Étudier la variété des composés organiques - Session 1

Les composés qui contiennent des atomes de carbone et d’hydrogène sont appelés composés organiques. Outre les atomes de carbone et d'hydrogène, les composés organiques contiennent également d'autres atomes tels que l'oxygène, l'azote, le phosphore ou les halogènes. Quelques exemples de composés organiques comprennent le glucose, les acides carboxyliques et l’éthanol. Le carbone présente des caractéristiques uniques dans les composés organiques. Il est tétravalent. Cela signifie qu'il peut former un maximum de quatre liaisons covalentes.

Les atomes de carbone se combinent avec d’autres atomes de carbone pour former de longues chaînes de composés. Cette propriété d'auto-liaison des atomes de carbone est appelée caténation. Grâce à la caténation, les atomes de carbone sont capables de former de nombreux composés. L'heptane contient sept atomes de carbone reliés en chaîne. Le benzène contient six atomes de carbone reliés sous forme circulaire.

Les hydrocarbures sont des composés constitués uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène. Les hydrocarbures peuvent être classés en hydrocarbures saturés et en hydrocarbures insaturés. Les hydrocarbures saturés n'ont que des liaisons simples entre les atomes de carbone. Un exemple d’hydrocarbure saturé est le propane. Les hydrocarbures insaturés ont une ou plusieurs liaisons doubles ou triples entre les atomes de carbone. L'éthène est un exemple d'hydrocarbure insaturé.

Les hydrocarbures à chaîne ouverte linéaires ou ramifiées sont appelés hydrocarbures aliphatiques. Ils sont classés en alcanes, alcènes et alcynes. Les alcanes contiennent des liaisons simples entre les atomes de carbone. La formule moléculaire générale des alcanes est présentée ici. n représente le nombre d'atomes de carbone dans la molécule. Par exemple, le propane est un alcane. Il contient trois atomes de carbone. Sa formule moléculaire est C₃H₈. Les alcanes sont également appelés hydrocarbures saturés.

Les alcènes contiennent une ou plusieurs doubles liaisons entre les atomes de carbone. La formule moléculaire générale des alcènes est présentée ici. n représente le nombre d'atomes de carbone dans la molécule. Par exemple, l’éthène est un alcène. Il contient une double liaison entre deux atomes de carbone. Sa formule moléculaire est C₂H₄. Les alcènes sont également appelés hydrocarbures insaturés.

Les alcynes contiennent une ou plusieurs triples liaisons entre les atomes de carbone. La formule moléculaire générale des alcynes est présentée ici. n représente le nombre d'atomes de carbone dans la molécule. Par exemple, l’éthyne est un alcyne. Il contient une triple liaison entre deux atomes de carbone. Sa formule moléculaire est C₂H₂. Les alcynes sont également appelés hydrocarbures insaturés.

Les hydrocarbures aromatiques sont un groupe de composés organiques qui contiennent un ou plusieurs cercles d'atomes de carbone avec des liaisons simples et doubles alternées. On les appelle aromatiques car ils ont un arôme ou une odeur spécifique. L'hydrocarbure aromatique le plus connu est le benzène. Le benzène possède un cercle de six atomes de carbone. Les hydrocarbures aromatiques sont également utilisés dans la production de plastiques, de colorants et dans les produits pharmaceutiques.

Les groupes fonctionnels sont des groupes spécifiques d’atomes ou de liaisons au sein d’une molécule qui déterminent les propriétés, la réactivité et le comportement de la molécule dans les réactions chimiques. Par exemple, le groupe hydroxyle -OHest un groupe fonctionnel polaire que l'on retrouve souvent dans les alcools. Un exemple d'alcool contenant un groupe hydroxyle -OHc'est de l'éthanol. Le groupe carboxyle -COOHse trouve dans les acides carboxyliques. Le groupe carboxyle est de nature acide. Un exemple d’acide carboxylique contenant un groupe carboxyle est l’acide éthanoïque.

Groupe fonctionnel alcoxy R-O-Rsont là dans les éthers. R représente n’importe quel groupe alkyle. Lorsque nous retirons un atome d’hydrogène d’un alcane, il devient un alkyle. Par exemple CH3CH2-est un groupe alkyle. On l'appelle éthyle. -COHle groupe est appelé groupe aldéhyde. On le trouve dans les aldéhydes. R-CO-Rest la formule générale des cétones. Les cétones contiennent -CO-groupe. Ce groupe est appelé groupe carbonyle. D'autres exemples de groupes fonctionnels sont donnés dans l'illustration.

Les hydrocarbures aliphatiques sont nommés à l'aide d'un système de nomenclature systématique appelé système de l'Union internationale de chimie pure et appliquée. Le système IUPAC utilise un préfixe pour indiquer le nombre d'atomes de carbone dans la chaîne. Il est ensuite suivi du suffixe « -ane » pour indiquer que la molécule est un alcane. Par exemple, l’alcane avec un atome de carbone est appelé méthane. L'alcane avec deux atomes de carbone est appelé éthane.

S'il y a des ramifications ou des substituants sur la chaîne carbonée, le système IUPAC utilise un système de numérotation pour identifier la position de la ramification ou du substituant. La chaîne carbonée continue la plus longue est identifiée en premier. Ensuite, les branches ou substituants sont nommés à l’aide de préfixes. L'emplacement de la branche est indiqué par un numéro qui correspond à la position de l'atome de carbone sur la chaîne principale qui est attaché à la branche.

Par exemple, l'alcane avec cinq atomes de carbone et une branche méthyle sur le deuxième atome de carbone serait nommé 2-methylpentane. Le préfixe 2-indique que le groupe méthyle est attaché au deuxième atome de carbone. le pentane indique qu'il y a cinq atomes de carbone dans la chaîne principale. La numérotation de la chaîne continue la plus longue commence à partir de l'extrémité la plus proche du substituant.

Les hydrocarbures aliphatiques peuvent également contenir d’autres groupes fonctionnels, tels que des halogénures, des alcools et des amines. Ces groupes fonctionnels sont nommés à l’aide de suffixes qui indiquent le type et l’emplacement du groupe fonctionnel. Par exemple, un alcane avec un groupe alcool -OHqui lui serait attaché serait nommé propanol. Le suffixe ol indique la présence d'un groupe alcool -OH. l'éthane indique qu'il y a deux atomes de carbone dans la chaîne principale. Certains des suffixes IUPAC de différents groupes fonctionnels sont donnés à titre d'illustration.