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Les alcools

Étudier la fonction alcool et sa réactivité.

Chimie Première Chapitre 3 / 8 ⏱ 9 h

Ce que tu sauras faire à la fin

  • Nommer et classer un alcool
  • Prévoir les produits d'une oxydation ménagée
  • Écrire une réaction de déshydratation

Ouvre un bidon d’essence à la pompe de Dakar ou de Douala : à côté du gasoil, tu trouveras parfois du « super sans plomb » additivé à l’éthanol. Regarde l’étiquette d’un flacon de gel hydroalcoolique : « alcool à 70° ». Écoute la recette du bili-bili tchadien ou du vin de palme ivoirien : dans les deux cas, un sucre fermente et donne… un alcool. Un seul et même groupe d’atomes, le groupe hydroxyle –OH\text{–OH}, explique tout cela à la fois : le carburant qui brûle, le désinfectant qui s’évapore vite, la boisson qui enivre et, mal maîtrisée, qui empoisonne.

Dans le chapitre sur les alcanes, tu as appris à décrire des chaînes carbonées peu réactives. Ici, on greffe sur une telle chaîne un seul atome d’oxygène supplémentaire — et tout change. Ce petit groupe –OH\text{–OH} rend la molécule polaire, capable de tisser des liaisons hydrogène, et surtout réactive : elle brûle, elle réagit avec le sodium, elle se déshydrate en alcène, elle s’oxyde en aldéhyde, en cétone ou en acide selon les cas. C’est ta toute première rencontre avec une véritable fonction chimique — un groupe caractéristique qui pilote la réactivité de toute une famille de molécules.

C’est aussi la première fois que tu vas écrire des équations d’oxydoréduction complètes en chimie organique, avec des couples comme MnO4−/Mn2+\text{MnO}_4^{-}/\text{Mn}^{2+} ou Cr2O72−/Cr3+\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}. La méthode est exactement celle que tu maîtrises déjà en chimie des solutions ; on l’applique simplement à des molécules plus grosses. Prends ton temps sur cette partie : elle prépare directement les chapitres sur les aldéhydes, les cétones et les acides carboxyliques.

Enfin, ce chapitre a une portée très concrète : comprendre pourquoi un alcool frelaté peut rendre aveugle, pourquoi on écarte les premières gouttes d’une distillation artisanale, ou comment fonctionne un alcootest. La chimie des alcools n’est pas qu’une suite de formules : c’est aussi une question de sécurité.

1Groupe caractéristique et nomenclature

1.1  Le groupe hydroxyle et la formule générale

Définition

Un alcool est un composé organique dont une molécule renferme le groupe caractéristique hydroxyle –OH\text{–OH}, fixé sur un atome de carbone saturé (ne portant aucune liaison double).

Pour un alcool saturé à chaîne non cyclique — les seuls étudiés cette année — la formule brute générale est :

CnH2n+2Oou, de fac¸on eˊquivalente,R–OH\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O} \quad \text{ou, de façon équivalente,} \quad \text{R–OH}

où nn est le nombre d’atomes de carbone (n⩾1n \geqslant 1) et R\text{R} désigne une chaîne carbonée (un groupe alkyle).

Le groupe –OH\text{–OH} doit impérativement être porté par un carbone saturé : si l’oxygène était fixé sur un carbone d’une double liaison C=C\text{C=C}, on n’aurait plus un alcool mais un énol, une espèce instable qui se réarrange presque toujours. De même, un –OH\text{–OH} fixé directement sur un cycle benzénique donne un phénol, une famille à la réactivité très différente, hors programme cette année.

Attention

Ne confonds pas le groupe hydroxyle des alcools, R–OH\text{R–OH}, avec la fonction éther-oxyde R–O–R′\text{R–O–R′}, où l’oxygène est encadré par deux chaînes carbonées et ne porte aucun hydrogène. Un éther n’est pas un alcool : ni ses propriétés physiques, ni sa réactivité ne sont les mêmes.

1.2  Règles de nomenclature

Méthode — nommer un alcool

On procède en trois temps.

  1. On repère la chaîne carbonée la plus longue qui contient le carbone portant le groupe –OH\text{–OH} ; elle donne le nom de l’alcane correspondant.
  2. On numérote les carbones de cette chaîne de façon à donner le plus petit indice possible au carbone fonctionnel (celui qui porte –OH\text{–OH}).
  3. On remplace le « e » final du nom de l’alcane par le suffixe « -ol », précédé de l’indice de position entre tirets. Les ramifications éventuelles se nomment comme pour les alcanes.
Formule semi-développéeNom
CH3–OH\text{CH}_3\text{–OH}méthanol
CH3–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–OH}éthanol
CH3–CH2–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH}propan-1-ol
CH3–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH(OH)–CH}_3propan-2-ol
CH3–CH2–CH2–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH}butan-1-ol
CH3–CH2–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_3butan-2-ol
Exemple — nommer un alcool ramifié

Nommons CH3–CH(CH3)–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH(CH}_3\text{)–CH}_2\text{–OH}.

  1. la chaîne la plus longue passant par le carbone fonctionnel compte 3 carbones : c’est un propanol
  2. on numérote depuis l’extrémité la plus proche de –OH\text{–OH}le –OH\text{–OH} doit porter le plus petit indice
  3. ⇒–OH\text{–OH} est sur le carbone 1, le méthyle est sur le carbone 2
  4. ⇒le composé se nomme 2-méthylpropan-1-ol
Exemple — écrire la formule à partir du nom

Écrivons la formule semi-développée du pentan-3-ol.

