Chimie organique: les alcanes, alcènes et alcynes; composés aromatiques
pKa de la liaison HC=-CH (=triple liaison)
25
Tension de chevauchement de 2 H
4 kJ/mol
Quelle hybridation des carbones qui forment les triples liaisons?
sp
Configuration d'un atome de C avec 3 orbitales sp2 et 1 p ?
trigonale plantaire entre les 3 sp2, l'orbitale p est perpendiculaire
Configuration d'un atome de C avec 4 orbitales sp3?
tétraèdre centré sur l'atome de C
Qu'est ce qui forme les orbitales sp2?
1 orbitale S et 2 orbitales P
Qu'est ce qui forme les orbitales sp3?
1 orbitale S et 3 orbitales P
Qu'est ce qui forme un orbitale sp?
1 orbitale s et 1 orbitale p
Synthèse des alcynes procédé en chauffant
1) chauffage d'un mélange de coke et de chaux => carbure de calcium et monoxyde de carbone 2) traitement du carbure de calcium avec de l'eau => acétylène et hydroxyde de calcium
Substitution nucléophile du deuxième ordre: profil énergétique et étapes
1) dissociation hétérolytique pour former un carbocation métastable et un anion 2) Réaction entre le carbocation et le nucléophile qui peut enfin l'attaquer
Substitution nucléophile du premier ordre: profil énergétique et étapes.
1) le nucléophile attaque le dérivé halogéné (électrophile) => Formation d'un complexe activé qui correspond à l'état de transition. 2) Ejection du halogène
Tension de chevauchement H3C-CH3
12 kJ/mol
Longueur de la liaison triple C=_C
120 pm
Longueur de la liaison C=C
134 pm (=1,34 A)
Longeur de la liaison entre 2 carbones du benzène (avec liaison de résonance)
139 pm
Longueur de la liaison C-C
154 pm
Energie de la liaison C-C
340kJ/mol = 85 kcal/mol
pKa de la liaison H2C=CH2
44
pKa de la liaison H3C-CH3
50
Tension de chevauchement H-CH3
6 kJ/mol
Groupe aliphatique: nom et abréviation
Alkyle R
groupe aromatique: nom et abréviation
Ar pour Aryle
Particularité du cyclohexane
C'est la molécule cyclique la plus courante + elle peut prendre une conformation "chaise" avec laquelle tous les angles C-C-C sont de 109,5° = très stable!
éthane structure et formule
C2H6
Propane structure et formule
C3H8
Groupe phényle
C6H5-
Groupe benzyle
C6H5CH2-
méthane structure
CH4
Exemples de nucléophiles (5)
Carboanions, halogènes, bases de Lewis, aromates, alcènes
Exemples de particules électrophiles (6)
Carbocations, atomes polarisés + dans une molécule, H+, Halogènes, bases de Lewis et éléments avec des liaisons carbonyles = Prennent les électrons
Définition d'un carbocation primaire
Carbone positif qui porte 1 reste autre que H
Définition d'un carbocation secondaire
Carbone positif qui porte 2 restes autres que H
Définition d'un carbocation tertiaire
Carbone positif qui porte 3 restes autres que H
Formule générale des alcènes
CnH2n
Formule générale des alcanes
CnH2n+2
Formule générale des alcynes
CnH2n-2
Formule générale des cycloalcanes
Comme les alcènes: CnH2n
Isomères structuraux définition
Composés ayant la même formule chimique mais ayant un arrangement structural différent.
Comment on appelle une réaction d'élimination avec intermédiaire?
E1
Comment on appelle une réaction d'élimination sans intermédiaire?
E2
Comment varie l'acidité d'une liaison?
En fonction de l'hybridation du carbone lié: s'il y a un grand % d'orbitales s alors la liaison est plus acide. (par exemple pour alcyne on a des hybridations sp, donc ça fait 50% de s; c'est plus acide que pour les alcènes qui ont sp2 donc un % de 33,33% s)
Isomérie de l'éthane selon la projection de Newman
Il faut regarder la molécule le long de l'axe C-C et comparer la position des H les plus profonds. H les uns sur les autres: conformation épileptique H décalés: conformation gauche
Qu'est ce qui rend les molécules aromatiques très stables?
