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Les alcools - Ts

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Terminale

I. Généralités

1. Définition

Un alcool est un composé organique oxygéné qui comporte un groupe hydroxyle fixé sur un atome de carbone tétragonal.

Leur formule générale est : $R-OH$

soit $C_{n}H_{2n+1}OH$ où $OH$ est le groupe fonctionnel des alcools appelé groupe hydroxyle

2. Nomenclature

a) Cas des monoalcools à chaine carbonée saturée

Le nom de l'alcool dérive de celui d'un alcane de même chaine carbonée en remplaçant la terminaison $e$ par $ol$ précédé du numéro le plus petit du carbone porteur du groupe hydroxyle

Exemples :

$CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}OH$ : propan$-1-$ol

$CH_{3}-CH\left(CH_{3}\right)-CHOH-CH_{3}$ : $3-$méthylbutan$-2-$ol

Remarque :

Un carbone asymétrique est un carbone tétragonal lié à quatre atomes ou groupes d'atomes différents.

On le repère habituellement par un astérisque $(\ast)$

Exemple :

b) Cas des polyols

On fait précéder le suffixe du préfixe multiplicatif adéquat (di, tri, tétra, penta...) précédé des numéros des atomes de carbone portant les groupes d'hydroxydes séparés par des virgules, l'ensemble étant mis entre tirets

Exemples :

$CH_{2}OH-CH_{2}OH$ : éthane$-1.2-$diol

$CH_{2}OH-CHOH-CH_{2}OH$ : propane$-1\;,\ 2\;,\ 3-$triol ou glycérol

$CH_{3}-CHOH\left(CH_{3}\right)-CHOH\left(CH_{3}\right)-CH_{3}$ : $2.3-$diméthylbutane$-2.3-$diol

3. Les classes d'alcool

La classe d'alcool est lié au nombre de groupe(s) d'alkyle(s) porté(s) par le carbone fonctionnel

Il existe trois classes d'alcools :

$-\ $ les alcools primaires : leur carbone fonctionnel est lié à un atome de carbone

$R-CH_{2}OH$

Exemples :

$CH_{3}-CH_{2}OH$ : Éthanol

$CH_{3}-CH\left(CH\right)_{3}-CH_{2}OH$ : $2-$méthylpropan$-1-$ol

$-\ $ les alcools secondaires : leur carbone fonctionnel est lié à deux atomes de carbone

$R-CHOH-R'$

Exemple :

$CH_{3}-CH_{2}-CHOH-CH_{3}$ : butan$-2-$ol

$-\ $ les alcools tertiaires : leur carbone fonctionnel est lié à trois atomes de carbone

$R-COHR'-R''$

Exemple :

$\left(CH_{3}\right)_{2}-COH-CH_{2}-CH_{3}$ : $2-$méthylbutan$-2-$ol

II. Propriétés des alcools

1. Les propriétés physiques

Dans les conditions ordinaires de température et de pression $(25^{\circ}C$ ; $1\,atm)$ les alcools son liquides jusqu'à $C_{12}.$

Au de $C_{12}$ ils sont solides

Les alcools en $C_{4}$ sont assez solubles dans l'eau.

La solubilité diminue lorsque le nombre d'atomes de carbone augmente

Les alcools à très grands nombres de carbone sont pratiquement insolubles dans l'eau

2. Les propriétés chimiques :

2.1. Action du sodium

Les alcools réagissent sur le sodium métallique en donnant un dégagement de dihydrogène et un alcoolate

L'équation-bilan de la réaction s'écrit :

$$\boxed{R-OH\ +\ Na\ \rightarrow\ RO^{-}\ +\ Na^{+}\ +\ \dfrac{1}{2}H_{2}}$$

2.2. Oxydation des alcools

2.2.1. Oxydation dans le dioxygène

a) Oxydation brutale ou combustion

Comme toute substance organique, les alcools en présence d'un excès de dioxygène ou d'air peuvent subir une combustion complète

La combustion des alcools est une réaction exothermique

L'équation-bilan de la réaction s'écrit :

$$\boxed{C_{n}H_{2n+1}OH\ +\ \dfrac{3n}{2}O_{2}\ \rightarrow\ nCO_{2}\ +\ (n+1)H_{2}O}$$

Cette réaction explique l'emploi des alcools comme combustible ou carburants

b) Oxydation ménagée des alcools

Lorsque l'oxydation d'un alcool se fait sans destruction de la chaine carbonée, on dit qu'il y a oxydation ménagée

