[Chimie] [L2] Sujet Centrale 94

[doryphore]

Malgré mes connaissances toute relative en chimie, je me permets de proposer un sujet sur cette matière ayant d'une part un corrigé sous la main et surtout obtenu qu'un spécialiste (moco) vienne y jeter un coup d'oeil de temps en temps...

Partie 1: Chimie organique

I.A Composés carbonylés.

I.A.1) Citer deux réactions des aldéhydes faciles à mettre en oeuvre.

I.A.2) À l'aide de la méthode VSEPR, donner la géométrie du méthanal. On pourra comparer, qualitativement, les angles de liaison.

I.A.3) Après avoir écrit la formule semi-développée de l'éthanal, comparer les pouvoirs électrophiles du méthanal et de l'éthanal.

I.B.Réactions entre aldéhydes

Dans un réacteur équipé d'un agitateur, d'une ampoule de coulée et d'un réfrigérant, on introduit une solution aqueuse à 5% d'hydroxyde de sodium puis on verse lentement, sous vive agitation, un mélange d'éthanal et de méthanal.

I.B.1) Ecrire la formule semi-développée des produits qui peuvent se former dans le milieu réactionnel.

I.B.2) On se limite au produit, noté (A), ayant trois atomes de carbone.

a) Ecrire son nom.

b) Donner le mécanisme qui conduit à sa formation.

I.C. Transformation de (A)

I.C.1) Une partie du produit (A) est isolée, placée en milieu acide et légèrement chauffée. Dans ces conditions (A) subit une déshydratation pour conduire à (B) de fornule brute . Ecrire le nom et la formule semi-développée de (B).

I.C.2) L'autre partie de (A) est soumise à une oxydation pour donner un composé (C) possédant deux groupements aldéhydes. Ecrire le nom et la formule semi-développée de (C).

I.D Synthèse du bromure de phénylmagnésium et I.E. Réactions avec l'organomagnésien. à venir...

Bon courage.

[bibibo]

je passe juste en terminal S donc je vais le mieu que je peux . Désolé d'avance pour les grosses fautes lol

I.A Composés carbonylés.

I.A.1) Citer deux réactions des aldéhydes faciles à mettre en oeuvre.

Premiere question assez simple :
- il y a le réactif de Schiff qui donne un précipité rose fusilla
-il y a la ligueur de Fehling qui donne un précipité brique
- et en plus il y a le réactif de Tollens qui donne un miroir d'argent

I.A.2) À l'aide de la méthode VSEPR, donner la géométrie du méthanal. On pourra comparer, qualitativement, les angles de liaison.

Là je ne suis pas sur car je n'ai pas encor appris la méthode VSEPR .
Cependant dans le méthanal il ya 4 doublets liants donc la figure géométrique est le Tétraèdre. c'est sa ?

I.A.3) Après avoir écrit la formule semi-développée de l'éthanal, comparer les pouvoirs électrophiles du méthanal et de l'éthanal.

la formule semi-développée de l'éthanal : CH3-CH
ll
O
Mais aprés cela devient trop compliqué pour oi donc je m'arrete la.

[doryphore]

C'est OK pour la I.a)

En revanche la VSEPR n'est pas un téraèdre, il ne reste pas beaucoup d'autres possibilités...

[fred123]

Envoyé par doryphore

I.A.2) À l'aide de la méthode VSEPR, donner la géométrie du méthanal. On pourra comparer, qualitativement, les angles de liaison.

le methanal est triangulaire plan;pour les angles je dirais(a vue de nez)
- H->=O environ 65°
- H->H environ 50°

[doryphore]

C'est bien une représentation triangulaire plane avec l'atome de carbone au centre et des angles voisins de 60° avec OCH supérieur à HCH car le rayon atomique de l'oxygène est supérieur à celui de l'hydrogène.

[fred123]

Envoyé par doryphore

I.B.1) Ecrire la formule semi-développée des produits qui peuvent se former dans le milieu réactionnel.

I.B.2) On se limite au produit, noté (A), ayant trois atomes de carbone.

a) Ecrire son nom.

b) Donner le mécanisme qui conduit à sa formation.

1) il se forme CH3-CHOH-CH2-CHO et CH2OH-CH2-CHO
2)a)(A) est le propan-3 ol-al
b) un H en alpha d un carbonyle est assez acide pour reagir ac la soude pour faire HO- + CH3-CHO-->H2O + CH2¨-CHO
il y a ensuite attaque nucleophile du doublet libre de l ethanal sur le C electrophile du methanal et la liaison Pi se rabat sur l oxygene pour donner un doublet libre CH2¨-CHO + HCHO-->H2CO¨-CH2-CHO
il va y avoir une reaction acidobasique entre l eau et le doublet libre de l oxygene H2O + H2CO¨-CH2-CHO-->CH2OH-CH2-CHO + HO¨
on obtient donc un aldol

Envoyé par doryphore

I.C. Transformation de (A)

I.C.1) Une partie du produit (A) est isolée, placée en milieu acide et légèrement chauffée. Dans ces conditions (A) subit une déshydratation pour conduire à (B) de fornule brute . Ecrire le nom et la formule semi-développée de (B).

