Programme 2011 : Physique et Chimie Les Alcools Composés organiques oxygénés. Synthèse organiqes. Programme 2020 : Physique et Chimie

 

A - Oxydation ménagée d'un alcool primaire : le propan-1-ol I - L'oxydant est introduit par défaut. 1)- But. 2)- Protocole expérimental. 3)- Interprétations. II - L'oxydant est introduit par excès. 1)- But. 2)- Protocole expérimental. 3)- Interprétations. B - Oxydation ménagée d'un alcool secondaire. I - L'oxydant est introduit par défaut. 1)- But. 2)- Protocole expérimental. 3)- Interprétations. II - L'oxydant est introduit par excès.

A- Oxydation ménagée d'un alcool primaire : le propan-1-ol.

I- L'oxydant est introduit par défaut.

1)- But :

-  On veut oxyder l'alcool primaire en aldéhyde grâce à une solution de permanganate de potassium en milieu acide et mettre en évidence les produits de la réaction.

 Écrire l'équation bilan de la réaction.

-  Une oxydation ménagée est une oxydation qui s’effectue sans rupture de la chaine carbonée.

-  La chaine carbonée est conservée.

-  Pour oxyder le propan-1-ol, on utilise une solution aqueuse de permanganate de potassium en milieu acide.

Calculer la quantité de matière n₀ d'alcool utilisée.

-  Quantité de matière n₀ d'alcool utilisée :

-  On utilise :

-  1,0 mL de propan-1-ol pur :

-   

-  5,0 mL de solution de permanganate de potassium de concentration C₁ = 1,0 mol / L,

-  Quantité de matière n₁ ion permanganate utilisé :

-  n₁ = C . V ≈ 1,0 × 5,0 × 10^–3 mol

-  n₁ ≈ 5,0 × 10^–3 mol

-  n₁ ≈ 5,0  mmol

-  3,0 mL de solution d’acide sulfurique de concentration C₂ = 5,0 mol / L

-  Quantité de matière n₂ d’ions H⁺ (aq) utilisé :

-  n₂ = 2 C . V ≈ 2 × 5,0 × 3,0 × 10^–3 mol

-  n₂ ≈ 30 × 10^–3 mol

-  n₂ ≈ 30 mmol

 Dresser un tableau d’avancement de la réaction.

-  Valeur x_max de l’avancement maximal :

-  Il est égal à la plus petite des 3 valeurs.

-  En conséquence, x_max = x_max1 ≈ 2,5 mmol

-  Le réactif limitant est bien l’ion permanganate.

-  La coloration violette due aux ions permanganate disparaît.

2)- Protocole expérimental :

a)- Expérience 1 : Réaction d'oxydation

 Prendre un tube à essais T₁. Verser 1,0 mL de propan-1-ol.

-  Ajouter 5,0 mL de solution de permanganate de potassium.

-  Puis ajouter délicatement et lentement 3,0 mL d'acide sulfurique (attention aux projections)

-  Pourquoi doit-on toujours prendre des précautions avec l'acide sulfurique ?

-  L’acide sulfurique provoque un échauffement du mélange réactionnel.

-  Il faut verser l’acide concentré très lentement pour éviter l’ébullition et les projections.

-  On peut rajouter un peu d'eau distillée pour refroidir.

-  Boucher, agiter et laisser reposer.

b)- Expérience 2 :  Extraction des produits organiques de la phase aqueuse

 Dans le tube à essais T₁, verser 2 à 3 mL d'hexane.

-  Boucher, agiter et laisser reposer.

c)- Expérience 3 :  Tests d'identification

 Prendre le tube à essais T₁,

-  Verser par moitié la phase organique qui surnage dans deux tubes à essais T₂ et T₃.

-  Faire le test à la D.N.P.H dans le tube T₂

-  Faire le test au réactif de schiff dans le tube T₃.

3)-Interprétations.

Faire les schémas des différentes étapes du protocole expérimental en indiquant les observations, le nom des réactifs et des produits.

-  Étape 1 :

-  Dans un tube à essai T₁ contenant du propan-1-ol, on ajoute une solution de permanganate de potassium, puis la solution d’acide sulfurique concentré.

-  La coloration violette due aux ions permanganate disparaît progressivement.

-  En fin d’ajout, la solution est incolore. Tous les ions permanganate ont disparu.

-  Schémas :

-  Étape 2 :

-  On ajoute environ 3 mL d’hexane (solvant organique), on bouche et on agite.

-  On laisse reposer le mélange réactionnel.

-  Il apparaît deux phases. Une phase organique située au-dessus et une phase aqueuse.

-  On prélève un peu de la phase organique que l’on verse dans deux tubes à essais T₂ et T₃.

-  Le test à la D.N.P.H est positif dans le tube T₂

-  Le test au réactif de schiff est positif dans le tube T₃.

