que tout autre élément, à l’exception de l’hydrogène. Ressource #2 Complete reference : Résumé : Les liens et les livres mentionnés ci-dessus fournissent des détails sur les hydrocarbures aliphatiques. L’objet : La chimie organique est la chimie sur les composés contenant du carbone ayant un nombre vaste de composés. Le carbone forme plus de composés que tout autre élément à l’exception de l’hydrogène..

(24) Université Virtuelle Africaine 22. ?0003LZSPLUZ\[PSLZ Lien utile #1 Title: Understanding chemistry: Properties of organic compounds menu URL : http:www.chemguide.co.uk/orgpropsmenu.html. Description : Le menu des propriétés sur les composés organiques traite des propriétés des alcanes, des alcènes, des haloalcanes (des halogénures d’alkyle, de l’alcool, des aldéhydes et des cétones), des acides carboxyliques, des esters, des anhydrides d’acides, des halogénures d’acyle. Bref, ce site traite différents sujets sur les composés aliphatiques et aromatiques . Le suivi des sujets va mettre l’étudiant en contact à la chimie des différents groupements fonctionnels. L’objet : Ce menu donnera des indications à l’étudiant concernant les différents sujets abordés..

(25) Université Virtuelle Africaine 23. Lien utile #2 Understanding chemistry : halogenoalkanesmenu URL : http://www.chemguide.co.uk/organicprops/haloalkanesmenu.html. Description : Une introduction sur les halogénoalcanes, leurs réactivités et leurs propriétés physiques. Préparer des halogénoalcanes… Préparer des halogénoalcanes en laboratoire à partir de l’alcool. Les réactions avec les ions hydroxyde : La réaction des halogénoalcanes avec les ions hydroxyde en prenant par exemple une solution d’hydroxyde de sodium, mène aux réactions de substitution et d’élimination. La réaction avec les ions cyanure… La réaction avec les ions cyanure à partir d’une, solution de cyanure de potassium dans l’alcool par exemple, conduit aux nitriles. La réaction avec l’ammoniaque… La réaction avec l’ammoniaque produit différentes sortes d’amines. Les réactions impliquant une solution de nitrate d’argent… Une solution de nitrate d’argent peut être utilisée comme réactif pour tester les différents halogénures d’alcanes . Les réactifs de Grignard… Une introduction sur les réactifs de Grignard incluant leur préparation à partir des halogénoalcanes et quelques-unes de leurs réactions simples..

(26) Université Virtuelle Africaine 24. Les utilisations des halogénoalcanes… ,QFOXDQWOHVSUREOqPHVDVVRFLpVDX[&)& FKORURÀXRURFDUEXUHV

(27) L’objet : Ce lien résume clairement tout ce qui est nécessaire pour être abordé sur les halogénures d’alkyle. La chimie des halogénures d’alkyle est riche comme il est démontré par les types de réactions qu’ils peuvent faire et les produits obtenus. Il est important que l’on ait une bonne compréhension de ce sujet. Lien utile #3 Organic bonding menu URL : http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bondmenu.html. Description : La structure électronique et les orbitales Une introduction sur la disposition des électrons dans les atomes – menant aux structures électroniques modernes du carbone et de l’hydrogène. La liaison du méthane… Ce lien aborde la liaison du méthane et de l’éthane incluant un bref aperçu sur l’hybridation. La liaison de l’éthène… Ce lien aborde la liaison de l’éthène incluant un bref aperçu sur l’hybridation. La liaison de l’éthyne (acétylène)… Ce lien jette un regard sur la formation de la triple liaison carbone-carbone (Si vous n’êtes pas satisfait du texte concernant la liaison de l’éthène, lisez ce texte avant!)..

(28) Université Virtuelle Africaine 25. L’objet : Parcourir cet article va familiariser l’étudiant au concept de la liaison dans les différents composés aliphatiques dans le but de bien comprendre cet aspect de la chimie. Lien utile #4 Electronic structure and atomic orbitals URL : http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bonding/orbitals.html. Description : Une vue générale Dans tout le cours d’introduction à la chimie, vous allez toucher aux structures électroniques de l’hydrogène et du carbone dessinées comme ceci :. Les cercles montrent les niveaux d’énergie – représentant la distance croissante du noyau. Vous pouvez redresser les cercles et dessiner la structure électronique à titre d’un simple diagramme d’énergie..

