Influence de la chaîne carbonée sur les propriétés physiques des composés organiques
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Objectif(s)
Toutes les molécules organiques ont des
propriétés physiques différentes,
liées à leur structure.
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 ?
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 ?
1. Influence de la chaîne carbonée sur les
températures de changement d'état
a. Température d'ébullition des
premiers alcanes linéaires
Le tableau ci-dessous regroupe les températures
d'ébullition des sept premiers alcanes
linéaires.
La température d’ébullition est la température à laquelle un corps passe de l'état liquide à l'état gazeux (ou vice versa).
| 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).
b. Évolution de la température de
fusion en fonction de la longueur de la chaîne
carbonée
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.
Plus la chaîne carbonée d'un
composé organique est longue, et plus ses
températures de changement
d'état (fusion et ébullition) sont
élevées.
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 |
2. Influence de la chaîne carbonée sur la
densité
a. Densité des premiers alcanes
linéaires
Le tableau ci-dessus regroupe les densités des
sept premiers alcanes linéaires :
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).
| 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).
b. Évolution de la densité en fonction
de la longueur de la chaîne
En étudiant les données du tableau, on
observe que :
- 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.
3. Influence de la chaîne carbonée sur la
solubilité dans un solvant
a. Solubilité des alcools
Le tableau ci-dessous regroupe les données sur la
solubilité de l'eau dans quelques alcools
:
| 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 |
b. Évolution de la solubilité en
fonction de la longueur de la chaîne
En étudiant les données du tableau
ci-dessus, on observe que : Plus la
chaîne carbonée d'un alcool
linéaire est longue, et plus sa
solubilité dans l'eau est
faible.
Remarque : les alcanes ne sont pas solubles dans l'eau.
Remarque : les alcanes ne sont pas solubles dans l'eau.
L'essentiel
La longueur de la chaîne carbonée
des composés organiques linéaires d'une
même famille influe sur ses
propriétés
physiques.
En règle générale, plus la chaîne carbonée d'un composé organique linéaire est longue, et plus :
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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