La résonance des électrons délocalisés (car ça rend la molécule basse en énergie)
Stéréoisomérie définition
La stéréoisomérie traite des molécules dont les atomes sont liés les uns aux autres dans le même ordre mais diffèrent par leur disposition dans l'espace
Qui sont des composés aromatiques ?
Le benzène et ses dérivés
Que nous donne l'Oktanzahl?
Le pourcentage d'alcanes ramifiés dans l'essence.
Formule générale de la combustion des alcanes
Les alcanes sont utilisés comme combustibles
xylène structure
Les groupes méthyle peuvent être sur différentes positions (o,p ou m)
Différence entre isomère conformationnels et isomères de configuration
Les isomères de configuration ne peuvent pas tourner autour des axes C-C et ne sont donc pas interconversibles par rotation
Différence alcanes linéaires et ramifiés dans l'essence
Les linéaires forment des radicaux instables qui réagissent et abîment le moteur. Les ramifiés forment des radicaux stables.
Quels sont les solvants qui favorisent les réactions SN1? Et les SN2?
Les solvants protiques (libèrent des H+) et polaires vont favoriser des SN1 Les solvants polaires et aprotiques vont favoriser les SN2
Règle de Markovnikov
Lors d'une addition d'un alcène et d'un réactif dissymétrique, la partie électropositive du réactif se fie sur le carbone de la double liaison qui est lié au plus grand nombre d'hydrogènes
Manière la plus simple de former un carbocation?
Par rupture hétérolytique (l'un des deux fragment emmène avec lui la paire d'électrons) entre un carbone et un élément plus électronégatif.
Définition nucléophile
Partenaire de réaction qui donne une paire d'électrons pour la réaction (=création d'une nouvelle liaison) -Souvent chargé - ou polarisé - Avec au moins une paire d'électrons libres =donne les électrons
Energie des différents isomères du n-butane
Pour l'énergie entre gauche et éliptique (petite énergie) Fromm avait donné 14,6 kJ/mol
Pourquoi les cycles se plissent?
Pour pouvoir prendre des angles proches des angles parfaits que leur demandent leurs hybridations
Profil énergétique de synthétisation des alcènes par élimination d'eau avec étape intermédiaire
Première montagne: dissociation en anion et carbocation L'état intermédiaire est un carbocation relativement stable. Deuxième montagne: protonisation
Nomenclature des aromatique selon la position
S'il y a deux substituant sur l'arène, il existe 3 structures isomères possibles que l'on distingue avec les préfixes ortho; méta, et para,- S'il y a plus de 2 substituants, il faut numéroter les carbones de l'arène en commençant par celui qui donne son nom (celui du haut en général)
Enthalpie de réaction pour séparer deux alcanes: rupture hétérolytique
Séparation du chloro-diméthyl butane en carbocation et chlorure
Enthalpie de réaction pour séparer deux alcanes: rupture homolytique
Séparation entre H3C-CH3 = 360 kJ/mol
Que sont les composés aliphatiques?
Tous les composés organiques à l'exception des aromatiques
2 alcynes naturels fréquents
Tremonine Capilline
Que forme une molécule gauche par élimination d'eau ?
Une molécule cis C'est peu courant car les produits gauches étant instables, ils sont relativement rares.
Que forme une molécule anti par élimination d'eau?
Une molécule trans
isomérie cis-trans principe
définit la position des groupements les uns par rapport aux autres: - S'ils sont du même côté du cycle c'est un isomère cis - S'ils sont du côté opposé du cycle c'est un isomère trans
Configuration d'un atome avec 2 orbitales sp?
elles s'allient à 180 degrés dans l'axe C-C
n-butane éclipsé
en partie éclipsé ici. Serait complètement éclipsé si les groupement CH3 étaient côté-à-côte
énergie de la liaison C=C
environ 600kJ/mol
Combustion des alcanes est...
exothermique
Isomères du pentane
i-pentante= 2-méthyl-butan Néopentane= t-pentane= tétra-méthyl-méthane
Evolution de la stabilité des carbocations
la stabilité augmente de 60 kJ/mol par groupement méthyle ajouté
Electrophilie définition
masse abstraite de la capacité quant des particules électrophiles à réagir avec des molécules très électronégatives.
Isomérie de structure définition
molécules qui ont la même formule mais une configuration dans l'espace différente
Moyen de synthétisation des alcènes
par élimination d'eau sur un alcool