  1. « pentan » : chaîne principale de 5 carbones
  2. « 3-ol » : le groupe –OH\text{–OH} est porté par le carbone 3
  3. ⇒CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_2\text{–CH}_3
Chimie & Co — D’al-kuhl à l’alcool

Le mot « alcool » vient de l’arabe al-kuḥl, qui désignait à l’origine une poudre fine de sulfure d’antimoine utilisée comme fard pour les yeux. Les alchimistes du monde arabo-musulman, notamment Jâbir ibn Hayyân (vers 721–815) puis Al-Râzî (865–925) à Bagdad, perfectionnent l’alambic et l’utilisent pour distiller toutes sortes de substances ; le mot en vient à désigner, par extension, toute substance obtenue par distillation fine, puis spécifiquement l’esprit-de-vin.

Il faudra attendre Antoine Lavoisier, à la fin du XVIIIe siècle, pour que l’éthanol soit reconnu comme un composé défini de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, puis le XIXe siècle pour que la famille des alcools soit comprise comme une véritable fonction chimique, généralisable à des centaines de molécules.

2Classes d’alcools

Deux alcools de formules voisines peuvent réagir très différemment face à un oxydant. La raison est structurale : elle tient uniquement à l’environnement immédiat du carbone qui porte le groupe –OH\text{–OH}. On distingue trois classes d’alcools.

2.1  Les trois classes

Définition

On appelle carbone fonctionnel le carbone qui porte le groupe –OH\text{–OH}. Sa classe est donnée par le nombre d’atomes de carbone qui lui sont directement liés :

  • alcool primaire (I) : le carbone fonctionnel est lié à un seul autre carbone (ou à aucun, cas particulier du méthanol) ;
  • alcool secondaire (II) : il est lié à deux autres carbones ;
  • alcool tertiaire (III) : il est lié à trois autres carbones.
Méthode — déterminer la classe d’un alcool

On repère le carbone qui porte –OH\text{–OH}, puis on compte ses voisins carbonés — et seulement eux, sans se laisser distraire par la longueur totale de la molécule. Moyen sûr : compter les hydrogènes restants sur ce carbone. Deux H\text{H} et un voisin (ou trois H\text{H} et aucun voisin, cas du méthanol) ⇒\Rightarrow primaire ; un H\text{H} et deux voisins ⇒\Rightarrow secondaire ; aucun H\text{H} et trois voisins ⇒\Rightarrow tertiaire.

Primaire (I) R–CH₂–OH CH₃ CH₂ OH 1 seul voisin carboné Secondaire (II) R–CH(OH)–R′ CH₃ CH CH₃ OH 2 voisins carbonés Tertiaire (III) R₃C–OH CH₃ C CH₃ OH CH₃ 3 voisins carbonés
Figure 1 — Les trois classes d’alcools : le nombre de carbones directement liés au carbone fonctionnel (en couleur) — 1, 2 ou 3 — définit la classe primaire, secondaire ou tertiaire ; le groupe –OH\text{–OH} est toujours placé vers le haut.
Exemple — classer trois alcools
  1. CH3–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–OH} (éthanol) : le carbone fonctionnel n’a qu’un seul voisin carbonéCH3\text{CH}_3
  2. ⇒alcool primaire
  3. CH3–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH(OH)–CH}_3 (propan-2-ol) : deux voisins carbonés
  4. ⇒alcool secondaire
  5. (CH3)3C–OH\text{(CH}_3\text{)}_3\text{C–OH} (2-méthylpropan-2-ol) : trois voisins carbonés
  6. ⇒alcool tertiaire
Exemple — classer le butan-2-ol

Le butan-2-ol, CH3–CH2–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_3, a son carbone fonctionnel (le carbone 2) lié d’un côté à CH2CH3\text{CH}_2\text{CH}_3 et de l’autre à CH3\text{CH}_3 : deux voisins carbonés distincts. C’est un alcool secondaire, bien que la molécule compte quatre carbones au total — ce nombre total n’entre pas en ligne de compte.

Attention

Le piège classique est de compter tous les carbones de la molécule au lieu des seuls voisins directs du carbone fonctionnel. Un alcool à longue chaîne comme l’hexan-1-ol reste primaire : peu importe que la chaîne compte six carbones, seul celui immédiatement voisin du carbone fonctionnel est compté.

3Propriétés physiques

3.1  La liaison hydrogène

Définition

Une liaison hydrogène est une interaction électrostatique entre un atome d’hydrogène lié à un atome très électronégatif (ici l’oxygène du groupe –OH\text{–OH}, noté δ−\delta^{-}) et le doublet non liant d’un atome électronégatif d’une molécule voisine. L’atome d’hydrogène, appauvri en électrons, porte une charge partielle δ+\delta^{+}.

Le groupe –OH\text{–OH} est polaire : la liaison O–H\text{O–H} partage inégalement ses électrons, l’oxygène étant beaucoup plus électronégatif que l’hydrogène. Chaque molécule d’alcool peut ainsi former une liaison hydrogène avec l’oxygène δ−\delta^{-} d’une molécule voisine, ce qu’un alcane ne peut pas faire : aucun de ses atomes n’est assez électronégatif.

