Maman en reprise d'études: Fischer et oxydation

[invite73b7ce37]

Bonjour les amis, décidément je ne peux plus me passer de vous! J'ai encore une fois besoin de votre aide si vous le voulez bien.

Voici mon problème;
Pour les représentation de Fischer, je sais qu'en général on représente le groupement le plus oxydé en haut, qu'en tout cas, le C de ce groupement porte le n° 1. Je ne sais pas ce que ça veut dire "le plus oxydé". Je sais pourtant ce qu'est une oxydation (perte d'électrons), mais je n'arrive pas à dire quand un groupement est oxydé ou pas.

Je vous donne 2 exemples qui me turlupinent:
1. Une représentation de Fischer, avec le groupe C6H5 en haut, et le groupe CN, en bas. (est ce que CN est le nitrile avec une triple liaison?). Il semblerait que ce soit un piège, et que donc le C du CN soit le carbone n°1. Mais pourquoi? Qu'est ce qui permet de dire que CN est plus oxydé que C6H5?
2. Un groupement sulfoxyde est 2 fois plus oxydé qu'un groupement sulfone. Là encore, problème de définition. Je n'arrive pas à comprendre ce que ça veut dire...

Je vous remercie d'avance pour le temps que vous allez consacrer à aider une pauvre vieille cruche comme moi . Mais SVP, par pitié, pas d'explications compliquées, essayez vraiment d'expliquer ça comme à un enfant de 6 ans (et oui! bientôt 30 ans et déjà sénile ). Merci les jeunes
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[HarleyApril]

Bonjour

Oxydé se traduit également par "a réagi avec l'oxygène"
La sulfone RSO2R est plus oxydée que le sulfoxyde RSOR

Un autre truc qui peut être utile, c'est de savoir qu'hydrogéner (H2) correspond à une réduction
aldéhyde RCH=O est donc plus oxydé qu'alcool RCH2-OH

Nitrile est ainsi plus oxydé qu'amine RC=N versus RCH2-NH2

j'espère que ça t'aidera

usuellement, la représentation de Fischer n'est utilisée que pour les sucres ...


cordialement

[moco]

On peut aussi présenter la chose autrement, et dire que :
Oxyder une molécule organique, c'est introduire un atome O entre un C et un H.
Quand on part de CH4, il y a 4 liaisons CH. On peut oxyder cet atome de carbone 4 fois.
La première oxydation fournit CH₃OH, qui est le méthanol.
La 2ème oxydation fournit CH₂(OH)₂. Mais il faut se souvenir d'une chose, valable à travers toute la chimie organique, c'est qu'un atome C ne peut pas être relié à deux groupes -OH (sauf circonstances exceptionnelles). Il perd H₂O, et l'atome de Carbone se trouve relié à un seul atome d'oxygène, et ceci par une double liaison C=O. Donc ici la molécule CH2(OH)₂ perd H₂O et se transforme en CH₂=O. C'est le méthanal ou formaldéhyde.
Il reste deux liaisons CH qu'on peut oxyder. La troisième oxydation fournit l'acide formique HCOOH.
La 4ème oxydation fournit CO(OH)2 ou H2CO3, qui perd de l'eau et devient le gaz carbonique CO2.
C'est pareil pour tous les atomes de Carbone dans les molécules plus complexes, même si on ne peut pas toujours les oxyder un si grand nombre de fois

[invite9f368ac9]

Il faut que tu t'informes sur les nombres d’oxydation et leur détermination pour pouvoir comprendre le raisonnement (http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_d'oxydation).

Et pour info, lorsque Harley dit "Oxydé se traduit également par a réagi avec l'oxygène", euh non... Cela est généralement vrai MAIS ne se limite pas du tout qu'à ça, alors prends cette info avec des pincettes.

