Influence de la chaîne carbonée sur les propriétés physiques des composés organiques
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Une molécule est caractérisée par sa densité, sa solubilité dans les solvants, ses températures de changement d'état.
Comment la longueur et la disposition de la chaîne carbonée influent-elles sur ces propriétés ?
| Nom | Nombre d'atomes de carbone n | Température d’ébullition Téb (°C) |
|
Méthane
|
1 | –162 |
| Éthane | 2 | – 89 |
| Propane | 3 | – 42 |
| Butane | 4 | – 0,5 |
| Pentane | 5 | 36 |
| Hexane | 6 | 69 |
| Heptane | 7 | 98 |
La température d’ébullition est la température à laquelle un corps passe de l'état liquide à l'état gazeux (ou vice versa).
En étudiant les données du tableau, on observe que :
- Plus la chaine carbonée d'un alcane est longue, et plus sa température d'ébullition est élevée. De même, ce résultat est valable pour la température de fusion (passage de l'état solide à l'état liquide des alcanes linéaires).
- Les quatre premiers alcanes, qui ont des températures de fusion inférieures à 0°C, sont gazeux à température ambiante ; les suivants sont liquides. À partir de n = 17, les alcanes sont solides à température ambiante.
Remarque : À masse molaire égale, les températures d'ébullition et de fusion sont d'autant plus faibles que l'alcane est ramifié.
| Nom | Formule développée | Température d'ébullition Téb (°C) |
| Hexane |
|
69 |
| 2-méthylpentane |
|
60 |
| 2,3-diméthylbutane |
|
58 |
| Nom | Nombre d'atomes de carbone n |
Densité par
rapport à l'eau ou à l'air |
| Méthane | 1 | Air : 0,55 |
| Éthane | 2 | Air : 1,03 |
| Propane | 3 | Air : 1,52 |
| Butane | 4 | Air : 2,00 |
| Pentane | 5 | Eau : 0,63 |
| Hexane | 6 | Eau : 0,67 |
| Heptane | 7 | Eau : 0,68 |
La densité est le rapport entre la masse d'un certain volume du corps et la masse du même volume d'air (pour les corps gazeux) ou d'eau (pour les corps liquides).
- plus la chaîne carbonée d'un alcane linéaire gazeux est longue, et plus sa densité par rapport à l'air est grande ;
- plus la chaîne carbonée d'un alcane linéaire liquide est longue, et plus sa densité par rapport à l'eau est grande.
| Nom | Nombre d'atomes de carbone n | Solubilité dans l'eau (g.L-1) |
| Méthanol | 1 | Totale |
| Éthanol | 2 | Totale |
| Propan-1-ol | 3 | Totale |
| Butan-1-ol | 4 | 80 |
| Pentan-1-ol | 5 | 22 |
| Hexan-1-ol | 6 | Très peu soluble |
Remarque : les alcanes ne sont pas solubles dans l'eau.
En règle générale, plus la chaîne carbonée d'un composé organique linéaire est longue, et plus :
- ses températures d'ébullition et de fusion sont élevées ;
- sa densité par rapport à l'eau ou à l'air est élevée ;
- sa solubilité dans un solvant diminue.
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