(29) Université Virtuelle Africaine 26. Les orbitales atomiques /HVRUELWHVHWOHVRUELWDOHVSHXYHQWVHUHVVHPEOHUPDLVHOOHVRQWGHVVLJQL¿FDtions tout à fait différentes. Il est essentiel que vous compreniez la différence entre les deux. L’impossibilité de dessiner les orbites pour les électrons Tracer la trajectoire d’un objet,, savoir la position exacte et être en mesure de découvrir où il se trouvera l’instant d’après, vous ne pouvez pas le faire avec les électrons. Le principe d’incertitude d’Heinsenberg (non requis au niveau A) dit, de façon générale, que vous ne pouvez savoir avec certitude à la fois où l’électron se trouve et où il se trouvera après. Cela fait qu’il est impossible de tracer la trajectoire d’une orbite pour un électron autour du noyau. Est-ce que c’est un gros problème? Non, si quelque chose est impossible, vous devez l’accepter et trouver une manière de le contourner. L’électron de l’hydrogène – l’orbitale 1s Supposons que vous aviez un seul atome d’hydrogène et à un moment précis vous avez tracé la position d’un électron. Peu de temps après, vous faites la même chose et trouvez l’électron dans une nouvelle position. Vous n’avez aucune idée de la façon dont il est parti de la première place à la seconde. Vous continuez à tracer ainsi et graduellement vous construisez une sorte de carte 3D des endroits où l’électron est susceptible de se trouver. Dans le cas de l’hydrogène, l’électron peut se trouver partout à l’intérieur de l’espace sphérique entourant le noyau. Le diagramme montre une VHFWLRQHI¿cace à travers cet espace sphérique..

(30) Université Virtuelle Africaine 27. 95 % du temps (ou tout autre pourcentage que vous avez choisi), l’électron se WURXYHUDjO¶LQWpULHXUG¶XQHUpJLRQDVVH]IDFLOHPHQWGp¿QLHGDQVO¶HVSDFHWRXW près du noyau. Une telle région dans l’espace se nomme une orbitale. Vous pouvez penser d’une orbitale comme étant la région de l’espace où l’électron vit. L’objet : Une bonne discussion sur la théorie de la liaison est donnée de façon à être comprise à ce niveau. Lien utile #5 TITLE: Bonding in methane and ethane-sp3 hybridisation URL : http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bonding/methane.html. Description : Le méthane, CH4 Une vue générale de la liaison du méthane Vous serez habitué avec le fait de dessiner du méthane en utilisant des points et des croix dans des diagrammes, mais ça vaut la peine de regarder sa structure d’un peu plus près. Il y a une sérieuse disparité entre cette structure et la structure électronique moderne du carbone, 1s22s22px12py1. La structure moderne montre qu’il y a seulement 2 électrons non appariés que les hydrogènes peuvent se partager, au lieu des 4 que l’on rencontre de façon générale. Vous pouvez le voir d’emblée en utilisant la notation des électrons en cases quantiques. Seuls les électrons de la couche numéro 2 sont montrés. Les électrons 1s2sont trop profonds à l’intérieur de l’atome pour être impliqués dans la liaison. Les seuls électrons directement disponibles à partager sont les électrons 2p. Alors, pourquoi le méthane n’est-il pas CH2?.

(31) Université Virtuelle Africaine 28. L’activation d’un électron Lorsque les liaisons sont formées, l’énergie est libérée et le système devient plus stable. Si le carbone formait 4 liaisons au lieu de 2, l’énergie libérée est double et la molécule résultante devient encore plus stable. Il y a seulement un tout petit écart d’énergie entre les orbitales 2s et 2p et donc il est avantageux au carbone de fournir une petite quantité d’énergie pour PRQWHUXQpOHFWURQGHVDXSYLGHD¿QGHGRQQHUpOHFWURQVQRQDSSDULpV L’énergie supplémentaire libérée, lorsque les liaisons sont formées, compensera l’apport initial. Maintenant que nous avons 4 électrons non appariés prêts pour la liaison, un autre problème surgit. Dans le méthane, toutes les liaisons carbone-hydrogène sont identiques, mais nos électrons sont dans deux sortes d’orbitales différentes. Vous n’obtiendrez pas quatre liaisons identiques à moins que vous commenciez à partir de quatre orbitales identiques. L’hybridation Les électrons se réarrangent eux-mêmes à nouveau dans un processus appelé hybridation. Celle-ci réorganise les électrons en quatre orbitales hybrides identiques appelés hybrides sp3 (parce qu’ils sont composés d’une orbitale s et trois orbitales p). Vous devez lire « sp3 » comme « s p trois » et non comme « s p cube »..

