Chimie

Parfums – savons – médicaments

Savoir qu'un parfum est un mélange de produits organiques plus ou moins volatils

Un parfum est un mélange de produits organiques plus ou moins volatils. L'huile essentielle d'une plante est l'essence de son parfum

Reconnaître la groupe fonctionnel ester.

Le groupe carboxyle (plan): groupe plan

Formule générale d'un ester: R-COO-R' (R’ différent de H)

Retrouver la formule de l'acide et de l'alcool dont dérive un ester de formule semi-développée connue.

Estérification: acide + alcool Á ester + eau

R-COOH + R'-OH Á  R-COO-R' + H₂O

Coefficients stœchiométriques tous égaux à 1.

Savoir que la réaction d'estérification est lente athermique et limitée.

La réaction d'estérification est très lente; Elle est limitée (à partir d'un certain temps, la composition du système n'évolue plus, il reste toujours de l'acide et de l'alcool dans le mélange final). La limite d'estérification est indépendante de la température (la réaction est athermique). Les ions H⁺ (de l'acide sulfurique par exemple), la catalysent.

rendement = quantité formée réellement/ quantité formée si réaction totale ~ 67% (pour l'estérification d'un mélange équimolaire acide/alcool primaire)

Savoir que la réaction d'hydrolyse d'un ester est lente athermique et limitée.

hydrolyse: ester + eau Á  acide + alcool

R-COO-R' + H₂O Á  R-COOH + R'-OH lente limitée athermique

Rendement pour un mélange équimolaire: 33%

Savoir qu'un équilibre chimique est une réaction limitée et qu'il résulte de la coexistence de 2 réactions opposées.

L'équilibre est atteint lorsque la composition du mélange est telle qu'estérification et hydrolyse s'effectuent avec la même vitesse. L'équilibre n'est donc pas dû à l'arrêt des réactions. A l'équilibre, les deux réactions se produisent toujours mais à la même vitesse donc la composition du mélange n'évolue plus.

Savoir qu'un catalyseur ne modifie pas un état d'équilibre.

Un catalyseur ne modifie pas l'équilibre, il catalyse de la même façon les 2 réactions inverses.

Calculer un rendement.

                          (quantité réellement obtenue)

r = --------------------------------------------------------------------------------    

(quantité que l'on aurait dû obtenir théoriquement si réaction totale)

Réaliser une chromatographie et l'exploiter

Principe de la CCM: Lorsqu'on dépose un mélange liquide sur un support solide finement divisé, la vitesse d'entraînement de chaque constituant par un solvant (éluant) se déplaçant par capillarité le long du support dépend du constituant. Cette technique permet de séparer les constituants du mélange et de les identifier grâce à leur vitesse de déplacement.

Interprétation de la CCM: Différents constituants des dépôts sont séparés (plusieurs tâches sur une même ligne verticale) ; chaque tâche correspond à un constituant (au moins). Pour des dépôts différents sur une même ligne de départ, toutes les tâches situées sur une même horizontale correspondent au même constituant (identification)

Savoir qu'une réaction de saponification est totale.

R-COO-R' + Na⁺ + HO^- simple flèche R-COO^- + Na⁺ + R'-OH                    réaction totale

ester           + base forte    simple flèche         savon         +     alcool

Un savon est un mélange de carboxylates de sodium ou de potassium.

Savoir que les corps gras sont des triesters du glycérol et d'acides gras et que leur saponification donne du savon.

corps gras = triesters d'acides gras R-COOH (R à longue chaîne carbonée) et du glycérol (propan-1,2,3, triol) CH₂(OH)-CH(OH)-CH₂(OH)

CH₂(OH)-CH(OH)-CH₂(OH) + 3 R-COOH  simple flèche 3 H₂O + CH₂-CH-CH₂

Ecrire et exploiter quantitativement l'équation-bilan d'une saponification.

mono ester + base forte   flèche         savon         +     alcool

R-COO-R' + Na⁺ + HO^- flèche R-COO^- + Na⁺ + R'-OH                    réaction totale

tiester du glycérol  + base forte    flèche         savon         +     glycérol

CH₂-CH-CH₂ + 3 HO^-     flèche 3 R-COO^- + CH₂(OH)-CH(OH)-CH₂(OH)

Reconnaître la partie hydrophile et la partie hydrophobe d'un savon.

Savoir écrire le schéma de Lewis de l'ion HO^- et connaître son caractère nucléophile. (allègement)

Le groupe carboxylate (ionique) avide d'eau (polaire) il est hydrophile par contre, il n'a pas d'affinité pour les chaînes carbonées des graisses il est lipophobe .

Le groupe alkyle (non polaire)  n'a pas d'affinité pour l'eau (polaire), il est hydrophobe par contre, il a une affinité pour les chaînes carbonées des graisses: il est  lipophile.

Dans HO^- , l'atome O est entouré de 3 doublets, il est donc avide de charges +. On dit qu'il est nucléophile.

Dans le savon: 2 pôles aux propriétés chimiques différentes: un groupe hydrophile et un groupe lipophile; un savon est amphiphile

Tous les détergents ont une structure amphiphile. La partie hydrophile se dissout dans l'eau, la partie lipophile permet de décoller les graisses et salissures.

Reconnaître le site électrophile d'un ester.(allègement)

Dans l'ester, le carbone fonctionnel porte une charge partielle positive car ses deux liaisons avec O sont polarisées vers O, il est donc avide de charges -. On dit qu'il est électrophile.

