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142 LIVRE DU PROFESSEUR © É

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A. Le programme

Notions et contenus Compétences attendues

Nanochimie.

Synthèse ou hémisynthèse de molécules complexes, biologiquement actives.

Alcools, aldéhydes, cétones : nomenclature, oxydations. Obtention d’une cétone ; rendement d’une synthèse.

Recueillir et exploiter des informations sur un aspect de la nanochimie (nanotubes de carbone, nanomédicaments, nanoparticules métalliques, etc.).

Recueillir et exploiter des informations sur une synthèse d’une molécule biologiquement active en identifi ant les groupes caractéristiques.

Nommer des alcools, aldéhydes et acides carboxyliques. Reconnaître la classe d’un alcool. Écrire l’équation de la réaction d’oxydation d’un alcool et d’un aldéhyde.

Pratiquer une démarche expérimentale pour : – oxyder un alcool ou un aldéhyde ; – mettre en évidence par des tests caractéristiques ou une CCM un ou des produits issus de l’oxydation d’un alcool ; – déterminer la valeur du rendement d’une synthèse. Réaliser une extraction par solvant, un chauffage à refl ux, une fi ltration sous vide, une CCM, une distillation en justifi ant du choix du matériel à utiliser. Argumenter à propos d’une synthèse en utilisant des données physico-chimiques et de sécurité.

Commentaires ✔

Ce chapitre fait écho à la partie du programme de Seconde consacrée à la chimie des médi-caments. L’enseignement consistait alors en la présentation de quelques groupes caractéristi-ques, puis en une initiation à la synthèse de principes actifs. Ici l’étude de la synthèse prend une place plus importante, qui sera encore approfondie en Terminale S. Il faut ainsi voir ce chapitre comme une préparation à la chimie organique de Terminale S.

Chapitre 15

SYNTHÈSE DE MOLÉCULESCOMPLEXES

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15. SYNTHÈSE DE MOLÉCULES COMPLEXES 143© É

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B. La démarche adoptée dans le manuel

Ce chapitre, très dense, approfondit les notions de synthèse organique abordées en classe de seconde, à la fois du point de vue théorique (avec l’introduction de la notion de rendement, en particulier, et la présentation des trois nouvelles familles de composés) et du point de vue expérimental.

Le vaste champ d’application de la chimie de synthèse est ici illustré par deux domaines porteurs, où la recherche est extrêmement active : la chimie pharmaceutique (abordée par le biais des molécules biologiquement actives, dans la continuité du programme de seconde) et la nanochimie. Ce sont surtout les propriétés catalytiques des nanoparticules qui sont abordées.

C. Commentaires sur les documents proposés

Évaluer les acquis de seconde � p. 298

Cette évaluation diagnostique remobilise le vocabulaire lié à la préparation des médica-ments − branche de la chimie qui constitue le fi l conducteur de ce chapitre. Les élèves doi-vent ensuite reconnaître un groupe caractéristique dans une molécule représentée en modèle moléculaire.

Réponses aux questions ✔

– Le principe actif du médicament est l’espèce chimique qui assure l’effet thérapeutique recherché.

– Le recours à un solvant permet aux chimistes de les extraire de leur milieu naturel.

– La molécule de paracétamol comporte un groupe hydroxyle et un groupe carbonyle.

Interpréter une expérience � p. 298

Cette expérience, réalisable par les élèves, illustre le fait que deux alcools n’ont pas forcé-ment les mêmes propriétés chimiques. Ce constat est plus général : la présence d’un groupe caractéristique dans une molécule est important, mais sa place dans la molécule l’est tout autant. Il faut donc dépasser la simple question : « Tous les alcools ont-ils les mêmes propriétés chimiques ? », et chercher à comprendre la cause de cette différence. Le lien entre structure et propriétés des molécules étant un véritable leitmotiv du programme de Première S, les élèves doivent être familiers de ce genre d’analyse.

Interprétation attendue ✔

Le butan-1-ol et le butan-2-ol n’ont pas la même couleur en présence de dischromate de potassium, malgré le fait que les deux espèces subissent une oxydation. Le butanal, produit de l’oxydation du butan-1-ol (alcool primaire), réagit ensuite avec la liqueur de Fehling : un préci-pité rouge orangé apparaît dans le tube. Ce test est négatif dans le second tube, car la butanone formée par oxydation du butan-2-ol (alcool secondaire) ne réagit pas avec la liqueur de Fehling (spécifi que aux aldéhydes).