(32) Université Virtuelle Africaine 29. Les orbitales hybrides sp3 ressemblent un peu à la moitié d’une orbitale p et HOOHVV¶DUUDQJHQWHOOHVPrPHVGDQVO¶HVSDFHD¿QG¶rWUHOHSOXVORLQSRVVLEOHOHV unes des autres. Vous pouvez imaginer le noyau comme étant le centre d’un tétraèdre (une pyramide à base triangulaire) avec les orbitales pointant dans les coins. Pour être clair, le noyau est dessiné beaucoup plus gros qu’il ne l’est vraiment. Que se passe-t-il lorsque les liaisons sont formées? Souvenez vous que l’électron de l’hydrogène est dans une orbitale 1s – une région sphériquement symétrique entourant le noyau où il y a une forte chance (disons 95 %) de trouver l’électron. Lorsqu’une liaison covalente est formée, les orbitales atomiques (les orbitales dans les atomes individuels) convergent pour produire une nouvelle orbitale moléculaire qui contient la paire d’électrons créant la liaison.. Quatre orbitales moléculaires sont formées, ressemblant plutôt aux hydrides sp3 originales, mais avec un noyau d’hydrogène implanté dans chaque lobe. Chaque orbitale retient 2 électrons dessinés auparavant à l’aide d’un point et d’une croix. Les principes impliqués – l’activation des électrons, si nécessaire, ensuite l’hybridation, suivie par la formation des orbitales moléculaires – peuvent être appliqués à toute molécule de liaison covalente. L’éthane, C2H6 La formation des orbitales moléculaires de l’éthane L’éthane n’est pas particulièrement important en soi, mais il est traité ici à titre d’exemple pour montrer comment se forme une liaison simple carbone-carbone..

(33) Université Virtuelle Africaine 30. Pour chaque atome du carbone dans l’éthane un électron passe à l’état activé et par la suite forme des hybrides sp3 exactement tel que nous l’avons décrit dans le méthane. Alors, avant de se lier, les atomes ressemblent à ceci :. Les hydrogènes forment des liaisons avec les deux carbones pour produire les orbitales moléculaires comme ils l’ont fait avec le méthane. Les deux atomes de carbone se lient en fusionnant leurs orbitales hybrides sp3 restantes de bout HQERXWD¿QGHIRUPHUXQHQRXYHOOHRUELWDOHPROpFXODLUH/DOLDLVRQIRUPpHSDU ce recouvrement axial se nomme la liaison sigma. Les liaisons entre les carbones et les hydrogènes sont également des liaisons sigma.. Dans toute liaison sigma, l’endroit le plus susceptible de trouver la paire d’électrons est sur une ligne entre deux noyaux. La rotation libre de la simple liaison du carbone-carbone Les deux extrémités de cette molécule peuvent tourner assez librement autour GHODOLDLVRQVLJPDHWLO\DDLQVLGDQVXQVHQVXQQRPEUHLQ¿QLGHSRVVLELOLWpV pour la forme d’une molécule d’éthane. Les formes possibles sont :.

(34) Université Virtuelle Africaine 31. Dans chaque cas, le groupe CH3 est gardé, par la main gauche, dans une SRVLWLRQFRQVWDQWHD¿QTXHYRXVSXLVVLH]YRLUO¶HIIHWGXSLYRWHPHQWGHO¶DXWUH groupe par la main droite. Les autres alcanes Les autres alcanes seront liés de la même manière : % % %. Les atomes de carbone vont chacun activer un électron et ensuite hybrider pour donner des orbitales hybrides sp3. Les atomes de carbone vont se lier les uns aux autres en formant des liaisons sigma par le recouvrement axial de leurs orbitales hybrides sp3. Les atomes d’hydrogène vont établir une liaison avec les atomes de carbone en faisant un recouvrement axial de leurs orbitales 1s1 avec les orbitales hybrides sp3 des atomes de carbone.. L’objet : Les connaissances sur l’hybridation sp3 dans les liaisons du méthane et de l’éthane sont applicables aux liaisons des autres alcanes. Ce lien introduit très bien le concept d’hybridation sp3..

(35) Université Virtuelle Africaine 32. Lien utile #6 TITLE: Bonding in Ethene-sp2 hybridisation URL : http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bonding/ethene.html. Description : L’éthène, C2H4. Vue générale de la liaison de l’éthène Au premier abord, vous aurez dessiné l’éthène montrant deux liaisons entre les atomes de carbone. Chaque trait représente une paire d’électrons partagés. En fait, l’éthène est bien plus intéressant que cela. La liaison de l’éthène du point de vue orbitale L’éthène est créé à partir des atomes d’hydrogène (1s1) et des atomes de carbone (1s22s22px12py1). /HVDWRPHVGHFDUERQHQ¶RQWSDVVXI¿VDPPHQWG¶pOHFWURQVQRQDSSDULpVSRXU former le nombre de liaisons requis. Donc, ils ont besoin de déplacer unélectron de chaquepaire 2s2 dans l’orbitale 2pz vide..