Liaison hydrogène entre deux molécules d’éthanol CH₃ CH₂ Oδ⁻ Hδ⁺ CH₃ CH₂ Oδ⁻ Hδ⁺ liaison hydrogène Un alcane, sans O–H, ne forme aucune liaison de ce type.
Figure 2 — La liaison hydrogène (pointillé) s’établit entre l’hydrogène δ+\delta^{+} du groupe –OH\text{–OH} d’une molécule et l’oxygène δ−\delta^{-} d’une molécule voisine ; c’est elle qui explique les températures d’ébullition élevées des alcools.

3.2  Températures de changement d’état et miscibilité

Propriété

Comparés à un alcane de masse molaire voisine, les alcools ont des températures d’ébullition nettement plus élevées : il faut fournir de l’énergie supplémentaire pour rompre les liaisons hydrogène entre les molécules avant qu’elles ne passent en phase gazeuse.

AlcoolFormuleM (g⋅mol−1)M\ (\text{g·mol}^{-1})θeˊb (∘C)\theta_{\text{éb}}\ (^{\circ}\text{C})Solubilité dans l’eau
méthanolCH3OH\text{CH}_3\text{OH}32326565totale (miscible)
éthanolC2H5OH\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}46467878totale (miscible)
propan-1-olC3H7OH\text{C}_3\text{H}_7\text{OH}60609797totale (miscible)
butan-1-olC4H9OH\text{C}_4\text{H}_9\text{OH}7474118118faible (≈8 g/100 mL\approx 8\ \text{g/100 mL})
pentan-1-olC5H11OH\text{C}_5\text{H}_{11}\text{OH}8888138138très faible
Exemple — l’effet spectaculaire de la liaison hydrogène

Comparons l’éthanol (M=46 g⋅mol−1M = 46\ \text{g·mol}^{-1}) et le propane (M=44 g⋅mol−1M = 44\ \text{g·mol}^{-1}), deux molécules de masses molaires presque identiques.

  1. θeˊb(propane)≈−42 ∘C\theta_{\text{éb}}(\text{propane}) \approx -42\ ^{\circ}\text{C}alcane : aucune liaison hydrogène entre molécules
  2. θeˊb(eˊthanol)≈78 ∘C\theta_{\text{éb}}(\text{éthanol}) \approx 78\ ^{\circ}\text{C}liaison hydrogène entre les groupes –OH\text{–OH}
  3. ⇒un écart de plus de 120 ∘C120\ ^{\circ}\text{C} pour une masse molaire quasi identique

La seule différence structurale — un atome d’oxygène en plus, capable de liaison hydrogène — explique cet écart considérable.

Attention

Ne dis jamais « tous les alcools sont solubles dans l’eau ». C’est vrai pour les tout premiers termes de la famille (méthanol, éthanol, propanols), mais la solubilité chute rapidement quand la chaîne carbonée s’allonge : la partie hydrocarbonée est hydrophobe, et elle finit par dominer le comportement de la molécule dès 5 ou 6 atomes de carbone.

4Déshydratation

Avant de nous concentrer sur la déshydratation, un rapide aperçu de deux réactions plus simples permet de mesurer à quel point le groupe –OH\text{–OH} transforme la réactivité d’une chaîne carbonée.

4.1  Combustion et réaction avec le sodium

Propriété

Comme les alcanes, les alcools brûlent. La combustion complète d’un alcool, en excès de dioxygène, produit du dioxyde de carbone et de l’eau, en dégageant une grande quantité d’énergie :

CnH2n+2O+3n2 O2→n CO2+(n+1) H2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O} + \dfrac{3n}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow n\,\text{CO}_2 + (n+1)\,\text{H}_2\text{O}

C’est cette réaction, très exothermique, qui fait du bioéthanol un carburant : mélangé à l’essence, il permet de réduire la part de pétrole importé.

Exemple — combustion du propan-1-ol
  1. C3H8O+3×32 O2→3 CO2+4 H2O\text{C}_3\text{H}_8\text{O} + \dfrac{3\times3}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow 3\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}
  2. ⇒C3H8O+92 O2→3 CO2+4 H2O\text{C}_3\text{H}_8\text{O} + \dfrac{9}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow 3\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}
  3. ×22 C3H8O+9 O2→6 CO2+8 H2O2\,\text{C}_3\text{H}_8\text{O} + 9\,\text{O}_2 \rightarrow 6\,\text{CO}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O}on multiplie par 2 pour obtenir des nombres entiers
Propriété

Le groupe –OH\text{–OH} porte un hydrogène légèrement acide (mobile). Comme l’eau, un alcool réagit avec le sodium métallique : il se forme un alcoolate de sodium et du dihydrogène gazeux.

2 R–OH+2 Na→2 R–O−Na++H22\,\text{R–OH} + 2\,\text{Na} \rightarrow 2\,\text{R–O}^{-}\text{Na}^{+} + \text{H}_2

Exemple — le sodium dans le butan-2-ol

Avec le butan-2-ol, l’équation s’écrit :

  1. 2 CH3–CH2–CH(OH)–CH3+2 Na→2 CH3–CH2–CH(O−Na+)–CH3+H22\,\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_3 + 2\,\text{Na} \rightarrow 2\,\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(O}^{-}\text{Na}^{+}\text{)–CH}_3 + \text{H}_2

On observe une effervescence (dégagement gazeux) à la surface du morceau de sodium, comme dans l’eau — mais nettement moins vive.