Un chauffage au bec bunsen de quelques minutes est nécessaire pour obtenir de bons résultats.

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Activité 1 � p. 300

Afi n d’aborder la chimie de synthèse avec l’angle du programme de Première, tout en res-tant accessible au maximum, nous avons décidé de revenir sur une synthèse que les élèves connaissent et ont probablement réalisée en classe de Seconde, celle de l’aspirine − en l’appro-fondissant. En effet, cette activité propose une première approche des nanoparticules, à travers l’exemple des nanocatalyseurs. Une des propriétés intéressantes des nanoparticules est ainsi mise en avant : leur grande réactivité, due à une surface spécifi que importante ou, selon l’ex-plication fournie dans l’activité, à la présence de pores surfaciques, dans lesquels vont se loger les réactifs, ainsi « forcés » à réagir entre eux.


Le repérage des groupes hydroxyle et carbonyle de la molécule d’acide salicylique (dans la par-tie A) est l’occasion d’introduire le groupe carboxyle, en précisant que sa réactivité est propre.

1. Une molécule biologiquement active est une molécule qui interagit avec l’organisme.

2. L’acide salicylique comporte un groupe hydroxyle, et un groupe carboxyle. L’anhydride acéti-que comporte deux groupes carbonyles. L’aspirine comporte un groupe carbonyle et un groupe carboxyle. L’acide acétique comporte un groupe carboxyle. Remarque : il est important que les élèves comprennent qu’il ne faut pas repérer un groupe carbonyle et un groupe alcool dans le groupe carboxyle.

3. Le groupe hydroxyle de l’acide salicylique est modifi é, ainsi que l’un des groupes carbonyle de l’anhydride acétique.

4. Les transformations chimiques peuvent être lentes. Pour répondre, par exemple, à des contraintes économiques, des catalyseurs sont ajoutés dans le milieu réactionnel pour aug-menter la vitesse de réaction.

5. D’après le document, une nanoparticule est une particule de taille nanométrique, soit de l’ordre de plusieurs nanomètres.

6. On trouvera les douze principes de la chimie verte au format PDF sur le site du CNRS : www.cnrs.fr/inc/recherche/programmes/devptdurable/devptdurable.htm.Les principes 3 (utilisation de produits peu ou pas toxiques), 5 (recherche d’alternatives aux solvants polluants) et 9 (utilisation de procédés catalytiques) sont ici respectés : pour un rende-ment identique, les conditions de manipulations sont plus douces (températures de manipula-tion plus basses) et la réaction peut se dérouler sans solvant.

7. Le compte-rendu du débat public sur les nanotechnologies qui s’est déroulé entre le 15 octobre 2009 et le 24 février 2010 pointe plusieurs dangers potentiels. Premièrement, les nanoparticules pénètrent très facilement à travers la peau ou dans les voies respiratoires du fait de leur petite taille. En outre, leurs dimensions et leur composition (métal par exemple) les rendent diffi ciles à éliminer par le corps humain ; par exemple, les macrophages, ne peuvent effectuer la phagocytose convenablement sur de telles particules. Leur forte réactivité peut aussi entraîner des réactions indésirables au sein de l’organisme, mettant en danger la santé de l’individu (toxicité).

8. Il est possible d’évoquer par exemple : la rapidité des réactions, la sélectivité et l’effi cacité de ces catalyseurs, la simplicité avec laquelle elles peuvent être retirées du milieu réactionnel.


L’objectif de cette activité est double : apprendre à nommer des molécules comme les alcools ou les dérivés carbonylés et connaître les produits d’oxydation des alcools.

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1. La longueur de la chaîne carbonée principale donne le préfi xe du nom (pentan-). La termi-naison en -ol précédée du numéro 1 permet de situer le groupe hydroxyle sur la chaîne. Enfi n, l’indication « 3-méthyl » donne la position et la nature des groupements greffés sur la chaîne principale.

2. L’alcool D est le 3-méthylbutan-1-ol et le B est le 2-méthylbutan-2-ol.

3. L’alcool C est le 3-méthylbutan-2-ol.

4. Les alcools A et D forment un premier groupe (deux produits d’oxydation, de même type), l’alcool B et l’alcool C forment deux groupes distincts.