(36) Université Virtuelle Africaine 33. Maintenant il y a une différence parce que chaque carbone se lie seulement à trois autres atomes au lieu de quatre – comme dans le méthane ou l’éthane. Lorsque les atomes de carbone hybrident leurs orbitales externes avant de former les liaisons, cette fois-ci, ils hybrident trois des orbitales au lieu des quatre. Ils utilisent l’électron 2s et deux des électrons 2p, mais laissent l’autre électron 2p inchangé. Les nouvelles orbitales formées se nomment hybrides sp2 parce qu’elles sont créées par une réorganisation entre une orbitale s et deux orbitales p. La forme des orbitales sp2 ressemble aux orbitales sp3 déjà vues dans la liaison du méthane à l’exception qu’elles sont plus courtes et plus grosses. Les trois orbitales hybrides sp2 s’arrangent de manière à être les plus distantes possibles – ce qui VLJQL¿HTXHOHXUVD[HVVRQWjGHVXQVGHVDXWUHVGDQVOHSODQ/¶RUELWDOHS restante est perpendiculaire à ce plan . Les deux atomes de carbone et les quatre atomes d’hydrogène ressembleraient à ceci avant d’être liés ensemble :. Les diverses orbitales atomiques dirigées les unes face aux autres se recouvrent PDLQWHQDQWD¿QGHGRQQHUGHVRUELWDOHVPROpFXODLUHVFKDFXQHFRQWHQDQWXQH paire d’électrons liée. Ce sont des liaisons sigma – comme celles formées par le recouvrement axial de bout en bout des orbitales atomiques, disons, comme dans l’éthane. Les orbitales p sur chaque carbone ne se pointent pas les unes en face des autres et par conséquent, nous allons les mettre de côté pour un moment. Dans le diagramme, les points noirs représentent les noyaux des atomes..

(37) Université Virtuelle Africaine 34. Remarquez comment les orbitales p sont si près qu’elles se recouvrent sur les côtés. Le recouvrement latéral crée aussi une orbitale moléculaire, mais d’un autre genre. Les électrons ne sont pas retenus sur la droite entre les deux noyaux, mais au-dessus et au-dessous du plan de la molécule. Une liaison formée de cette façon se nomme une liaison pi. De façon claire, les liaisons sigma sont montrées en utilisant des traits – chaque trait représentant une paire d’électrons partagés. Les diverses sortes de traits montrent les directions où les liaisons se pointent. Une trait ordinaire représente une liaison sur le plan de l’écran (ou du papier, si vous l’aviez imprimé) : un trait brisé est une liaison s’éloignant de vous tandis qu’un coin montre une liaison se dirigeant vers vous. 0rPHVLODIDoRQGRQWODOLDVRQSLV¶HVWIRUPpHQH¿JXUHSDVGDQVYRWUHSURgramme, il faut que vous sachiez qu’elle existe. La liaison pi domine la chimie de l’éthène. La liaison pi est facile à attaquer – une région de l’espace très négative au-dessus et au-dessous du plan de la molécule. Elle est aussi plutôt en dehors du contrôle du noyau et est donc une liaison plus faible que la liaison sigma joignant deux carbones. Toutes les doubles liaisons (peu importe les atomes qui seront liées) vont consister enune liaison sigma et une liaison pi. L’objet : Une bonne introduction est donnée sur le concept de l’hybridation VS&HOLHQFRQVWLWXHUDLWGHERQQHVFRQQDLVVDQFHVSRXUYRXVD¿QGHYRXVDLGHU à comprendre aussi les liaisons des autres alcènes..

(38) Université Virtuelle Africaine 35. Lien utile #7 TITLE: Bonding in Ethyne (Acetylene)-sp1 hybridisation URL : http:/www./chemguide.co.uk/basicorg/bonding/ethyne.html. Description : Important! L’approche prise dans cette page suit de façon similaire (mais plutôt très facilement) les explications sur les liaisons de l’éthène. À moins que vous ne soyez déjà familiarisé avec ce sujet, vous devriez lire les pages sur l’éthène en premier. Pour comprendre l’éthène, il faut comprendre les orbitales et les liaisons du méthane – désolé, il n’y a pas de raccourcis! Selon le nombre des autres pages auxquelles vous pouvez avoir à vous référer également, retournez ici plus tard en utilisant le bouton arrière (BACK) de votre navigateur ou le menu de déPDUUDJH *2

(39) RXGDQVOH¿FKLHUGHYRVKLVWRULTXHV +,6725<),/(

(40) RXSDUOH PHQXGHODOLDLVRQRUJDQLTXH 2UJDQLF%RQGLQJ0HQXOLHQjOD¿QGHFKDTXH page dans cette section). L’éthyne, C2H2 La vue générale de la liaison de l’éthyne /¶pWK\QHDXQHWULSOHOLDLVRQHQWUHGHX[DWRPHVGHFDUERQH'DQVOD¿JXUH chaque trait représente une paire d’électrons partagés.. Si vous aviez lu les pages au sujet de l’éthène, attendez-vous à ce que l’éthyne soit plus compliqué que cette simple structure le suggère..