4.2  Déshydratation intramoléculaire et règle de Zaïtsev

Définition

La déshydratation intramoléculaire d’un alcool est l’élimination d’une molécule d’eau à partir d’une seule molécule d’alcool, sous l’action d’un catalyseur acide (acide sulfurique concentré, ou alumine Al2O3\text{Al}_2\text{O}_3) à chaud. Elle produit un alcène :

CnH2n+2O→ΔH2SO4CnH2n+H2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O} \xrightarrow[\Delta]{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_n\text{H}_{2n} + \text{H}_2\text{O}

Quand l’alcool est symétrique ou que le carbone fonctionnel est en bout de chaîne, un seul alcène est possible. Mais dès que ce carbone a des voisins inégaux de part et d’autre, plusieurs alcènes peuvent se former, selon le carbone voisin dont on retire un hydrogène.

Règle de Zaïtsev

Lorsque plusieurs alcènes sont possibles, le produit majoritaire est celui dont la double liaison est la plus substituée (portée par le carbone le plus riche en chaînes carbonées voisines).

Démonstration — idée de la règle de Zaïtsev

Un alcène plus substitué est plus stable : les groupes alkyle voisins de la double liaison cèdent une partie de leur densité électronique au système π\pi, ce qui abaisse l’énergie de la molécule. Or, en catalyse acide, la réaction passe par un intermédiaire carbocation : celui-ci évolue préférentiellement vers l’état de transition le plus stable, donc vers l’alcène le plus substitué, qui devient le produit majoritaire.

Exemple — déshydratation du butan-2-ol

Le butan-2-ol, CH3–CH2–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_3, a deux carbones voisins du carbone fonctionnel (C1 et C3) : deux alcènes sont envisageables.

  1. retrait d’un H\text{H} sur C3 : CH3–CH=CH–CH3\text{CH}_3\text{–CH=CH–CH}_3 (but-2-ène)double liaison disubstituée des deux côtés
  2. retrait d’un H\text{H} sur C1 : CH2=CH–CH2–CH3\text{CH}_2\text{=CH–CH}_2\text{–CH}_3 (but-1-ène)double liaison monosubstituée
  3. ⇒le but-2-ène (plus substitué) est majoritaire, le but-1-ène est minoritaire
Exemple — un cas sans ambiguïté

Le propan-1-ol, CH3–CH2–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH}, ne possède qu’un seul carbone voisin du carbone fonctionnel : la déshydratation ne fournit qu’un seul alcène, le propène CH3–CH=CH2\text{CH}_3\text{–CH=CH}_2. La règle de Zaïtsev ne s’applique que lorsqu’un choix existe entre plusieurs alcènes.

Attention

Un alcool tertiaire se déshydrate souvent le plus vite (le carbocation intermédiaire y est le plus stable), mais cela ne change rien à la règle de Zaïtsev sur la régiosélectivité : c’est la stabilité de l’alcène formé, et non celle de l’alcool de départ, qui détermine le produit majoritaire.

5Oxydation ménagée

La combustion est une oxydation totale, brutale, qui détruit la molécule. On s’intéresse maintenant à l’oxydation ménagée : une oxydation contrôlée, qui ne touche que le carbone fonctionnel et laisse le reste de la chaîne intact. Cette réactivité dépend directement de la classe de l’alcool — d’où l’importance de la section 2.

5.1  Oxydation par l’oxyde de cuivre

Définition

Au laboratoire, on réalise souvent une oxydation ménagée en faisant passer les vapeurs d’un alcool chaud sur un fil de cuivre chauffé au rouge et recouvert d’oxyde de cuivre CuO\text{CuO} (noir). Le cuivre Cu2+\text{Cu}^{2+} de CuO\text{CuO} oxyde l’alcool et se réduit en cuivre métallique Cu\text{Cu} (le fil redevient brillant).

ClasseRéaction avec CuO\text{CuO}Produit
primaireR–CH2OH+CuO→R–CHO+Cu+H2O\text{R–CH}_2\text{OH} + \text{CuO} \rightarrow \text{R–CHO} + \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}aldéhyde
secondaireR–CH(OH)–R′+CuO→R–CO–R′+Cu+H2O\text{R–CH(OH)–R′} + \text{CuO} \rightarrow \text{R–CO–R′} + \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}cétone
tertiairepas de réaction—
Attention

Un alcool tertiaire résiste totalement à l’oxydation ménagée : son carbone fonctionnel ne porte aucun hydrogène à céder. L’oxyder exigerait de rompre une liaison C–C\text{C–C} de la chaîne — ce qui n’est plus une oxydation « ménagée », mais une dégradation profonde de la molécule, hors programme.

5.2  Écrire une demi-équation d’oxydation organique

Au-delà de CuO\text{CuO}, les oxydants utilisés en solution acide sont les ions permanganate MnO4−\text{MnO}_4^{-} (violet) et dichromate Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} (orange). Il faut alors écrire des équations d’oxydoréduction complètes, exactement comme en chimie des solutions.

Méthode — équilibrer une demi-équation d’oxydation organique

On procède comme pour toute demi-équation redox.