Bon courage

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea85ccf09]

Quand on cherche le groupement le plus oxydé d'une molécule organique, on cherche le carbone le plus "appauvri" en électrons.
Pour "appauvrir" un carbone en électrons, il faut qu'il soit relié à des atomes plus électronégatifs que lui (tu as du voir ça en début de ton cours de chimie). L'électronégativité est la propension qu'à un atome a "attirer" les électrons vers lui lorsqu'il forme une liaison covalente avec un autre atome.
Si deux atomes forment entre eux une liaison (composée de deux électrons), l'atome le plus électronégatif va attirer les électrons de cette liaison vers lui, et enrichir sa densité électronique, au détriment de l'autre atome.

Dans le cas du carbone, toute liaison qu'il va former avec un élément plus électronégatif que lui va donc l'appauvrir en densité électronique, et donc "l'oxyder" (une liaison double comptant comme deux liaisons formelles, une liaison triple comptant comme trois liaison formelle).
Un carbone peut donc avoir un "degré d'oxydation"(on parle aussi de nombre d'oxydation) variant de +4 (selon qu'il soit relié par ses 4 liaisons à des atomes plus électronégatifs que lui) à un degré d'oxydation de -4 (s'il est relié par ses 4 liaisons à des atomes moins électronégatifs que lui), en passant par tous les degré d'oxydation intermédiaire selon les combinaisons de liaisons qu'il formera (un carbone relié à 4 autres atomes de carbones a un degré d'oxydation de 0, aucun des 2 carbones n'attirant plus les électrons de liaison vers lui).

Un carbone relié à 4 hydrogènes comme dans le méthane CH4 est donc plutôt fortement "réduit" (le contraire d'oxydé), avec un degré d'oxydation formel qu'on pourrait considérer comme valant -4 (le carbone étant plus électronégatif que l'hydrogène). Dans la molécule d'éthane H3C-CH3, les deux carbones ne sont plus reliés qu'à trois hydrogènes, ils sont donc "moins" réduit (ils sont comparativement oxydé par rapport au carbone du méthane, même si leur degré formel d'oxydation vaut encore -3).
Si tu passes à l'éthylène H2C=CH2, les deux carbones ne sont plus reliés qu'à 2 hydrogènes chacun, ils sont donc plus oxydés que dans l'éthane (même s'il sont encore formellement à un degré d'oxydation de -2, donc dans un état qu'on peut considérer comme réduit). Pour cette raison, passer de l'éthylène H2C=CH2 à l'éthane H3C-CH3 est une réduction, chacun des carbones perdant un degré d'oxydation.

De la même façon, un aldéhyde ou une cétone C=O est plus oxydé qu'un alcool C-OH, passer de C=O à C-OH sera donc une réduction, tandis que passer de C-OH à C=O sera une oxydation.

Mais, d'autres atomes que l'oxygène étant plus électronégatifs que le carbone (azote N, fluor F, chlore Cl, soufre S...), des liaisons avec ces atomes augmenteront également le degré d'oxydation de l'atome de carbone (le carbone dans la molécule S=C=S a donc le même degré d'oxydation que le carbone dans la molécule O=C=O).

Au final, ces considérations peuvent s'appliquer à chaque atome, un soufre dans un sulfoxyde de type C-S(O)-C aura donc un degré d'oxydation de 0 (2 x -1 pour les deux liaisons C-S, et 1 x +2 pour la double liaison avec l'oxygène), tandis que le même soufre dans une sulfone sera au degré d'oxydation +2 (toujours 2 x -1 pour les deux liaisons C-S, mais cette ajoutés fois 2 x +2 pour les deux doubles liaisons S=O, soit 4 degrés d'oxydations apportés par les oxygènes).

N.B. : une molécule neutre n'a pas de degré d'oxydation, penses donc bien que lorsque tu raisonnes sur les carbones, ces degrés d'oxydation sont "compensés" par les degrés d'oxydation que tu pourrais attribuer aux atomes qu'ils portent, ainsi les oxygènes ont fréquemment des degrés d'oxydation de -2 (la plupart des atomes étant moins électronégatifs qu'eux), et les hydrogènes ont des degrés d'oxydation de +1 quand ils sont reliés à des carbones.