5. A et D sont des alcools primaires, le groupe hydroxyle étant fi xé sur un atome de carbone lui-même lié à un seul autre atome de carbone. De la même manière, l’alcool B est un alcool tertiaire et l’alcool C est un alcool secondaire.

6.

H3C

H2C

CH2

CHC

CH3

O

H

12

34

5

2-méthylpentanal

H3C

H2C

CH2

CHC

CH3

O

OH

12

34

5

Acide 2-méthylpentanoïque

7. Les produits obtenus sont le 3-méthylbutanal et l’acide 3-méthylbutanoïque.

8. Produit d’oxydation de l’alcool C : 3-méthylbutyan-2-one.

9. Les alcools primaires sont oxydés en aldéhydes puis en acides carboxyliques ; les alcools secondaires sont oxydés en cétones ; les alcools tertiaires ne subissent pas d’oxydation.


Cette activité expérimentale, réalisable sur une séance de 2 h (ou 1 h 30 si l’on n’effectue pas les caractérisations des produits de synthèse), propose de synthétiser un aldéhyde. Le pro-tocole est conçu de sorte que l’aldéhyde soit distillé, c’est-à-dire extrait du milieu réactionnel au fur et à mesure de sa synthèse, ce qui est un moyen d’éviter la formation de l’acide carboxyli-que. En effet, lors des oxydations d’alcools primaires, même en défaut d’oxydant, si l’on ne pro-cède pas à cette extraction à fl ux tendu, une partie de l’aldéhyde formé est toujours oxydée.

La caractérisation du produit formé à l’aide de tests caractéristiques ainsi que le calcul du rendement complètent cette synthèse expérimentale.

Remarque concernant la manipulationIl paraît ici intéressant d’insister sur l’originalité de cette distillation continue de l’aldéhyde

(élimination d’un produit de réaction), qui présente le double avantage de faciliter la récupéra-tion du produit et de déplacer l’équilibre en minimisant la formation d’acide. D’après les don-nées, les premières vapeurs dégagées devraient avoir une température d’environ 70 °C, mais, en pratique, elles se situent plutôt autour de 80 °C.


1. Lorsque la température des vapeurs approche des 68 °C, le butanal est distillé (cf. données).

2. Comme le butanal est extrait au fur et à mesure du milieu réactionnel, il ne reste pas suffi sam-ment longtemps dans le milieu pour être oxydé à son tour en acide butanoïque.

3. La densité du butanal (0,82) est inférieure à celle de l’eau : la phase organique se trouve donc être la phase supérieure dans l’ampoule à décanter.

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4. Pour éviter de perdre trop de butanal, qui est en partie soluble dans l’eau, on ajoute du chlo-rure de sodium (relargage) et on abaisse la température de l’eau afi n de diminuer sa solubilité.

5. L’ajout de sulfate de magnésium anhydre permet de retirer les dernières traces d’eau pré-sentes. Le produit organique ainsi récupéré est sec. La présence d’eau fausserait la valeur de la masse de butanal obtenue, et donc du rendement, par excès.

6. a. Le test à la 2,4-DNPH sert à mettre en évidence les aldéhydes et les cétones, donc les déri-vés carbonylés.b. Le test à la liqueur de Fehling et le réactif de Tollens permettent de différencier un aldéhyde d’une cétone, car seuls les aldéhydes réagissent positivement à ces tests.

7. a. Le test à la 2,4-DNPH prouve la présence d’un groupe carbonyle et les résultats des deux autres tests confi rment que la molécule est un aldéhyde. Le produit obtenu semble donc être le bon. b. Les tests utilisés ne permettent pas de savoir si de l’acide butanoïque est récupéré ou non, étant donné que ce ne sont pas des tests spécifi ques des acides : il n’est donc pas possible de conclure quant à la pureté du produit obtenu.

8. a. Les demi-équations électroniques mises en jeu dans la synthèse sont : ClO− +2 H+ + 2 e− → Cl− + H2OC3H7CH2OH → C3H7CHO + 2 H+ + 2 e−

b. L’équation de la réaction est alors : C3H7CH2OH + ClO− → C3H7CHO + Cl− + H2O.