  1. On écrit le couple réduit / oxydé (alcool / aldéhyde, alcool / cétone, aldéhyde / acide…).
  2. On équilibre les atomes d’oxygène avec des molécules H2O\text{H}_2\text{O}.
  3. On équilibre les atomes d’hydrogène avec des ions H+\text{H}^{+}.
  4. On équilibre les charges avec des électrons e−\text{e}^{-}, du côté où la charge totale est la plus élevée.
Démonstration — de la demi-équation à l’équation bilan (éthanol en acide éthanoïque par Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-})

L’oxydation complète d’un alcool primaire en acide carboxylique se fait en deux étapes de 2 électrons chacune.

  1. CH3CH2OH→CH3CHO+2 H++2 e−\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \rightarrow \text{CH}_3\text{CHO} + 2\,\text{H}^{+} + 2\,\text{e}^{-}alcool → aldéhyde
  2. +CH3CHO+H2O→CH3COOH+2 H++2 e−\text{CH}_3\text{CHO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} + 2\,\text{H}^{+} + 2\,\text{e}^{-}aldéhyde → acide, un H2O\text{H}_2\text{O} apporte l’oxygène
  3. ⇒CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+4 H++4 e−\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} + 4\,\text{H}^{+} + 4\,\text{e}^{-}demi-équation globale, 4 électrons échangés
  4. demi-équation du réducteur (couple Cr2O72−/Cr3+\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}) : Cr2O72−+14 H++6 e−→2 Cr3++7 H2O\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^{+} + 6\,\text{e}^{-} \rightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
  5. ×3 / ×2on multiplie la 1ʳᵉ demi-équation par 3 et la 2ᵉ par 2, pour échanger 1212 électrons de part et d’autreplus petit commun multiple de 4 et 6
  6. +3 CH3CH2OH+3 H2O+2 Cr2O72−+28 H+→3 CH3COOH+12 H++4 Cr3++14 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 3\,\text{H}_2\text{O} + 2\,\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 28\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{COOH} + 12\,\text{H}^{+} + 4\,\text{Cr}^{3+} + 14\,\text{H}_2\text{O}
  7. ⇒3 CH3CH2OH+2 Cr2O72−+16 H+→3 CH3COOH+4 Cr3++11 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 2\,\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{COOH} + 4\,\text{Cr}^{3+} + 11\,\text{H}_2\text{O}après simplification des H+\text{H}^{+} et H2O\text{H}_2\text{O} en excès

Cette dernière équation, parfaitement équilibrée en atomes et en charges, est précisément celle qui gouverne l’alcootest chimique (section 5.5).

Exemple — arrêter l’oxydation au stade aldéhyde

Avec un défaut d’oxydant (on distille l’aldéhyde formé au fur et à mesure), on peut arrêter l’oxydation avant l’acide.

  1. oxydation : 3 CH3CH2OH→3 CH3CHO+6 H++6 e−3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{CHO} + 6\,\text{H}^{+} + 6\,\text{e}^{-}
  2. réduction : Cr2O72−+14 H++6 e−→2 Cr3++7 H2O\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^{+} + 6\,\text{e}^{-} \rightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
  3. +3 CH3CH2OH+Cr2O72−+14 H+→3 CH3CHO+6 H++2 Cr3++7 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{CHO} + 6\,\text{H}^{+} + 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
  4. ⇒3 CH3CH2OH+Cr2O72−+8 H+→3 CH3CHO+2 Cr3++7 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 8\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{CHO} + 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
Exemple — oxydation d’un alcool secondaire par MnO4−\text{MnO}_4^{-}

Le propan-2-ol s’oxyde en propanone (une cétone), et la réaction s’arrête là.

  1. oxydation : (CH3)2CHOH→(CH3)2CO+2 H++2 e−(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} \rightarrow (\text{CH}_3)_2\text{CO} + 2\,\text{H}^{+} + 2\,\text{e}^{-}
  2. réduction : MnO4−+8 H++5 e−→Mn2++4 H2O\text{MnO}_4^{-} + 8\,\text{H}^{+} + 5\,\text{e}^{-} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}
  3. ×5 / ×2plus petit commun multiple de 2 et 5 : on échange 10 électrons
  4. +5(CH3)2CHOH+2 MnO4−+16 H+→5(CH3)2CO+10 H++2 Mn2++8 H2O5(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} + 2\,\text{MnO}_4^{-} + 16\,\text{H}^{+} \rightarrow 5(\text{CH}_3)_2\text{CO} + 10\,\text{H}^{+} + 2\,\text{Mn}^{2+} + 8\,\text{H}_2\text{O}
  5. ⇒5(CH3)2CHOH+2 MnO4−+6 H+→5(CH3)2CO+2 Mn2++8 H2O5(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} + 2\,\text{MnO}_4^{-} + 6\,\text{H}^{+} \rightarrow 5(\text{CH}_3)_2\text{CO} + 2\,\text{Mn}^{2+} + 8\,\text{H}_2\text{O}

5.3  Cascade d’oxydation selon la classe

Retiens surtout la logique d’ensemble, résumée ci-dessous : un alcool primaire peut être oxydé deux fois de suite (aldéhyde puis acide), un alcool secondaire une seule fois (cétone, puis blocage), un alcool tertiaire jamais.