Comparer les formules de produits naturels ou de synthèse ayant la même activité pharmacologique.

     salicine             acide salicylique     salicylate de sodium     acide acétylsalicylique  

Mettre en évidence la chiralité d'une molécule

Une molécule chirale comporte au moins un carbone asymétrique (C tétraédrique relié à 4 atomes ou groupes différents)

Connaître la formule développée d'un anhydride d'acide et d'un chlorure d'acyle

anhydride d'acide: R-C-O-C-R (déshydratation de 2 molécules d'acides carboxyliques)

chlorure d'acyle: R-COCl  (remplacement du groupe OH par un atome Cl dans un

 acide carboxylique)

Ecrire et exploiter quantitativement les équations-bilan de formation d'esters et d'amides.

Formation d'esters:

R-C-O-C-R + R'-OH flèche R-C-OR' + R-COOH (réaction totale)

R-COCl + R'-OH flèche R-C-OR' + HCl (réaction totale)

Formation d'amides :

R-C-O-C-R + NH₃ flèche RCNH₂ + R-COOH (réaction totale)

mais l'acide formé réagit avec l'ammoniac (basique) d'où :

R-C-O-C-R + 2 NH₃ flèche RCNH₂ + R-COO^- + NH₄⁺ (réaction totale)

R -COCl + NH₃ flèche R-CNH₂ + HCl (réaction totale)

Pour toutes ces réactions, l'ammoniac NH₃ peut être remplacé par une amine R'NH₂

Savoir que la réaction d'un anhydride d'acide ou d'un chlorure d'acyle avec un alcool est  rapide et quantitative

la réaction d'un anhydride d'acide ou d'un chlorure d'acyle avec un alcool est beaucoup plus rapide que la réaction d'estérification ; elle est, en général, quantitative (totale)

Reconnaître la fonction amide dans une chaîne carbonée.

Fonction amide: -CO -N<

A partir de la formule semi-développée d'un amide monosubstitué, retrouver la formule de l'acide correspondant et de l'amine

                             R'

L'amide: R-CO-N      dérive de l'acide R-COOH et de l'amine R'-NH₂

                             H

Savoir que les doublets libres de l'atome d'oxygène confèrent aux alcools des propriétés nucléophiles.

Les doublets libres de l'atome d'oxygène confèrent aux alcools et à HO^-  des propriétés nucléophiles : -O- est avide de charge +.

Savoir que le doublet libre de l'atome d'azote confère aux amines des propriétés nucléophiles.

Le doublet libre de l'atome d'azote confère aux amines et à NH₃  des propriétés nucléophiles : -N- est avide de charge +.

Reconnaître le site électrophile du groupe carbonyle.

Le carbone du groupe carbonyle -C- et du groupe carboxyle est lié à des

atomes d'oxygène (plus électronégatifs que lui); ses liaisons sont donc polarisées vers les O, il porte donc une charge partielle d+; il est électrophile (avide d'électrons)

Savoir recristalliser.

Recristalliser sert à purifier. Soient P le produit pur, I les impuretés et S le solvant.

On utilise la différence de solubilité et P et de I dans S. Le choix de S est primordial, il doit être tel que I soit soluble à froid dans S mais pas P (soluble seulement à chaud).

Il s'agit de dissoudre le solide impur mélange de P et I dans un minimum de S à chaud, puis de laisser refroidir. P, moins soluble à froid cristallise le premier laissant I en solution.

Calculer un rendement.

r = (quantité réellement obtenue)/ (quantité que l'on aurait dû obtenir théoriquement)

Savoir lire l'étiquette d'un médicament à base d'aspirine

aspirine simple = acide acétylsalicylique + excipient (qui facilite l'absorption)

aspirine tamponnée effervescente = acide acétylsalicylique + hydrogénocarbonate de sodium anhydres (la réaction avec l'eau qui dégage CO₂ facilite la dissolution; la solution obtenue est tamponnée à pH=6)

aspirine tamponnée à pH=8 résiste à l'acidité des sucs gastriques, son absorption est plus lente et se fait au niveau de l'intestin

Savoir définir l'effet tampon par la faible variation du pH lors d'une addition modérée d'un acide, d'une base ou par dilution.

effet tampon = faible variation du pH lors d'une addition modérée d'un acide, d'une base ou par dilution.

Solution tampon = mélange équimolaire d'un acide faible et de sa base conjuguée

pH = pK_A du couple

Réaliser un dosage en présence d'un indicateur coloré et avec l'aide d'un pHmètre.

cf TP Acides - bases

Utiliser le matériel élémentaire pour effectuer un dosage.

cf TP Acides - bases

Exploiter une série d'expériences: reporter dans un tableau ou traduire par une courbe les résultats dune série de mesures.

cf TP Acides - bases

A partir de la courbe de dosage pHmétrique, déterminer l'équivalence, la demi-équivalence, une concentration.

Détermination de l'équivalence (Ve; pHe) par la méthode des tangentes.

Appliquer la relation stoechiométrique à l'équivalence du dosage flèche détermination de concentration

Demi-équivalence: (Ve/2)

Utiliser une table de données (pKa, zone de virage d'indicateurs...)

cf TP

Respecter les consignes de sécurité lors de l'utilisation de solvants organiques inflammables.

cf TP

Réaliser un montage d'estérification à partir d'un protocole. Utiliser une ampoule à décanter.

cf TP