I.C.2) L'autre partie de (A) est soumise à une oxydation pour donner un composé (C) possédant deux groupements aldéhydes. Ecrire le nom et la formule semi-développée de (C).

1) on forme donc le propenal de formule CH2=CH-CHO
2) on forme donc le propandial de formule CHO-CH2-CHO

[doryphore]

Envoyé par fred123

1) il se forme CH3-CHOH-CH2-CHO et CH2OH-CH2-CHO

Ne pas oublier la réaction Cannizzaro entre 2 méthanal.

2)a)(A) est le propan-3 ol-al

3-hydroxypropanal.

b) un H en alpha d un carbonyle est assez acide pour reagir ac la soude pour faire HO- + CH3-CHO-->H2O + CH2¨-CHO
il y a ensuite attaque nucleophile du doublet libre de l ethanal sur le C electrophile du methanal et la liaison Pi se rabat sur l oxygene pour donner un doublet libre CH2¨-CHO + HCHO-->H2CO¨-CH2-CHO
il va y avoir une reaction acidobasique entre l eau et le doublet libre de l oxygene H2O + H2CO¨-CH2-CHO-->CH2OH-CH2-CHO + HO¨
on obtient donc un aldol

Tout est OK

1) on forme donc le propenal de formule CH2=CH-CHO
2) on forme donc le propandial de formule CHO-CH2-CHO

No problemo...

[doryphore]

I.D- Synthèse du bromure de phénylmagnésium

On introduit 8 g de magnésium sec en tournures dans un ballon tricol équipé d'un agitateur mécanique, d'un réfrigérant et d'une ampoule de coulée surmontés d'un tube de garde contenant un agent desséchant.

On prépare une solution de 48 g de bromobenzène dans 100 mL d'éther diéthylique anhydre (ou éthoxyéthane anhydre). On verse environ 10 mL de cette solution dans le ballon après avoir mis l'agitateur en fonctionnement.

On chauffe brièvement pour amorcer la réaction. Une fois la réaction amorcée, on fait couler, goutte à goutte, le reste de la solution de bromobenzène. L'ajout termibé, on chauffe à reflux pendant vingt minutes.

I.D.1) Faire un schéma du montage réactionnel en nommant les appareils utilisés.

I.D.2) Ecrire l'équation-bilan de synthèse.

I.D.3) Quel est le rôle de l'éther dans cette synthèse ?

I.D.4) Pourquoi utilise-t-on destubes avec agent desséchant et de l'éther anhydre ?

I.D.5) Comment peut-on savoir si la réaction est amorcée ?

I.D.6) Qu'appelle-t-on chauffage à reflux et quel est son rôle ?

I.D.7) À l'aide d'un dosage convenable, on sait que l'on obtient 45,5 g de bromure de phénylmagnésium, noté (D). Quel est le rendement de la synthèse ?

Données: Masses molaires atomiques(en g.mol-1) H: 1,0; C:12,0; Mg: 24,3 ; Br:79,9

[fred123]

Envoyé par doryphore

I.D- Synthèse du bromure de phénylmagnésium

On introduit 8 g de magnésium sec en tournures dans un ballon tricol équipé d'un agitateur mécanique, d'un réfrigérant et d'une ampoule de coulée surmontés d'un tube de garde contenant un agent desséchant.

On prépare une solution de 48 g de bromobenzène dans 100 mL d'éther diéthylique anhydre (ou éthoxyéthane anhydre). On verse environ 10 mL de cette solution dans le ballon après avoir mis l'agitateur en fonctionnement.

On chauffe brièvement pour amorcer la réaction. Une fois la réaction amorcée, on fait couler, goutte à goutte, le reste de la solution de bromobenzène. L'ajout termibé, on chauffe à reflux pendant vingt minutes.

I.D.1) Faire un schéma du montage réactionnel en nommant les appareils utilisés.

I.D.2) Ecrire l'équation-bilan de synthèse.

I.D.3) Quel est le rôle de l'éther dans cette synthèse ?

I.D.4) Pourquoi utilise-t-on destubes avec agent desséchant et de l'éther anhydre ?

I.D.5) Comment peut-on savoir si la réaction est amorcée ?

I.D.6) Qu'appelle-t-on chauffage à reflux et quel est son rôle ?

I.D.7) À l'aide d'un dosage convenable, on sait que l'on obtient 45,5 g de bromure de phénylmagnésium, noté (D). Quel est le rendement de la synthèse ?