Cascade d’oxydation ménagée selon la classe de l’alcool I R–CH₂–OH CuO ou MnO₄⁻/H⁺ R–CHO(aldéhyde) MnO₄⁻/H⁺ (excès) R–COOH(acide carboxylique) II R–CH(OH)–R′ CuO ou Cr₂O₇²⁻/H⁺ R–CO–R′(cétone) ✕ arrêt (chaîne intacte) III R₃C–OH ✕ aucune réaction (pas de H sur le C fonctionnel)
Figure 4 — Un alcool primaire s’oxyde deux fois de suite (aldéhyde puis acide carboxylique) ; un alcool secondaire une seule fois (cétone, puis blocage définitif) ; un alcool tertiaire jamais, en oxydation ménagée.

5.4  Tests caractéristiques des produits d’oxydation

Comment savoir, en pratique, si l’oxydation d’un alcool a produit un aldéhyde, une cétone… ou rien du tout (cas d’un alcool tertiaire) ? Deux réactifs classiques permettent de trancher.

Propriété — le test à la 2,4-DNPH

La 2,4-dinitrophénylhydrazine (2,4-DNPH) réagit avec tout composé possédant un groupe carbonyle C=O\text{C=O} — aldéhyde ou cétone — pour donner un précipité jaune-orangé. Ce test est positif pour les deux familles : il prouve la présence d’un carbonyle, mais ne permet pas de distinguer un aldéhyde d’une cétone.

Propriété — la liqueur de Fehling

La liqueur de Fehling (solution bleue d’ions Cu2+\text{Cu}^{2+} complexés en milieu basique) est réduite, à chaud, par un aldéhyde : il se forme un précipité rouge brique d’oxyde de cuivre(I) Cu2O\text{Cu}_2\text{O}. Une cétone ne réduit pas la liqueur de Fehling, qui reste bleue.

Composé testé2,4-DNPHLiqueur de Fehling (à chaud)
alcoolnégatifnégatif
aldéhydepositif (précipité jaune-orangé)positif (précipité rouge brique)
cétonepositif (précipité jaune-orangé)négatif (reste bleu)
2,4-DNPH incolore précipité jaune-orangé Liqueur de Fehling chauffage bleu rouge brique Dichromate acidifié + éthanol orange vert
Figure 6 — Trois tubes de test : la 2,4-DNPH précipite (jaune-orangé) avec tout composé carbonylé ; la liqueur de Fehling ne vire au rouge brique qu’avec un aldéhyde ; le dichromate acidifié passe de l’orange au vert en présence d’éthanol — principe de l’alcootest.
Exemple — identifier un produit inconnu

Un composé A, obtenu par oxydation ménagée d’un alcool par CuO\text{CuO}, donne un précipité jaune-orangé avec la 2,4-DNPH, mais ne réagit pas avec la liqueur de Fehling.

  1. 2,4-DNPH positif ⇒ A possède un groupe C=O\text{C=O}aldéhyde ou cétone
  2. Fehling négatif ⇒ A n’est pas un aldéhyde
  3. ⇒A est une cétone, donc l’alcool de départ était secondaire

5.5  Alcootest et lampe sans flamme

Exemple — le principe de l’alcootest chimique

Le conducteur souffle dans un tube contenant du dichromate de potassium acidifié, fixé sur un support solide (gel de silice), de couleur orange. Si l’air expiré contient de l’éthanol, celui-ci réduit les ions dichromate en ions Cr3+\text{Cr}^{3+}, de couleur verte, selon l’équation établie au § 5.2 :

3 CH3CH2OH+2 Cr2O72−+16 H+→3 CH3COOH+4 Cr3++11 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 2\,\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{COOH} + 4\,\text{Cr}^{3+} + 11\,\text{H}_2\text{O}

Plus l’air contient d’éthanol, plus la zone qui vire au vert s’étend le long du tube : c’est une mesure semi-quantitative, remplacée aujourd’hui par des éthylotests électroniques pour les mesures précises.

Chimie & Co — Le tube qui change de couleur

Le premier alcootest utilisable sur le terrain, le « Drunkometer », est mis au point en 1938 par le médecin légiste américain Rolla Harger. En 1954, l’ingénieur Robert Borkenstein, de la police de l’Indiana, invente le Breathalyzer : un appareil portable fondé exactement sur la réaction du dichromate de potassium acidifié avec l’éthanol de l’air expiré. Ce principe reste, plus d’un demi-siècle plus tard, à la base des éthylotests chimiques jetables utilisés lors des contrôles routiers.

La lampe sans flamme illustre, à l’inverse, une oxydation ménagée catalytique et continue, sans oxydant chimique consommé en solution.

Lampe sans flamme : oxydation catalytique de l’éthanol éthanol liquide bouchon fil de Pt (catalyseur) vapeurs CH₃–CH₂–OH(g) + ½O₂ → CH₃CHO + H₂O + chaleur (cat. Pt)
Figure 5 — Un fil de platine spiralé, porté un instant au rouge, continue de rougir indéfiniment au-dessus de l’éthanol liquide : le métal catalyse l’oxydation ménagée des vapeurs par le dioxygène de l’air, réaction exothermique qui entretient sa propre chaleur, sans aucune flamme.

On imbibe un peu de coton d’éthanol dans un flacon, on approche un instant une flamme du fil de platine : il rougit. On retire la flamme — le fil continue de rougir, tant qu’il reste de l’éthanol. Le platine catalyse l’oxydation des vapeurs par le dioxygène de l’air ; la réaction, exothermique, entretient elle-même la température du catalyseur.

