Chapitre C1 : Grandeurs physiques et Quantité de matière

Lycée 1ère S
St Jude Chimie – Partie II
Chapitre C9
1
Chapitre C9 : Groupe caractéristiques
et réactivité
Objectifs :
 Reconnaître les principales familles de composés organiques.
 Illustrer la réactivité des alcools.
 Passage d’un groupa caractéristique à un autre.
Cours 1
1) Groupe caractéristiques
1-1 Définition
Dans une molécule organique, on appelle groupe caractéristique tous les
atomes autres que les atomes C et H reliés par des liaisons simples.
Exemple : La formule du but-1-ène montre que les deux atomes de carbone
reliés par une double liaison constituent un groupe caractéristique (Fig. 1).
C'est le groupe caractéristique de la famille des alcènes. Le groupe
caractéristique d'une molécule donne à l'espèce chimique correspondante des
propriétés chimiques particulières qui sont les propriétés de la famille à laquelle l'espèce chimique appartient
(Cf. paragraphe 1-2)
Pour reconnaître la famille à laquelle une espèce chimique appartient, il y a deux possibilités
• on identifie le groupe caractéristique à partir de la formule correspondant à l'espèce chimique;
• on cherche à mettre en évidence, par un test chimique, une des propriétés chimiques caractéristiques de
l'espèce chimique considérée.

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1-2) Les principales familles chimiques
Groupe caractéristique
Famille chimique
Test chimique
-O-H
Les alcools
Décoloration du permanganate de
potassium
-X
( où X est un halogène)
Les composés halogénés
Précipité blanc avec le nitrate
d’argent
C=O
Les cétones
Précipité orange avec la 2,4-DNPH
H
C = O
Les aldéhydes
Précipité orange avec la 2,4-DNPH
Test positif avec le réactif de
Fehling
Donne « un miroir d’argent » avec
le réactif de Tollens
O
- C
OH
Les acides carboxyliques
Test au papier pH : pH acide
- N
Les amines
Test au papier pH : pH basique

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1-3) La nomenclature
Comme dans le cas des hydrocarbures, le nom des espèces chimiques possédant un groupe caractéristique
est constitué d'un préfixe, d'un radical et d'un suffixe (Tab. suivant).
Des numéros indiquent, si nécessaire, la position du groupe caractéristique et des éventuelles ramifications
du squelette carboné. Le sens de numérotation des atomes de la chaîne carbonée doit être tel que la position
du groupe caractéristique soit minimale. Ce sens s'impose à la numérotation des ramifications.
Lorsqu'un groupe caractéristique est présent plusieurs fois dans une même molécule, on utilise les termes di,
tri... Suivant les cas, le groupe caractéristique est indiqué dans le nom de l'espèce chimique en préfixe ou en
suffixe.
Famille
Genre
Suffixe
Préfixe
alcool
masculin
ol
(hydroxy)
composé halogéné
masculin
chloro, bromo, iodo
cétone
féminin
one
(oxo)
aldéhyde
masculin
al
(oxo)
acide carboxylique
masculin
oïque
amine
féminin
(amino)
EXEMPLES :
 butanal, constitué du radical « butan » (4 atomes C) et du suffixe « al
» (groupe caractéristique -CHO des aldéhydes) (Fig. 2) ;
 acide éthanoïque, constitué du radical « éthan » et du suffixe « oïque
» (groupe caractéristique -COOH des acides carboxyliques).
 La nomenclature des amines diffère légèrement, le radical étant
souvent « amine » : le nom méthylamine constitué du préfixe « méthyl
» et du radical « amine » est préféré au nom « aminométhane » qui
n'est pas utilisé.
Les préfixes indiqués entre parenthèses dans le Tab. précédent ne s'utilisent que dans
le cas de molécules possédant plusieurs groupes caractéristiques. C'est le cas des
acides aminés constituant les protéines (cours de SVT). L'acide aminé alanine, par
exemple, est officiellement nommé: acide 2-aminopropanoïque (Fig. 3).
Exercices 2-5 page228