9. a. Butan-1-ol (C4H10O) : M = 4 × MC + 10 × MH + MO = 74 g · mol−1

Butanal (C4H8O) : M = 4 × MC + 8 × MH + MO = 72 g · mol−1

b. On introduit initialement 12 mL de butan-1-ol, de densité 0,81, de masse molaire 74 g · mol−1.La quantité de matière correspondante est alors :

.

c. D’après l’équation de réaction, nf(butanal) = ni(butan-1-ol) = 0,13 mol.d. On peut alors espérer obtenir mbutanal = nf(butanal) · Mbutanal = 0,13 × 72 = 9,36 g.

10. La masse effectivement obtenue est de 8,0 g, le rendement est : r = 8,0 / 9,36 = 85 %. Ce rendement est très correct, mais est légèrement surestimé, car il ne tient pas compte de la pureté réelle du produit.

11. Un montage à refl ux ou un montage de distillation conviennent pour ce type de synthèse.

12. Le test à la liqueur de Fehling et celui au réactif de Tollens sont spécifi ques des aldéhydes. Le test à la DNPH est positif en présence d’un aldéhyde, mais n’est pas caractéristique car il est positif aussi en présence de cétones.

D. Réponses aux exercices p. 308

Les réponses aux exercices qui ne fi gurent pas ici sont à la fi n du manuel, p. 352.

n

i(butan-1-ol) =

Vdρeau

M =

1,2⋅10−3 × 0,81×1000

74 = 0,13 mol

4 L’acétone possède un groupe carbonyle et l’éthanol possède un groupe hydroxyle.

5 Cette molécule possède un groupe hydroxyle et deux groupes carbonyle.Les élèves peuvent répondre 3 groupes hydroxyle et 4 groupes carbonyle s’ils ne reconnaissent pas les groupes carboxyle.

6 1. Les nanocornets représentés ici ont des diamètres compris entre 60 et 100 nm environ. Les objets d’une telle taille sont dits nanométriques : il est alors possible de parler de nanotechnologie.

2. Le dihydrogène est utilisé dans les piles à combustible (chapitre 14 p. 278).

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7 1. Le rendement est le rapport entre la masse de produit obtenu lors d’une syn-thèse et la masse maximale que l’on pouvait obtenir : r = mexp/mthéo.

2. r = 3,2 / 6 = 0,5333 soit 53,3 %.

3. 60 % = mexp/6, soit mexp = 6 × 60 % = 3,6 g.

8 r = 5,9 / 7 = 84 %.

9 Les molécules a, b et d comportent un groupe carbonyle alors que la molécule c comporte un groupe hydroxyle.

14 Butan-2-ol, 3-méthylpentan-2-ol, butan-2-one (ou butanone).

15 a. Propan-2-ol, alcool secondaire. b. 2-méthylpentan-2-ol, alcool tertiaire. c. Octan-1-ol, alcool primaire.

16 a. 2-méthylpropan-2-ol ; b. butanone ; c. 2-méthylbutanal.

17 La vitamine C possède 1 groupe carbo-nyle et 4 groupes hydroxyle : un lui confère les propriétés d’un alcool primaire et un autre celles d’un alcool secondaire.La vitamine B11 possède un groupe carbonyle et un groupe hydroxyle, ce dernier lui donnant les propriétés d’un alcool secondaire.

18

H3C

H2C

CHCH

CHCH3

OH

OH

CH3

HC

CH2

H2C

CH

O

O

H3CC

CCH3

O

O

H3CC

H2C

CCH3

O O

20 1. Cette molécule comporte une chaîne principale à 7 atomes de carbone (heptan-). 2. a. C’est une cétone, car sa terminaison comporte le suffi xe -one.b. Il faut placer un groupe carbonyle, en posi-tion 3.

3. L’autre groupe présent est un méthyle, placé en position 2.

4. 2-méthylheptan-3-one :

H3CCH

C

H2C

CH2

H2C

CH3

CH3

O1

23

45

67

5. Propan-1-ol :

H3C

H2C

CH2

OH

12

3

Pentanal :

H2C

C

O

12

3 HCH2

H2C

H3C 45

Propanone :

H3CC

O

12

3CH3

24 1. Butan-1-ol : CH3–CH2–CH2–CH2OH.