Attention

Ne confonds pas la lampe sans flamme (oxydation ménagée catalytique) avec une combustion : il n’y a ni flamme ni CO2\text{CO}_2/H2O\text{H}_2\text{O} comme produits principaux. C’est une oxydation partielle, de la même famille que celle par CuO\text{CuO} ou par MnO4−\text{MnO}_4^{-}/Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}.

6Estérification (approche)

Un alcool peut aussi réagir avec un acide carboxylique. Cette réaction, que tu approfondiras en terminale, mérite une première approche dès maintenant : elle explique la synthèse de nombreux arômes et parfums.

6.1  La réaction d’estérification

Définition

L’estérification est la réaction entre un acide carboxylique R–COOH\text{R–COOH} et un alcool R′–OH\text{R′–OH}, qui produit un ester R–COO–R′\text{R–COO–R′} et de l’eau :

R–COOH+R′–OH⇌R–COO–R′+H2O\text{R–COOH} + \text{R′–OH} \rightleftharpoons \text{R–COO–R′} + \text{H}_2\text{O}

Propriété

L’estérification directe est une réaction lente (plusieurs heures à température ambiante ; on la catalyse par de l’acide sulfurique et on chauffe à reflux pour l’accélérer) et limitée : elle atteint un état d’équilibre où coexistent les quatre espèces, sans jamais consommer la totalité des réactifs (rendement voisin de 67 % dans les cas les plus simples). C’est pourquoi la double flèche ⇌\rightleftharpoons remplace la simple flèche →\rightarrow.

Exemple — l’éthanoate d’éthyle (arôme de pomme)
  1. acide éthanoïque CH3–COOH\text{CH}_3\text{–COOH} + éthanol CH3–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–OH}
  2. ⇌CH3–CO–O–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CO–O–CH}_2\text{–CH}_3 (éthanoate d’éthyle) + H2O\text{H}_2\text{O}

Le nom de l’ester se construit à partir de celui de l’acide (suffixe « -oate ») suivi du nom du groupe issu de l’alcool.

Exemple — nommer un ester

Formons l’ester à partir de l’acide propanoïque CH3–CH2–COOH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–COOH} et du méthanol CH3–OH\text{CH}_3\text{–OH}.

  1. CH3–CH2–COOH+CH3–OH⇌CH3–CH2–CO–O–CH3+H2O\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–COOH} + \text{CH}_3\text{–OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CO–O–CH}_3 + \text{H}_2\text{O}
  2. ⇒l’ester obtenu est le propanoate de méthyle
Attention

Ne dis jamais que l’estérification « transforme tout l’acide et tout l’alcool en ester » : c’est un équilibre. Une partie de l’acide et de l’alcool de départ subsiste toujours dans le mélange final, quelle que soit la durée de la réaction.

7Fermentation alcoolique

7.1  De quoi s’agit-il ?

Définition

La fermentation alcoolique est la transformation du glucose en éthanol et en dioxyde de carbone, sous l’action d’enzymes (la zymase) produites par des levures (le plus souvent Saccharomyces cerevisiae), en l’absence de dioxygène :

C6H12O6→levures2 CH3–CH2–OH+2 CO2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{levures}} 2\,\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–OH} + 2\,\text{CO}_2

Cette réaction est connue et exploitée depuis des millénaires, bien avant qu’on en comprenne le mécanisme. En Afrique subsaharienne, deux boissons traditionnelles en sont issues : le bili-bili, bière de mil ou de sorgho fermenté, du Tchad (Ndjamena, Abéché) au Nigéria, et le vin de palme, obtenu par fermentation spontanée de la sève sucrée du palmier, très répandu du Sénégal au Cameroun en passant par la Côte d’Ivoire.

Chimie & Co — Pasteur perce le secret de la fermentation

Jusqu’au milieu du XIXe siècle, on pense que la fermentation est un simple phénomène chimique spontané. En 1857, le chimiste français Louis Pasteur, alors doyen de la faculté des sciences de Lille, démontre au contraire qu’elle est due à des micro-organismes vivants : les levures. Il montre qu’en l’absence de dioxygène, ces levures fermentent le sucre en alcool pour produire leur énergie. Cette découverte fonde la microbiologie industrielle et explique pourquoi un moût mal protégé de l’air tourne parfois au vinaigre : d’autres micro-organismes (bactéries acétiques) y oxydent alors l’éthanol en acide éthanoïque.

7.2  Séparer l’alcool par distillation

Le moût fermenté (bili-bili, vin de palme) ne contient qu’une faible proportion d’éthanol, mélangée à l’eau et à de nombreux autres composés. Pour l’obtenir plus concentré, on le distille : on chauffe le mélange, et l’on recueille séparément les vapeurs qui se condensent, en profitant des différences de température d’ébullition.

Montage de distillation fractionnée moût fermenté chauffe-ballon thermomètre eau froide sortie eau distillat
Figure 3 — Montage de distillation : le thermomètre mesure la température de la vapeur à l’entrée du réfrigérant, où l’eau de refroidissement circule à contre-courant ; le distillat s’égoutte dans le récipient de collecte.
Méthode — lire un montage de distillation

Le mélange chauffe dans le ballon ; le thermomètre, placé à l’entrée du réfrigérant, indique la température de la vapeur qui s’échappe — et non celle du liquide restant dans le ballon. Le réfrigérant refroidit cette vapeur à contre-courant (l’eau froide entre côté distillat, ressort côté ballon) : elle se condense et retombe, goutte à goutte, dans le récipient de collecte.