(41) Université Virtuelle Africaine 36. Une vue orbitale de la liaison de l’éthyne L’éthyne est créé à partir des atomes d’hydrogène (1s1) et des atomes de carbone (1s22s22px12py1). /HVDWRPHVGHFDUERQHQ¶RQWSDVVXI¿VDPPHQWG¶pOHFWURQVQRQDSSDULpVSRXU former quatre liaisons (1 pour l’hydrogène, et 3 pour l’autre carbone). Donc ils ont besoin de déplacer un des électrons de chaque paire 2s2 dans l’orbitale 2pz vide. Chaque carbone se joint uniquement à deux autres atomes au lieu de quatre (comme dans le méthane ou l’éthane) ou trois (comme dans l’éthène). Lorsque les atomes de carbone hybrident leurs orbitales externes avant de former les liaisons, cette fois-ci, ils hybrident deux des orbitales.. Ils utilisent l’électron 2s et un des électrons 2p, mais laissent les autres électrons 2p inchangés. Les nouvelles orbitales formées se nomment hybrides sp1 (parfois juste hybrides sp) parce qu’elles sont créées par une réorganisation d’une orbitale s et une seule orbitale p.. Ce dont elles ont l’air dans un atome (en utilisant le même code de couleur) est :. Remarquez les deux lobes verts sont deux orbitales hybrides différentes – arrangés le plus loin possible des uns et des autres. Ne les confondez pas avec la forme d’une orbitale p. Les deux atomes de carbone et les deux atomes d’hydrogène ressembleraient à ceci avant d’être joints ensemble :.

(42) Université Virtuelle Africaine 37. Les diverses orbitales atomiques pointées les unes face aux autres fusionnent PDLQWHQDQWD¿QGHGRQQHUGHVRUELWDOHVPROpFXODLUHVFKDFXQHFRQWHQDQWXQH paire d’électrons liés. Ce sont des liaisons sigma – comme celles formées par le recouvrement de bout en bout des orbitales atomiques, comme dans l’éthaQHSDUH[HPSOH/HVOLDLVRQVVLJPDVRQWLQGLTXpHVHQRUDQJHGDQVOD¿JXUH suivante. Les diverses orbitales p (maintenant présentée dans des tons de rouge légèrePHQWGLIIpUHQWVD¿QG¶pYLWHUODFRQIXVLRQ

(43) VRQWDFWXHOOHPHQWDVVH]SUqVTX¶HOOHV se recouvrent sur les côtés.. Le recouvrement latéral entre deux couples d’orbitales p produit deux liaisons pi – chaque liaison similaire à la liaison pi trouvée dans l’éthène par exemple. &HVOLDLVRQVSLVRQWjO¶XQHGHO¶DXWUH±XQHDXGHVVXVHWDXGHVVRXVGHOD molécule et l’autre en avant et en arrière de la molécule. Remarquez les différents tons de rouge pour les deux liaisons pi différentes..

(44) Université Virtuelle Africaine 38. L’objet : La liaison de l’acétylène vous introduit au concept de l’hybridation sp typique pour tous les systèmes de triples liaisons. Ces connaissances vous seront aussi pertinentes pour les autres systèmes d’alcyne. Lien utile #8 Bonding in carbonyl compounds URL : http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bonding/carbonyl.html. Description : Le groupe carbonyle Vue générale de la double liaison carbone-oxygène Lorsque le carbone et l’oxygène contractent une double liaison dans un composé organique, C=O se nomme groupe carbonyle. Le composé le plus simple contenant ce groupe est le méthanal. Nous allons examiner la liaison du méthanal, mais cela s’appliquerait tout aussi à tout autre composé contenant du C=O. Ce qui nous intéresse, c’est la nature de la double liaison du carbone-oxygène et non ce qui lui est attaché..