-  Schémas :

Le réactif de SCHIFF est une solution de fuchsine décolorée par le dioxyde de soufre SO₂.

 Quel type de réaction a lieu dans le tube T₁ ?

-  Dans le tube T₁, il se produit l’oxydation du propan-1-ol (alcool primaire).

-  Les ions permanganate  MnO₄^– (aq) (de coloration violette) ont été réduits en ions manganèse Mn ²⁺ (aq) (incolore).

-  Demi-équation électronique :

-  MnO₄^– (aq)+ 8 H⁺ (aq)+  5 e^– =  Mn²⁺ (aq) + 4 H₂O (ℓ)

 Que concluez-vous d'après les résultats des tests effectués dans T₂ et T₃ ?

-  Le test à la D.N.P.H est positif. Le produit obtenu est un composé carbonylé (aldéhyde ou cétone)

-  Le test au réactif de schiff est positif.

-  Le produit obtenu est un aldéhyde : le propanal.

-  Demi-équation électronique :

-  CH₃─CH₂─CH₂─OH  =  CH₃─CH₂─CHO  + 2 H⁺ +  2 e^–  

II- L'oxydant est introduit par excès.

1)- But :

-  On veut oxyder un l'alcool primaire utilisé en acide carboxylique grâce à

-  une solution de permanganate de potassium

-  en milieu acide et mettre en évidence les produits de la réaction.

 Écrire l'équation bilan de la réaction.

-  Au cours d’une oxydation ménagée, la chaîne carbonée est conservée.

-  Pour oxyder le propan-1-ol, on utilise une solution aqueuse de permanganate de potassium en milieu acide.

-  On veut oxyder le pronal-1-ol (alcool primaire), en acide propanoïque (acide carboxylique).

-  Quantité de matière n₀ d'alcool utilisée :

-  On utilise :

-  1,0 mL de propan-1-ol pur :

- 

-  12,0 mL de solution de permanganate de potassium de concentration C₁ = 1,0 mol / L,

-  Quantité de matière n₁ ion permanganate utilisé :

-  n₁ = C . V ≈ 1,0 × 12,0 × 10^–3 mol

-  n₁ ≈ 12,0 × 10^–3 mol

-  n₁ ≈ 12  mmol

-  7,0 mL de solution d’acide sulfurique de concentration C₂ = 5,0 mol / L

-  Quantité de matière n₂ d’ions H⁺ (aq) utilisé :

-  n₂ = 2 C . V ≈ 2 × 5,0 × 7,0 × 10^–3 mol

-  n₂ ≈ 70 × 10^–3 mol

-  n₂ ≈ 70 mmol

-  Tableau d’avancement de la réaction.

-  Valeur x_max de l’avancement maximal :

-  Il est égal à la plus petite des 3 valeurs

-  En conséquence, x_max = x_max0 ≈ 2,6 mmol

-  Le réactif limitant est bien le propan-1-ol.

-  La coloration violette persiste car il reste des ions permanganate.

-  En fin de réaction :

2)- Protocole expérimental :

a)- Expérience 1 :  Réaction d'oxydation

 Prendre un erlenmeyer E₁.

-  Verser 1,0 mL de propan-1-ol.

-  Ajouter 12,0 mL de solution de permanganate de potassium.

-  Puis ajouter délicatement et lentement 7,0 mL d'acide sulfurique (attention aux projections).

-  On peut rajouter un peu d'eau distillée pour refroidir.

-  agiter et laisser reposer.

b)- Expérience 2 :  Extraction des produits organiques de la phase aqueuse

 Dans l'erlenmeyer E₁, verser 2 à 3 mL d'hexane.

-  Boucher, agiter et laisser reposer.

c)-  Expérience 3 :  Tests d'identification

 Prendre l'erlenmeyer E₁,

-  Verser par moitié la phase organique qui surnage dans deux tubes à essais T₂ et T₃.

-  Faire le test à la D.N.P.H dans le tube T₂.

-  Faire le test au réactif de schiff dans le tube T₃.

3)- Interprétations.

 Faire les schémas des différentes étapes du protocole expérimental en indiquant les observations, le nom des réactifs et des produits.

 

 Quel type de réaction a lieu dans l'erlenmeyer E₁ ?

-  Dans l’erlenmeyer E₁, il se produit l’oxydation du propan-1-ol (alcool primaire).

-  Les ions permanganate MnO₄^– (aq) (de coloration violette) ont été réduits en ions manganèse Mn²⁺ (aq) (incolore).

-  Demi-équation électronique :

-  MnO₄^– (aq)+ 8 H⁺ (aq)+  5 e^– =  Mn²⁺ (aq) + 4 H₂O (ℓ)

-  Il reste des ions permanganate car la coloration violette persiste.