Données: Masses molaires atomiques(en g.mol-1) H: 1,0; C:12,0; Mg: 24,3 ; Br:79,9

1)j ai deja fait une description d un tel montage dans un autre fil donc tu m excuseras de pas le refaire(tricol + ampoule de coulee + colonne refrigerante + garde anhydre + agitateur magnetique chauffant)
2)phi-Br +Mg --> phi-MgBr
3)c est le solvant(favorise la reaction en augmentant la surface effective de contact)
4) car phi-MgBr reagit avec l eau selon la reaction (assez violente)
phi-MgBr+H2O-->benzene(cancerigene)+1/2Mg(Br)2(s)+1/2Mg(OH)2(s)
5)le milieu reactionnel se trouble
6)le milieu reactionnel est chauffe donc le produit le plus volatil se vaporise puis se condense au contact de la colonne refrigerante...
il sert a augmenter le rendement(rechute des reactifs ds le milieu) et a stabiliser la temperature du milieu reac
7)on partait de n(phi-Br)=48/157=0,306mol
on obtient n(phi-MgBr)=45,5/181,3=0,251mol
donc r=82%

[doryphore]

Envoyé par fred123

1)j ai deja fait une description d un tel montage dans un autre fil donc tu m excuseras de pas le refaire(tricol + ampoule de coulee + colonne refrigerante + garde anhydre + agitateur magnetique chauffant)

Evidemment

2)phi-Br +Mg --> phi-MgBr

Ok

3)c est le solvant(favorise la reaction en augmentant la surface effective de contact)

Oui, de plus, il participe à la formule de l'organomagnésien:

C2H5 - O+ - C2H5
. . . . . |
C6H5 - Mg2+ - Br
. . . . . |
C2H5 - O+ - C2H5

4) car phi-MgBr reagit avec l eau selon la reaction (assez violente)
phi-MgBr+H2O-->benzene(cancerigene)+1/2Mg(Br)2(s)+1/2Mg(OH)2(s)

Ok

5)le milieu reactionnel se trouble

Ok, couleur brunâtre

6)le milieu reactionnel est chauffe donc le produit le plus volatil se vaporise puis se condense au contact de la colonne refrigerante...
il sert a augmenter le rendement(rechute des reactifs ds le milieu) et a stabiliser la temperature du milieu reac

Ok+ milieu ouvert pour éviter la surpression

7)on partait de n(phi-Br)=48/157=0,306mol
on obtient n(phi-MgBr)=45,5/181,3=0,251mol


donc r=82%

[benjy_star]

3)c est le solvant(favorise la reaction en augmentant la surface effective de contact)

Je suis pas sûr de comprendre cette phrase, tu entends quoi par "augmenter la surface effective de contact " ?

[fred123]

prenons pour exemple deux reactifs sous forme solide:
-pour augmenter ta surface de contact entre tes deux especes tu vas affiner tes grains de maniere a en faire deux poudres les plus fines possibles;tu va alors faire un melange intime des deux poudres pour augmenter ta surface de contact...;mais pour autant ta reaction ne se fera pas specialement plus vite
-en revanche en choisissant le bon solvant tu vas dissoudre tes deux especes dans celui ci...mais a ce moment la on ne peut plus parler de surface de contact puisque tes deux reactifs sont dissous;on peut neanmoins dire que la surface de contact effective(c est a dire utile) est plus importante que si tu avais des poudres infiniment fine

si c est pas clair dis le moi....je tenterais alors une autre explication

[benjy_star]

D'accord d'accord, je pensais qu'il s'agissait d'autre chose, parce que je n'avais j'amais entendu parler de surface efficace pour cette réaction. Je suis même perplexe, je n'ai toujours vu QUE la version qui disait que que l'éther favorisait la formation de la liaison en incluant les dnl du O dans les orbitales vacantes de Mg...

[fred123]

mais en fait c est pas specifique a cette reaction....un solvant (pour n importe quelle reaction) augmente cette surface effective....je t avoue que je ne sais si c est un concept "formalisé" mais c est comme ca qu on m a explique l action d un solvant

[benjy_star]

D'accord d'accord, je vois ce que tu veux dire...

doryphore, j'attends le suite avec impatience !

[doryphore]

Aujourd'hui ou demain pour la suite...

[doryphore]

I.E - Réactions avec l'organomagnésien (D)

I.E.1) On fait réagir mole à mole les composés (B) et (D). Ecrire la formule semi-développée des produits organiques obtenus après hydrolyse. Justifier brièvement.

I.E.2) On fait réagir une mole de (C) avec deux moles de (D). Puis on réalise une hydrolyse du milieu réactionnel. On obtient des produits organiques stéréoisomères. Les représenter en perspective. Les nommer de façon la plus complète possible et indiquer les relations de stéréoisomérie qui les lient deux par deux.

Suite Partie II. Electrochimie.

[fred123]

Envoyé par doryphore

I.E.1) On fait réagir mole à mole les composés (B) et (D). Ecrire la formule semi-développée des produits organiques obtenus après hydrolyse. Justifier brièvement.

Avec les organomanesiens on obtient un melange des composes d addition 1,2 et 1,4(il y a deux sites d attaques nucleophiles et les organomagnesiens ne sont pas regioselectifs):
-phi-CH2-CH2-CHO pour l addition 1,4 (3-phenylpropanal)
-CH2=CH-CH(OH)phi pour l addition 1,2 (1-phenylprop-2-en-1-ol)