Butanal : CH3–CH2–CH2–CHO.

2. a. CH3–CH2–CH2–CH2OH

→ CH3–CH2–CH2–CHO + 2 H+ + 2 e− (oxydation).

b. MnO4− + 8 H+ + 5 e−

→ Mn2+ + 4 H2O (réduction).

3. 5 CH3–CH2–CH2–CH2OH + 2 MnO4− + 6 H+

→ 5 CH3–CH2–CH2–CHO + 2 Mn2+ + 8 H2O.

4. Le test au réactif de Tollens, à la liqueur de

Fehling ou avec la 2,4-DNPH réagiront positi-

vement en présence de butanal.

25 1. A : alcool tertiaire, 2-méthylpropan-2-ol.

B : alcool primaire, éthanol. C : alcool secon-

daire, propan-2-ol. D : alcool secondaire.

2. A : pas de produits d’oxydation ; B : 2 et 3 ;

C : 4 et D : 1.

3. 2 : acide éthanoïque (acétique) ; 3 : éthanal ;

4 : propanone.

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31 1. Le ou les principes actifs du médica-ment.

2. Deux groupes hydroxyle lui donnent des propriétés d’alcool primaire (en bout de chaîne) et 4 autres groupes celles d’alcool secondaire.

3. Les deux groupes en bout de chaîne don-neront des propriétés d’aldéhyde après oxy-dation, les 4 autres donneront des propriétés de cétone.

32 1. a. nacide = macide/M1 = 15/104,1 = 0,14 mol.nalcool = malcool/M2 = Valcool · ρeau · d/M2 = 60 · 10−3 × 1000 × 0,79 / 46,1 = 1,0 mol.b. D’après l’équation de réaction, on compare nacide/1 et nalcool/2 : nacide/1 = 0,14 mol et nalcool/2 = 0,50 mol. Donc nacide/1 < nalcool/2, le réactif limitant est l’acide.La quantité de malonate de diéthyle formée est donc ndiester = nacide : on peut produire 0,14 mol de diester.

2. La masse théorique de malonate de dié-thyle que l’on peut obtenir est :m = ndiesterM3 = 0,14 × 160,2 = 22 g.Le rendement de la réaction se calcule par : r = mexp./mthéo.= 14,4/22 = 0,65 soit 65 %.

33 1. 84 % pour le premier agrégat de 38 atomes, 46,4 % pour celui de 586 et 12,54 % pour celui de 46929.

2. Les petits agrégats sont les plus intéres-sants : pour un même nombre d’atomes au total, le nombre d’atomes de surface est plus grand, et donc la réactivité est meilleure.

3. Pour une effi cacité comparable aux cata-lyseurs usuels, des quantités encore plus faibles donneraient le même résultat.

34 1. « J’extrais cette suie par de l’eau. Je mélange le tout et je le filtre. Maintenant, j’ajoute au fi ltrat cette solution de dichromate de potassium et d’acide sulfurique. Quelle belle couleur orange, n’est-ce-pas, inspecteur ? Je dis-tille maintenant une partie de cette solution. »Pendant la distillation, Watson remarque : « Bizarrement, j’ai senti une odeur de produit de conservation, comme dans les laboratoires

26 1.

H3C

H2C

CHCH3

OH et

H3C

H2C

CCH3

O

2. C2H5–CH(OH)–CH3 → C2H5–CO–CH3 + 2 H+ + 2 e−.

3. Cr2O72− + 14 H+ + 6 e− → 2 Cr3+ + 7 H2O.

4. Cr2O72− + 3 C2H5–CH(OH)–CH3 + 8 H+ → 2 Cr3+ + 3 C2H5–CO–CH3 + 7 H2O.

27 1. Lors de la combustion de l’éthanol dans l’air, il y a formation de CO2 et H2O.

2. Le produit intermédiaire formé est l’étha-nal, de formule CH3CHO.

3. a. Couple HClO/Cl2 : 2 HClO + 2 H+ + 2 e− → Cl2 + 2 H2O.Couple CH3CHO/CH3CH2OH : CH3CH2OH → CH3CHO + 2 H+ + 2 e−.Couple CH3COOH/CH3CHO : CH3CHO + H2O → CH3COOH + 2 H+ + 2 e−.b. Oxydation de l’éthanol en éthanal : 2 HClO + CH3CH2OH → Cl2 + CH3CHO + 2 H2O.Oxydation de l’éthanal en acide éthanoïque : 2 HClO + CH3CHO → Cl2 + CH3COOH + H2O.Au bilan : 4 HClO + CH3CH2OH → 2 Cl2 + CH3COOH + 3 H2O (non demandé).