 Que concluez-vous d'après les résultats des tests effectués dans T₂ et T₃ ?

-  Le teste à la D.N.P.H est négatif, ainsi que le test au réactif de SCHIFF.

-  Remarque: Dans ce cas, le test au réactif de SCHIFF n’est pas nécessaire car le test à la D.N.P.H est négatif.

-  Le produit obtenu ne peut pas être un aldéhyde.

-  Le produit obtenu n’est pas un composé carbonylé.

-  Le produit obtenu est l’acide propanoïque.

-  CH₃─CH₂─CH₂─OH + H₂O  =  CH₃─CH₂─COOH  + 4 H⁺ +  4 e^–   

B- Oxydation ménagée d'un alcool secondaire : le propan-2-ol.

I- L'oxydant est introduit par défaut.

1)- But :

-  On veut oxyder l'alcool secondaire en cétone grâce à

-  une solution de permanganate de potassium

-  en milieu acide et mettre en évidence les produits de la réaction.

 Écrire l'équation bilan de la réaction.

-  On utilise 1,0 mL de propan-2-ol :

-  Calculer la masse m d'alcool utilisée,

-  En déduire la quantité de matière n₀.

-  Quantité de matière de chacun des réactifs :

-  Masse d’alcool utilisée :

-  m = ρ.d₂.v

-  m = 1,0 x 0,786 x 1,0

-  m = 0,79 g

-  Quantité de matière de propan-2-ol :

-   

-  5,0 mL de solution de permanganate de potassium de concentration C₁ = 1,0 mol / L,

-  Quantité de matière n₁ ion permanganate utilisé :

-  n₁ = C . V ≈ 1,0 × 5,0 × 10^–3 mol

-  n₁ ≈ 5,0× 10^–3 mol

-  n₁ ≈ 5,0  mmol

-  3,0 mL de solution d’acide sulfurique de concentration C₂ = 5,0 mol / L

-  Quantité de matière n₂ d’ions H⁺ (aq) utilisé :

-  n₂ = 2 C . V ≈ 2 × 5,0 × 3,0 × 10^–3 mol

-  n₂ ≈ 30 × 10^–3 mol

-  n₂ ≈ 30 mmol

-  Équation bilan de la réaction :

-  Tableau d’avancement de la réaction : 

-  Valeur x_max de l’avancement maximal :

-  Il est égal à la plus petite des 3 valeurs :

-  En conséquence, x_max = x_max1 ≈ 2,5 mmol

-  Le réactif limitant est bien l’ion permanganate.

-  La coloration violette due aux ions permanganate disparaît.

-  État final :

2)- Protocole expérimental :

a)- Expérience 1 :  Réaction d'oxydation

 Prendre un tube à essais T₁.

-  Verser 1,0 mL de propan-2-ol.

-  Ajouter 5,0 mL de solution de permanganate de potassium.

-  Puis ajouter délicatement et lentement 3,0 mL d'acide sulfurique (attention aux projections).

-  On peut rajouter un peu d'eau distillée pour refroidir.

-  Boucher, agiter et laisser reposer.

b)-  Expérience 2 :  Extraction des produits organiques de la phase aqueuse

 Dans le tube à essais T₁, verser 2 à 3 mL d'hexane.

-  Boucher, agiter et laisser reposer.

c)-  Expérience 3 :  Tests d'identification

 Prendre le tube à essais T₁,

-  Verser par moitié la phase organique qui surnage dans deux tubes à essais T₂ et T₃.

-  Faire le test à la D.N.P.H dans le tube T₂.

-  Faire le test au réactif de schiff dans le tube T₃.

3)- Interprétations.

 Faire les schémas des différentes étapes du protocole expérimental en indiquant les observations, le nom des réactifs et des produits.

 Quel type de réaction a lieu dans le tube T₁ ?

-  Dans le tube T₁, il se produit l’oxydation du propan-2-ol (alcool secondaire).

-  Les ions permanganate  MnO₄^– (aq) (de coloration violette) ont été réduits en ions manganèse Mn²⁺ (aq) (incolore).

-  Demi-équation électronique :

-  MnO₄^– (aq)+ 8 H⁺ (aq)+  5 e ^– =  Mn²⁺ (aq) + 4 H₂O (ℓ)

 Que concluez-vous d'après les résultats des tests effectués dans T₂ et T₃ ?

-  Le test à la D.N.P.H est positif. Le produit obtenu est un composé carbonylé (aldéhyde ou cétone)

 

-  Le test au réactif de schiff est négatif.

-  Le produit obtenu est une cétone : la propan-2-one (acétone).

-  Demi-équation électronique :

II- L'oxydant est introduit par excès.

-  Est-il nécessaire de faire cette expérience ? Pourquoi ? Justifier.