$\bullet\ $ Un alcool primaire est d'abord oxydé en aldéhyde ; ensuite en acide carboxylique :

$$R-CH_{2}OH\ +\ \dfrac{1}{2}O_{2}\ \stackrel{Pt\ ou\ Cu}{\longrightarrow}\ R-CHO\ +\ H_{2}O$$

$$R-CHO\ +\ \dfrac{1}{2}O_{2}\ \stackrel{Pt\ ou\ Cu}{\longrightarrow}\ R-COOH$$

Remarque :

$-\ $ Le réactif de Schiff qui rosit met en évidence la formation d'un aldéhyde

$-\ $ Le bleu de bromothymol qui vire en jaune met en évidence la formation d'un acide

$\bullet\ $ Un alcool secondaire est oxydé en cétone

$$R-CHOH-R'\ +\ \dfrac{1}{2}O_{2}\ \stackrel{Pt\ ou\ Cu}{\longrightarrow}\ R-CO-R'\ +\ H_{2}O$$

$\bullet\ $ L'alcool tertiaire ne subit pas l'oxydation ménagée car le carbone fonctionnel n'est pas lié à un atome d'hydrogène

2.2.2. Oxydation ménagée en solution aqueuse

Les alcools peuvent subir l'oxydation ménagée en solution aqueuse si cette oxydation est réalisée par les ions usuels $($ion dichromate $Cr_{2}O_{7}^{2-}$, ion permanganate $MnO_{4}^{-}$ en milieu acide$)$

L'oxydation d'un alcool primaire donne un aldéhyde lorsque l'oxydant est en défaut en acide carboxylique lorsque l'oxydant est en excès

De manière générale, les couples rédox mis en jeu sont :

$\ast\ \ RCHO|R-CH_{2}OH\ ;\ RCOOH|RCHO\ ;\ RCOOH|R-CH_{2}OH|R-CO-R'|R-CHOH-R'$

$\ast\ \ Cr_{2}O_{7}^{2-}|Cr^{3+}\ :\ Cr_{2}O_{7}^{2-}\ +\ 14H^{+}\ +\ 6e\ \leftrightarrows\ 2Cr^{3+}\ +\ 7H_{2}O$

rouge verte

$\ast\ \ MnO_{4}^{-}|Mn^{2+}\ :\ MnO_{4}^{-}\ +\ 8H^{+}\ +\ 5e\ \leftrightarrows\ Mn^{2+}\ +\ 4H_{2}O$

violette incolore

Exemple :

oxydation du propan$-2-$ol par les ions dichromates en milieu sulfurique :

$\left\lbrace\begin{array}{l}\left(CH_{3}-CHOH-CH_{3}\ \rightarrow\ CH_{3}-CO-CH_{3}+2H^{+}+2e\right)\\ Cr_{2}O_{7}^{2-}+14H^{+}+6e\ \rightarrow\ 2Cr^{3+}+7H_{2}O\end{array}\right.$

Demi-équations électroniques :

Équation-bilan :

$3CH_{3}-CHOH-CH_{3}+Cr_{2}O_{7}^{2-}+8H^{+}\ \rightarrow\ CH_{3}-CO-CH_{3}+2Cr^{3+}+7H_{2}O$

2.3. Déshydratation des alcools

2.3.1. Déshydratation intramoléculaire

Elle conduit à un alcène

Exemple :

$CH_{3}-CHOH-CH_{3}\stackrel{Al_{2}O_{3}\text{ à }400^{\circ}C}{\longrightarrow}CH_{3}-CH=CH_{2}+H_{2}O$

De manière générale, la déshydratation catalytique à la température élevée conduit à des alcènes, que l'alcool soit primaire, secondaire ou tertiaire

Les alcools tertiaires se déshydratent plus facilement $($dès $200^{\circ}C)$

3.1. Déshydratation intermoléculaire

Elle conduit à un éther-oxyde.

Elle se produit à une température moins élevée

$R-OH+HO-R'\stackrel{Al_{2}O_{3}\text{ à }250^{\circ}C}{\longrightarrow}R-O-R'+H_{2}O$

Exemples :

$CH_{3}-OH+HO-CH_{3}\stackrel{Al_{2}O_{3}\text{ à }250^{\circ}C}{\longrightarrow}CH_{3}-O-CH_{3}+H_{2}O$ oxyde de diméthyle

$CH_{3}-OH+HO-CH_{2}-CH_{3}\stackrel{Al_{2}O_{3}\text{ à }250^{\circ}C}{\longrightarrow}CH_{3}-O-CH_{2}-CH_{3}+H_{2}O$ oxyde de méthyle d'éthyle ou méthoxyéthane