(45) Université Virtuelle Africaine 39. La double liaison carbone-oxygène du point de vue orbitale L’atome de carbone Comme dans l’éthène ou le benzène, l’atome du carbone se joint à trois autres atomes. Les électrons du carbone se réarrangent et l’activation et l’hybridation donnent des orbitales hybrides sp2. L’activation donne :. /¶K\EULGDWLRQGHO¶RUELWDOHVHWGHX[GHVRUELWDOHVSVLJQL¿HTXHO¶DWRPHGX FDUERQHUHVVHPEOHGRUpQDYDQWjOD¿JXUHGHGURLWH Les trois orbitales hybrides sp2 sont formées et se réorganisent pour être le SOXVORLQSRVVLEOHOHVXQHVGHVDXWUHVVRLWOHXUD[HjOHVXQHVGHVDXWUHV et dans un plan. L’orbitale p restante est perpendiculaire à ce plan.Il se passe exactement la même chose que pour l’éthène ou le benzène. L’atome de l’oxygène La structure électronique de l’oxygène est 1s22s22px22py12pz1. Les électrons 1s sont trop profonds à l’intérieur de l’atome pour être impliqués dans la liaison et donc nous allons désormais les ignorer. L’hybridation se produit dans l’oxygène également. Il est plus facile de le voir en utilisant les cases électroniques.. Cette fois deux des orbitales hybrides sp2 contiennent une paire d’électrons non partagées. À l’aide! Une « paire d’électrons non partagées» est une paire d’électrons au niveau de la liaison n’étant pas utilisée pour se lier à un autre atome..

(46) Université Virtuelle Africaine 40. L’atome du carbone et celui de l’oxygène se lient par la suite autant de la PrPHPDQLqUHTXHIRQWGHX[FDUERQHVGDQVO¶pWKqQH'DQVODSURFKDLQH¿JXUH nous présumons que le carbone va se lier aux deux hydrogènes pour créer du méthanal. - mais il peut aussi se lier à toute autre chose.. Le recouvrement axial entre les orbitales atomiques se pointant l’une vers l’autre produit des liaisons sigma. Remarquez comment les orbitales p se recouvrent latéralement sur les côtés.. Le recouvrement latéral produit une liaison pi. Alors, comme C=C, C=O est fait d’une liaison sigma et d’une liaison pi. (VWFHTXHFHODVLJQL¿HTXHODOLDLVRQHVWH[DFWHPHQWODPrPHTXHFHOOHGH l’éthène? Non! La distribution des électrons dans la liaison pi est fortement déformée vers l’oxygène parce que l’oxygène est beaucoup plus électronégatif que le carbone. À l’aide! Vous pouvez avoir, dans un article séparé, une lecture sur l’origine de l’électronégativité et ses effets en chimie organique.. La déformation de la liaison pi cause des différences majeures dans les réactions des composés contenant les doubles liaisons carbone-oxygène, tel le méthanal, en comparaison avec les composés contenant les doubles liaisons carbone-carbone comme l’éthène..

(47) Université Virtuelle Africaine 41. Note : Vous pouvez lire au sujet de la réaction d’addition ou les réactions d’addition-d’élimination des composés de carbonyle, ailleurs sur ce site. L’objet : Le concept des liaisons des composés carbonylés est important pour comprendre la chimie de tous les systèmes des carbonyles. La nature polaire de la liaison carbone-oxygène est cruciale aux réactions des composés carbonylés. Par conséquent, il est important que ce soit bien maîtrisé. Lien utile #9 TITLE: Understanding chemistry: Alcohols menu URL : http://www.chemguide.co.uk/organicprops/alcoholmenu.html. Description : Le contexte… Une introduction sur l’alcool et ses propriétés physiques. La fabrication de l’alcool… La fabrication de l’alcool à partir des alcènes et la production d’éthanol par la fermentation. /DGpVK\GUDWDWLRQGHO¶DOFRROD¿QGHIDEULTXHUGHVDOFqQHV« Les diverses méthodes en laboratoire pour convertir l’alcool en alcènes. La réaction entre l’alcool et le sodium… Les détails de la réaction et quelques propriétés simples des ions alcoxydes formés..

