Chapitre 7: les alcools - Physique-Chimie Terminale D | DigiClass
User Picture
Vous

les alcools

I.  Présentation des alcools et des polyols

A.  Définition des alcools

Un alcool est un composé organique possédant un groupe hydroxyle OH lié à un atome de carbone tétraédrique.

B.  Formule générale

La formule générale des alcools est R-OH.

Si l’alcool est saturé alors :

  • R : radical alkyle R = CnH2n+1
  • Formule générale : CnH2n+1 – OH ou CnH 2n+2O

n est le nombre d’atomes de carbone.

Exercice

Déterminer la formule brute d’un alcool saturé de masse molaire M = 74g/mol. On donne C=12 ; H=1 ; O = 16.

C.  Nomenclature

Le nom d’un alcool s’obtient en remplaçant le ‘’e’’ final de l’alcane correspondant par la terminaison ‘’ol’’ précédé s’il y a lieu de l’indice de position du groupe hydroxyle. Le numéro de cet indice doit être le plus petit possible.

Exemple :

CH3-CH2-CH2OH                    CH3-CH2-OH

CH3-CH2-CH2OH                    CH3-CHOH-CH3

CH3-CH2-CH2-CHOH              CH3-CH-CH2OH-CH3

 

Les polyols ou polyalcools sont des composés qui comportent dans leurs molécules plusieurs fonctions alcools

Exemples :

CH2-OH                                                   CH2-OH

CH2-OH                                                   CH-OH

                                                                 CH2-OH

ethan -1,2-diol (glycol)                      propane -1,2,3-triol (glycérol)

 

E.  Trois classes d’alcools

Classe

Carbonne fonctionnel

Structure

Formule générale

groupe fonctionnel

Alcool primaire

Est lié à un seul atome de carbone

 

R-CH2OH

-CH2OH

Alcool secondaire

Est lié à deux atomes de carbone

 

R1-CHOH-R2

-CHOH-

 

Alcool tertiaire

Est lié à trois atomes de carbone

 

 

 

Exercice

 Donner les formules semi-développées, les noms et la classe de tous les alcools de formules brutes

  1. C3H8O
  2. C4H10O

II.  Préparation des alcools à partir des alcènes

Par hydratation, un alcène peut donner un alcool ou des alcools. Cette équation est plus souvent catalysée par l’acide sulfurique

  • Equation-bilan

$C_nH_{2n}+H_2O \longrightarrow C_nH_{2n+2}O$

  • Si l’alcène est symétrique on obtient qu’un seul alcool.

Exemple :

 

 

  • Si l’alcène est dissymétrique, on obtient 2 alcools

L’alcool majoritaire appartient à la classe la plus élevée et obéit à la règle de Markonikov.

Exemple :

Exercice

Par hydratation de 2,8g d’un alcène A, on obtient 3,7g d’un composé B.

  1. A quelle famille des composés organiques appartient B ?
  2. Ecrire l’équation-bilan de la réaction.
  3. Déterminer la famille brute de B ainsi que celle de A

III.  Quelques réactions chimiques des alcools

A.  Les oxydants

1.  Oxydation dégradante ou combustion compète

La combustion complète détruit le squelette carboné et conduit à la formation du CO2 et de l’eau.

  • L’alcool est sous la forme CxHyO

$CxHyO + (x + \frac{y}{4} - \frac{1}{2})O_{2} → xCO_{2} + \frac{y}{2} H_{2}O$

  • Si l’alcool est sous la forme $CnH_{2n+2}O$

$CnH_{2n+2}O + \frac{3n}{2} → nCO_{2} + (n+1) H_{2}O$

2.  Oxydation ménagee

L’oxydation ménagée concerne le squelette carboné.

Par oxydation ménagée :

  • L’alcool primaire donne l’aldéhyde si l’oxydant est en défaut. On obtient l’acide carboxylique si l’oxydant est en excès.
  • L’alcool secondaire donne la cétone peu importe la quantité d’oxydant.
  • L’alcool tertiaire ne donne rien. Pas de réaction.

Le plus souvent, les oxydants ménagés ont lieu en solution aqueuse. Les ions permangonate $MnO^{-}_{4}$ et les ions $CrO^{2-}_{7}$sont utilisés comme oxydant en solution aqueuse.

  • En milieu acide, les ions $MnO^{-}_{4}$ de couleur violette sont réduits en ion manganèse $Mn^{2+}$ incolore selon la demi-équation

$MnO^{-}_{4} + 8H_{3}O^{+} + 5e- → Mn^{2+} + 12H_{2}O$

  • En milieu acide, les ions $Cr_{2}O^{-2}_{7}$ de couleur orangée sont réduits en ions $Cr^{3+}$ de couleur verte selon la demi-équation :

$Cr_{2}O^{-2}_{7} + 14H_{3}O^{+} + 6e- → 2Cr^{3+} + 21H_{2}O$

B.  Réaction de déshydratation : cas de l’éthanol.

La Déshydratation se fait par chauffage en présence d’un catalyseur de l’alumine $Al_{2}O_{3}$

  • Vers 450°C, la déshydration est intramoléculaire. On élimine une molécule d’eau de l’éthanol et on obtient l’éthylène.

  • Vers 250°C, la déshydratation est intermoléculaire. On élimine une molécule d’eau entre deux molécules d’éthanol et on obtient l’oxyde de diéthyle.

C.  Réaction avec sodium

C’est une réaction d’oxydo-réduction.

On obtient l’ion alcoolate et du dihydrogène qui se dégage :

R – OH + Na → R – O- + Na+ + ½ H2

L’ion alcoolate (R-O-) est une base forte la réaction avec l’eau donne l’alcool.

R-O- +H2O → R – OH + OH-

Cette réaction est totale

D.  Réaction avec l’acide phosphorique

On obtient un phosphate d’alkyle

E.  Réaction avec l’acide nitrique

- cas d’un mono-alcool : on obtient un initial d’alkyle.

R – OH + HNO3 → R – O NO2 + H2O

                                Nitrate d’alkyle.

  • Cas de polyalcools
    • Avec le glycol : on obtient le dénitrate de glycol.

 

    • Avec le glycérol : on obtient le dénitrate de glycérol