[invitec5b5397a]

"Quand on cherche le groupement le plus oxydé d'une molécule organique, on cherche le carbone le plus "appauvri" en électrons"

Peut-on se fier à cette affirmation ?

Car la règle de Fischer concernant le groupement le plus oxydé est : "l'atome de C placé en haut de la chaîne verticale est celui qui est engagé dans le groupement fonctionnel dont l'état d'oxydation est le plus élevé"
L'état d'oxydation concerne le groupement fonctionnel ENTIER alors pourquoi ne considérer que l'atome de C ?

[invite3cc91bf8]

Bonsoir,
Ta règle implique que l'on s'intéresse aux groupes fonctionnels contenants du carbone : rechercher l'état d'oxydation du groupement revient à chercher celui du carbone impliqué.
Enfin, je n'utilise pas beaucoup la représentation de Fischer.

[invitec5b5397a]

Bonjour

Dans mon exemple CHO est le groupement le plus oxydé (par rapport à HOH2C). Pourriez-vous me donner les représentations développées de ces deux molécules que je puisse calculer le NO du C ?

Car pour calculer le NO de l'atome de C de ces deux dernières molécules il faut déjà avoir à sa connaissance le type de liaison que forme le C avec les atomes auquel il est lié.
Et le problème est que je n'arrive pas à partir par exemple de la formule brute CHO déterminer s'il existe une simple ou double liaison entre C et O... Pareil pour HOH2C.
Calculer les NO ne me pose aucun problème mais si je possède les types de liaisons entre les atomes et donc par conséquent leur représentation développée. Mais comment obtenir cette représentation développée ?

[invite3cc91bf8]

Vous voulez dire que vous ne voyez pas ce que représente -CHO et -CH2OH, ou que c'est la méthode qui vous manque ?

[invitec5b5397a]

Tu peux me tutoyer je suis encore assez jeune

Je disais vous parce que je m'adressais à tout le monde

En fait je ne sais pas trop comment m'expliquer... Je n'arrive pas à écrire les formules développées des composés CHO et HOH2C et il me les faut pour calculer les NO du C... C'est plus compréhensible ?

[invite3cc91bf8]

Je préfères vouvoyer, c'est pour moi un signe de respect dans une conversation, mais je vais m'efforcer de tutoyer.

Le problème vient peut-être du fait que CHO et HOH2C ne représentent pas des composés, mais des groupements dans des molécules. Le groupement -CHO est le groupement aldéhyde et HOH2C- représente un morceau d'alcool primaire. C'est une façon d'abréger les groupements.

[invitec5b5397a]

Oui en effet je me suis trompée de vocabulaire autant pour moi

Ce sont des groupements et non des composés.

J'ai fait quelques recherches et je vais finalement répondre à ma propre question puisque personne n'a compris ce que je voulais

Pour le groupement aldéhyde -CHO : le C est relié à l'O par une double liaison et à l'H par une simple liaison. L'O est plus électronégatif que le C donc il amène à lui les électrons. Ce qui fait +2 pour le C. De plus le C est plus électronégatif que l'H donc il amène à lui les électrons. Ce qui fait -1 pour le C. En tout cela fait +2-1 soit +1 pour le NO du C dans ce groupement aldéhyde.

Pour le groupement -CH2OH : le C est relié aux 2 H et à l'O par une simple liaison. L'O amène à lui les électrons. Ce qui fait +1 pour le C. Le C quant à lui amène à lui les électrons des H. Ce qui fait -2 pour le C. En tout cela fait -2+1 soit -1 pour le NO du C dans ce groupement.

Le C qui a perdu le plus d'électrons est celui du groupement aldéhyde. Ce groupement est donc le plus oxydé. Alors ?

[invite3cc91bf8]

C'est exact, la réponse de moco le confirme également.
Et c'est également ce qu'on trouve par la pratique : un alcool primaire s'oxyde en aldéhyde. Dans l'expérience de la lampe sans flamme, l'éthanol s'oxyde en éthanal à odeur de pomme.

[invitec5b5397a]

Yes ! Merci !