(48) Université Virtuelle Africaine 42. Remplacer le groupe OH par les atomes d’halogènes… Les réactions entre l’alcool et les halogénures de phosphore (tel que le trichlorure (V) de phosphore) ou l’oxyde de bichlorure de soufre (chlorure de thionyle) et les mélanges comme le bromure de sodium et l'acide sulfurique concentré. Cela inclut de tester le groupe OH en utilisant PCl5. L’oxydation de l’alcool… L’oxydation de l’alcool en utilisant une solution de bichromate de potassium DFLGL¿p 9,

(49) HWVRQXWLOLVDWLRQGDQVODIDEULFDWLRQGHVDOGpK\GHVGHVFpWRQHV et des acides carboxyliques. Utiliser la réaction à titre de test pour déterminer l'alcool primaire, secondaire et tertiaire. La fabrication des esters à partir de l'alcool... 3ULQFLSDOHPHQWODUpDFWLRQHQWUHO DOFRROHWOHVDFLGHVFDUER[\OLTXHVD¿QGHSURduire des esters. Ensemble, un court survol sur la fabrication des esters à partir des réactions entre l'alcool et les chlorures d'acyle ou les anhydrides d’acides. La réaction du triiodométhane (l'iodoforme)... / XWLOLVDWLRQGHFHWWHUpDFWLRQD¿QGHGpWHFWHUODSUpVHQFHGXJURXSH&+&+ (OH) dans l’alcool. Les utilisations de l’alcool… On se concentre sur l’éthanol et le méthanol, mais avec quelques mentions sur le propan-2-ol. L’objet : La chimie de l’alcool est polyvalente comme on l’a vu avec ses réactions. Ces réactions seront abordées dans les liens suivants. La nomenclature, ODFODVVL¿FDWLRQHWOHVSURSULpWpVSK\VLTXHVVRQWGRQQpHVLPPpGLDWHPHQWGDQV le lien suivant : « L’introduction de l’alcool ».

(50) Université Virtuelle Africaine 43. Lien utile #10 TITLE: Introducing alcohols URL : http://www.chemguide.co.uk/organicprops/alcohols/background.html. Description : Cette page explique ce qu’est un alcool et la différence entre l’alcool primaire, secondaire et tertiaire. Elle examine certains détails de ses propriétés physiques les plus simples telles que la solubilité et les points d’ébullition. Les détails sur les réactions chimiques de l’alcool sont décrits dans des des pages séparées. Qu’est-ce qu’un alcool? Exemples L’alcool est un composé dans lequel un atome d’hydrogène ou plus dans un DOFDQHDpWpUHPSODFpSDUXQJURXSH2+¬GHV¿QVGXQLYHDX$EULWDQQLTXH nous allons uniquement examiner les composés contenant un seul groupe -OH. Par exemple :. Note : 6LYRXVQ¶DYLH]SDVFRQ¿DQFHTXDQWjla nomenclature des composés organiques, vous devriez vraiment suivre ce lien avant de continuer. Utiliser le bouton ARRIÈRE (BACK) sur votre navigateur pour retourner à cette page..

(51) Université Virtuelle Africaine 44. Les différentes sortes d’alcool L’alcool se classe en différentes catégories selon la façon dont le groupe -OH est positionné dans la chaîne des atomes de carbone. Il y a certaines différences chimiques entre les divers types d’alcool. L’alcool primaire 'DQVXQDOFRROSULPDLUH

(52) OHFDUERQHWUDQVSRUWDQWOHJURXSH2+HVWXQLquement attaché à un seul groupe alkyle. Note : Un groupe alkyle est un groupe tel que le méthyle, CH3, ou l’éthyle, CH3CH2.. Les groupes alkyles ont généralement le symbole R. Quelques exemples de l’alcool primaire incluent :. Remarquez que ce qui importe c’est de savoir qu’ il y a seulement une liaison à un groupe alkyle du groupe CH2 qui porte le groupe -OH. Il y a une exception à cela. Le méthanol, CH3OH, est considéré comme un alcool primaire même s’il n’y a pas de groupe alkyle attaché au carbone qui porte le groupe –OH. L’alcool secondaire 'DQVXQDOFRROVHFRQGDLUH

(53) OHFDUERQHTXLSRUWHOHJURXSH2+HVWOLp directement à deux groupes alkyles qui peuvent être identiques ou différents Exemples :.

(54) Université Virtuelle Africaine 45. L’alcool tertiaire 'DQVXQDOFRROWHUWLDLUH

(55) l’atome de carbone contenant le groupe -OH est attaché directement à trois groupes alkyles qui peuvent résulter d’un même groupe ou de groupes différents. Exemples :. Les propriétés physiques de l’alcool Les points d’ébullition Le graphique montre les points d’ébullition de certains alcools primaires les plus simples avec au maximum 4 atomes. Ce sont :. Ils sont comparés avec l’alcane équivalent (méthane au butane) avec le même nombre d’atomes de carbone.. Remarquer que : %. Le point d’ébullition d’un alcool est toujours beaucoup plus haut que celui de l’alcane avec le même nombre d’atomes de carbone..