29 1. L’isobornéol est un alcool secon-daire.

2. Les deux produits sont peu solubles dans l’eau, celle-ci ne peut donc pas être utilisée comme solvant. L’éthanol ou l’éther pour-raient convenir.

3. Le test à la 2,4-DNPH convient car un groupe carbonyle est présent sur le camphre, mais pas sur l’isobornéol.

4. Cette oxydation est possible avec les ions dichromate, les ions permanganate, ou avec de l’eau de Javel.

30 Actif, rendement, hydroxyle, carbone, primaire, nanoparticule, Fehling. Le mot caché est Feynman, physicien qui a prophé-tisé l’essor des nanotechnologies, dans son discours There’s Plenty of Room at the Bottom, prononcé en 1959.

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2. r1 = 3,7/7,0 = 53 %.

3. rtotal = r1 × r2 = 45 %.

37 1. a.Pentanal

CH2

CH

OH2C

CH2

H3C

Pentan-2-one

CH2

CCH3

OH2C

H3C

b. Le test à la 2,4-DNPH sera positif dans les deux cas. Il met en évidence la présence d’un groupe carbonyle.

2. a. Ag+ + e− → Ag.b. R–CHO + 3 OH− → R–COO− + 2 H2O + 2 e−.c. R–CHO + 2 Ag+ + 3 OH−

→ R–COO− + Ag + 2 H2O.d. La réaction donne de l’argent métallique qui se dépose sur les parois du tube, formant ainsi un « miroir ».

38 1. a. Un groupement hydroxyle est devenu un groupement carbonyle.b. Œstradiol : 2 groupes hydroxyle. Œstrone : un groupe hydroxyle et un groupe carbonyle.

2. a. Il s’agit d’une oxydation.b. Il faut utiliser un oxydant, comme l’ion dichromate ou permanganate.3. a. Œstradiol : C18H24O2, Moestradiol = 18 MC + 24 MH + 2 MO = 272 g.mol−1.Œstrone : C18H22O2, Moestrone = 270 g.mol−1.b. On souhaite obtenir 2 g d’œstrone, soit noestrone= 2/Moestrone = 7,4 mmol. Or, avec un rendement r = 65 %, la quantité de matière correspondante d’œstradiol néces-saire se calcule par la relation 65 % × noestradiol = 7,4 mmol, soit noestradiol = 11,4 mmol. La masse minimale d’œstradiol à utiliser est donc moestradiol = noestradiol × Moestradiol = 3,1 g.

39 1. La réaction de combustion a pour équa-tion : CH3CH2OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O.

2. L’éthanol est un alcool primaire.

3. L’oxydation de l’éthanol (autre que la combus tion) permet d’obtenir de l’éthanal et de l’acide acétique.

d’anatomie des hôpitaux ». Holmes explique : « Le dichromate de potassium est un oxydant qui va transformer le méthanol présent dans l’extrait en formaldéhyde, qui est ensuite séparé du mélange par distillation. »

2. Parce que le méthanol y est soluble.

3. Éliminer les cendres (suie) et obtenir une solution sans solide.

4. a. Cr2O72− + 3 CH3OH + 8 H+

→ 2 Cr3+ + 3 HCHO + 7 H2O.b. Couleur orange à cause des ions dichro-mate Cr2O7

2−.

5. En distillant, il récupère le formaldéhyde (avec de l’eau).

6. C’est l’odeur du formaldéhyde en solution (formol), utilisé comme conservateur dans les laboratoires des hôpitaux.

7. La criminel a aspergé la pièce avec du méthanol et y a mis le feu (le méthanol est infl ammable).

35 1.

HC

H

O

2. Groupe carbonyle (méthanal). L’appellation « formol » est trompeuse, car la terminaison en -ol fait penser à celle d’un alcool.

3. Propanone

H3CC

CH3

O

4. Un groupement carbonyle lié à deux ato-mes de carbone (cétone).

5. Le propan-2-ol peut convenir.

6. a. Le méthanol. b. L’acide méthanoïque.