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2) Réactivité des alcools
2-1) Classe des alcools
Dans la chaîne carbonée, le carbone d'un alcool portant le groupe caractéristique OH (ou carbone fonctionnel)
peut être relié à un, deux ou trois atomes de carbone.
On définit la classe d'un alcool par rapport au nombre d'atomes de carbone entourant le carbone fonctionnel. Un
alcool est dit primaire si le carbone fonctionnel n'est relié qu'à un autre atome de carbone, secondaire s'il relié à
deux et tertiaire s'il est relié à trois.
Exemple :
Il existe trois isomères de formule brute C4Hlo0 : le butan-1-ol, le utan-2-ol et le méthylpropan-2-ol (Fig. 4).
La classe de ces trois alcools diffère. En
effet, dans le butan-1-ol, le carbone
fonctionnel (en rouge sur la Fig. 4) est relié à
un atome de carbone (en vert sur la Fig. 4) :
il s'agit d'un alcool primaire. Dans le
butan-2-ol, le carbone fonctionnel est lié à
deux atomes de carbone
il s'agit d'un alcool tertiaire.
Dans le méthylpropan-2-ol, le carbone
fonctionnel est entouré de trois autres atomes
de carbone, il s'agit d'un alcool tertiaire.
La réactivité des alcools n'est pas la même suivant leur classe. Le paragraphe suivant met en évidence leur
différence de réactivité vis-à-vis des oxydants.
Remarque : On obtient des alcools tertiaires pour des chaînes carbonées contenant au minimum quatre atomes
de carbone.
2-2) Oxydation des alcools
Les alcools, dont le carbone portant le groupe caractéristique -OH porte également un atome H, peuvent être
oxydés par l'ion permanganate MnO4-. Il s'agit d'une oxydation ménagée car le squelette carboné est conservé
pendant la réaction.
La forme oxydée du couple oxydant/réducteur possède le groupe d'atomes C=O. C'est donc, suivant les cas, un
aldéhyde ou une cétone.
EXEMPLE :
L'éthanal peut être obtenu par l'oxydation de l'éthanol et la propanone par oxydation du propan-2-ol.
Couple oxydant/réducteur
Forme oxydée
Forme réduite
aldéhyde/alcool
CH3CHO(aq)
CH3CH20H(aq)
cétone/alcool
CH3COCH3(aq)
CH3CHOHCH3(aq)
Dans le cas de l'éthanol, les demi-équations et l'équation d'oxydoréduction sont respectivement
CH3CH20H(aq) = CH3CH0(aq) + 2 H+(aq) + 2 e-
Mn04- (aq) + 8 H+(aq) + 5e- = Mn 2+(aq) + 4 H20
5 CH3CH20H(aq) + 2Mn04- (aq)+ 6H+(aq) ---> 5CH3CH0(aq) + 2Mn2+(aq) + 8H20

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Cette réaction sert de test caractéristique des alcools. La transformation de l'ion permanganate en ion
manganèse est repérée par la décoloration de la solution. De plus, la formation d'un aldéhyde ou d'une cétone
peut aussi être mise en évidence par le test à la 2,4-DNPH, effectué sur le système dans l'état final de la
réaction d'oxydation.
Suivant la classe de l'alcool, les produits de son oxydation ménagée sont différents (Tab. 4).
Classe de l'alcool
Produit formé en présence d'un
défaut d'oxydant
Produit formé en présence d'un
excès d'oxydant
primaire
aldéhyde
acide carboxylique
secondaire
cétone
cétone
tertiaire
pas d'oxydation
pas d'oxydation
REMARQUES.
La combustion est aussi une réaction d'oxydation. Comme la plupart des espèces chimiques organiques, tous
les alcools peuvent brûler et produire du dioxyde de carbone et de l'eau. La combustion ne préserve pas le
squelette carboné. Ce n'est donc pas une oxydation ménagée mais une oxydation totale.
Léthylotest, qui permet le titrage de l'alcool dans le sang, utilise une réaction d'oxydation de l'éthanol présent
dans l'air expiré. L'oxydant est dans ce cas du dichromate de potassium K2Cr207.
2-3) Déshydratation
Une déshydratation est une réaction chimique au cours de laquelle une molécule d'eau est produite. Une
molécule d'alcool peut se déshydrater en éliminant les atomes 0 et H de son groupe caractéristique et un atome
H d'un carbone voisin. II se forme alors un alcène.
La réaction chimique, dans le cas de l'hexan-1-ol, est : C4H9-CH2-CH2-OH ---> C4H9-CH=CH2 + H20
Cette réaction est souvent effectuée en présence d'acide chlorhydrique, et l'alcène formé peut être mis en
évidence par un test au dibrome, caractéristique de la famille des alcènes.
Une déshydratation est une réaction d'élimination dont la particularité est de provoquer d'importantes
modifications du squelette carboné :
• Modification de la géométrie :
l'environnement des atomes de carbone
portant les atomes qui vont être éliminés
est tétraédrique avant la réaction et plan
après la déshydratation.
• Modification des liaisons : le squelette
carboné n'a initialement que des liaisons
simples et possède, à l'état final, une
double liaison.
2-4) Substitution
Au cours d'une réaction de substitution, un groupe d'atomes est remplacé par un autre groupe ou par un atome.
Les alcools peuvent subir une telle transformation ; leur groupe caractéristique hydroxyle -OH peut, par
exemple, être remplacé par un atome d'halogène.