(56) Université Virtuelle Africaine 46. Les points d’ébullition de l’alcool augmentent lorsque le nombre d’atomes de carbone augmente % /HV YDOHXUV GHV SRLQWV G¶pEXOOLWLRQ UHÀqWHQW OHV YDOHXUV GHV DWWUDFWLRQV intermoléculaires. Note : Si vous n’êtes pas satisfait au sujet des forces intermoléculaires (in%. cluant la force de Van der Waals et les liaisons d'hydrogène) vous devriez vraiment suivre ce lien avant de continuer. La prochaine partie vous paraitra incompréhensible si vous n'êtes pas familiarisé avec les diverses sortes de forces intermoléculaires. Utiliser le bouton ARRIÈRE (BACK) sur votre navigateur pour retourner à cette page. La liaison d'hydrogène La liaison d'hydrogène se produit entre molécules où vous avez un atome d'hyGURJqQHDWWDFKpjXQpOpPHQWWUqVpOHFWURQpJDWLIFRPPHOHÀXRUO R[\JqQH ou l’azote. Dans le cas de l’alcool, il y a des liaisons hydrogène créées entre les atomes d’hydrogène légèrement positifs et les paires non partagées des oxygènes dans les autres molécules.. Les atomes d’hydrogène sont légèrement positifs parce que les électrons liés sont attirés par les atomes d’oxygène très électronégatifs. Note : 6LYRXVYRXOH]rWUHSRLQWLOOHX[OD¿JXUHHVWOpJqUHPHQWWURPSHXVH car elle suggère que toutes les paires non partagées des atomes de l’oxygène forment des liaisons hydrogène. Ceci ne peut se produire dans un alcool. En effet, si on prend l’alcool dans son ensemble, le nombre d’atomes d’hydrogène légèrement positifs est seulement la moitié des du nombre de paires non partagées des oxygènes. À tout moment, la moitié des paires non partagées dans tout l’alcool liquide n’aura pas de liaison d’hydrogène parce qu’il n’y a SDVVXI¿VDPPHQWG¶K\GURJqQHOpJqUHPHQWSRVLWLISRXUFLUFXOHUDXWRXUG¶HX[.

(57) Université Virtuelle Africaine 47. 'DQVOD¿JXUHSRXUPRQWUHUO¶DUUDQJHPHQWWULGLPHQVLRQQHOOHVWUDLWVIRUPpV de coins de triangles montrent les liaisons sortant de l’écran ou le papier vers vous. Les liaisons formées de points (autres que les liaisons d’hydrogène) montrent les liaisons retournant vers l’écran ou le papier s’éloignant de vous. Dans les alcanes, les seules forces intermoléculaires sont la force de Van der Waals. Les liaisons hydrogène sont beaucoup plus fortes que celles-ci et par conséquent cela prend plus d'énergie pour séparer les molécules d'alcool que pour séparer les molécules d'alcane. C'est la raison principale pourquoi les points d'ébullition sont plus hauts. Les effets de la force de Van der Waals… … sur les points d'ébullition de l’alcool : Les liaisons hydrogène ne sont pas l'unique force intermoléculaire de l'alcool. Il y a aussi la force de Van der Waals et les interactions dipôle-dipôle. Les liaisons hydrogène et les interactions dipôle-dipôle seront presque les mêmes pour tout alcool, mais les forces d'attraction vont augmenter à mesure que l'alcool grossit. Ces liaisons deviennent plus fortes à mesure que les molécules deviennent plus longues et ont davantage d'électrons. Cela augmente la grosseur des dipôles temporaires s'y créant. C'est pourquoi les points d'ébullition augmentent au fur et à mesure que le nombre des atomes de carbone dans les chaînes augmente. Cela prend plus d'énergie pour combattre les forces d'attraction et donc les points d'ébullition s'élèvent. ... sur la comparaison entre les alcanes et l'alcool : Même s'il n'y avait aucune liaison hydrogène ni d'interactions dipôle-dipôle, le point d'ébullition de l'alcool serait plus élevé que celui correspondant à l'alcane avec le même nombre d'atomes de carbone. Comparez l'éthane et l'éthanol :. L’éthanol est une molécule plus longue et l’oxygène apporte 8 électrons supplémentaires. L’oxygène et les électrons vont tous deux augmenter la dimension de la force d’attraction de Van der Waals et aussi le point d’ébullition. 6LYRXVIDLVLH]XQHFRPSDUDLVRQMXVWHD¿QGHPRQWUHUO¶HIIHWGHODOLDLVRQ hydrogène sur le point d’ébullition, ce serait mieux de comparer l’éthanol au propane au lieu de l’éthane. La longueur serait alors à peu près la même et le nombre d’électrons est exactement le même..