36 1. a. miodoéthane = d · ρeau · V = 19,4 g.b. niodoéthane = miodoéthane/Miodoéthane = 125 mmol et nparacétamol = 5,9/151,7 = 39 mmol.c. La réaction se fait mole à mole : nparacétamol < niodoéthane donc le paracétamol est en défaut.nphénacétine = 39 mmol, soit m = nphénacétine · Mphénacétine = 7,0 g.

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b. La menthone est très soluble dans le cyclo-hexane.

5. a. r = 7,2 / 9,9 = 73 %.

b. Le test à la 2,4-DNPH convient.

41 1. a. nbenzoïne = m / M = 14 mmol.

b. La benzoïne étant le réactif limitant, l’avan-cement fi nal est donc xf = 14 mmol, d’où mbenzyle = xf · M = 2,94 g.

c. r = mexp./mbenzyle = 82 %.

2. a. La benzoïne comporte un groupe hydroxyle et un groupe carbonyle. Le benzyle comporte deux groupes carbonyle.

b. L’un des groupes hydroxyles a été trans-formé en groupe carbonyle.

c. Il y a donc eu oxydation.

d. Non, car le réactif et le produit comportent tous les deux un groupe carbonyle au début et à la fi n (note : le test des alcools n’est pas au programme).

3. a. Voir fi gure 3 p. 321.

b. nbenzyle = m/M = 11 mmol ; nurée = m/M = 83 mmol. nurée/1 > nbenzyle / 1 :

le benzyle est le réactif limitant, xf = 11 mmol.

c. nphénantoïne = 60 % xf = 6,6 mmol, soit m = 1,66 g.

4. rglobal = 60 % × 82 % = 49 %.

4. a. 2 CH3CH2OH + O2 → 2 CH3CHO + 2 H2O.b. L’odeur de pomme verte provient de l’aldé-hyde formé, soit l’éthanal.

5. a. 2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH. b. Il se forme de l’acide éthanoïque (acéti-que) : le pH devient acide et on note une odeur de vinaigre.

40 1. Le menthol est un alcool secondaire.

2. a. Voir fi gure 3 p. 321.b. 5 R–CH(OH)–R’ + 2 MnO4

− + 6 H+ → 5 R–CO–R’ + 2 Mn2+ + 8 H2O.

3. a. nmenthol = m/M = 64,1 mmol, npermanganate = c · V = 0,1 mol.b. Les ions H+ sont en excès. D’après l’équation de réaction, on compare les rapports nmenthol/5 < npermanganate/2 : le menthol est donc le réactif limitant. La masse fi nale de menthone est donc : mmenthone = nmenthol · Mmenthone = 9,87 g.

4. a. La phase organique contient le cyclo-hexane, la menthone et le reste éventuel de menthol.La phase aqueuse contient de l’eau, les ions permanganate en excès, les ions Mn2+ et H+, SO4

2− et K+.La densité du cyclohexane est inférieure à celle de l’eau : la phase organique, moins dense, est la phase supérieure dans l’am-poule à décanter.

F. Bibliographie

✔ K. VOLLHARDT, N. SCHORE, Traité de chimie organique, De Boeck, 1999.✔ J. BAUDET, Penser la matière, Vuibert, 2004.✔ M. LAHMANI, C. BRÉCHIGNAC et P. HOUDY (dir.), Les nanosciences : 2. Nanomatériaux et nanochi-

mie, coll. « Échelles », Belin, nouvelle édition 2011.✔ M. LAHMANI, F. MARANO et P. HOUDY (dir.), Les nanosciences : 4. Nanotoxicologie et nanoéthique,

coll. « Échelles », Belin, 2010.✔ « Les nanomatériaux : quels risques pour l'environnement et la santé ? », Pour la Science

n° 386, décembre 2009.✔ Sur l’avancée de la nanotechnologie et la dangerosité des nanomatériaux, on consultera

avec profi t les sites suivants :✔ – http://www.nanonorma.org.✔ – http://www.science.gouv.fr/fr/actualites/bdd/res/3380/nanotechnologies-un-debat-

pour-tout-mettre-a-plat/.✔ – http://debatpublic-nano.org/index.html.

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