Attention — dangers de l’alcool frelaté et du méthanol

Le méthanol CH3OH\text{CH}_3\text{OH} bout à 65 ∘C65\ ^{\circ}\text{C}, l’éthanol à 78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C} : lors d’une distillation artisanale mal maîtrisée, le méthanol — parfois présent en traces dans un moût mal fermenté, ou pire, ajouté volontairement pour « couper » une boisson frauduleuse — sort en premier, dans les toutes premières gouttes (les « têtes »), qu’un distillateur prudent écarte systématiquement.

Le méthanol est toxique : le corps l’oxyde en méthanal (formaldéhyde) puis en acide méthanoïque, deux substances qui attaquent le nerf optique. Une consommation d’alcool frelaté contenant du méthanol peut provoquer des troubles graves de la vue, la cécité, voire la mort, même à des doses de quelques dizaines de millilitres. Chaque année, des intoxications collectives à l’alcool frelaté sont rapportées dans plusieurs pays : un rappel que la chimie des alcools n’est jamais qu’une affaire de laboratoire.

Fiche mémo

  • Alcool : R–OH\text{R–OH} sur carbone saturé, formule CnH2n+2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O} ; nom en « -ol » + indice de position.
  • Classes : primaire (1 voisin C), secondaire (2 voisins), tertiaire (3 voisins) — on compte les voisins du carbone fonctionnel, pas toute la chaîne.
  • Liaison hydrogène (O–H⋯O\text{O–H}{\cdots}\text{O}) ⇒ θeˊb\theta_{\text{éb}} élevée ; miscibilité à l’eau qui diminue quand la chaîne s’allonge.
  • Sodium : 2 R–OH+2 Na→2 R–O−Na++H22\,\text{R–OH} + 2\,\text{Na} \rightarrow 2\,\text{R–O}^{-}\text{Na}^{+} + \text{H}_2.
  • Combustion complète : CnH2n+2O+3n2O2→n CO2+(n+1)H2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O} + \dfrac{3n}{2}\text{O}_2 \rightarrow n\,\text{CO}_2 + (n+1)\text{H}_2\text{O}.
  • Déshydratation (H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4, Δ\Delta) ⇒ alcène + H2O\text{H}_2\text{O} ; règle de Zaïtsev : alcène le plus substitué majoritaire.
  • Oxydation ménagée : I → aldéhyde → acide carboxylique ; II → cétone (arrêt) ; III → aucune réaction.
  • Couples oxydants : MnO4−/Mn2+\text{MnO}_4^{-}/\text{Mn}^{2+} (violet → incolore) et Cr2O72−/Cr3+\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+} (orange → vert, base de l’alcootest).
  • Tests : 2,4-DNPH ⇒ précipité jaune-orangé si C=O\text{C=O} (aldéhyde ou cétone) ; Fehling à chaud ⇒ précipité rouge brique seulement avec un aldéhyde.
  • Estérification : R–COOH+R′–OH⇌R–COO–R′+H2O\text{R–COOH} + \text{R′–OH} \rightleftharpoons \text{R–COO–R′} + \text{H}_2\text{O} — lente, limitée, athermique.
  • Fermentation alcoolique : C6H12O6→levures2 C2H5OH+2 CO2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{levures}} 2\,\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\,\text{CO}_2.
  • Distillation : sépare selon θeˊb\theta_{\text{éb}} ; le méthanol (65 ∘C65\ ^{\circ}\text{C}) sort avant l’éthanol (78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C}) — d’où le rejet des « têtes ».
  • Méthanol → méthanal → acide méthanoïque dans l’organisme : toxique pour le nerf optique, danger majeur de l’alcool frelaté.

8Exercices corrigés

Niveau 1 — Application directe
1

Nomme les alcools suivants : CH3–CH2–CH2–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH} ; CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_2\text{–CH}_3 ; CH3–C(CH3)2–OH\text{CH}_3\text{–C(CH}_3\text{)}_2\text{–OH}.

Voir le corrigé détaillé
  1. CH3–CH2–CH2–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH} : chaîne de 4 carbones, –OH\text{–OH} sur C1 ⇒ butan-1-ol
  2. CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_2\text{–CH}_3 : chaîne de 5 carbones, –OH\text{–OH} sur C3 ⇒ pentan-3-ol
  3. CH3–C(CH3)2–OH\text{CH}_3\text{–C(CH}_3\text{)}_2\text{–OH} : chaîne principale de 3 carbones, méthyle en C2, –OH\text{–OH} en C2 ⇒ 2-méthylpropan-2-ol
2

Écris la formule semi-développée de : l’hexan-2-ol ; le 3-méthylbutan-1-ol ; le méthanol.

Voir le corrigé détaillé
  1. hexan-2-ol : chaîne de 6 C, –OH\text{–OH} sur C2 ⇒ CH3–CH(OH)–CH2–CH2–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CH(OH)–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_3
  2. 3-méthylbutan-1-ol : chaîne de 4 C, –OH\text{–OH} sur C1, méthyle sur C3 ⇒ HO–CH2–CH2–CH(CH3)–CH3\text{HO–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH(CH}_3\text{)–CH}_3
  3. méthanol ⇒ CH3–OH\text{CH}_3\text{–OH}
3

Détermine la classe (I, II ou III) des alcools suivants : éthanol ; 2-méthylpropan-1-ol ; pentan-3-ol ; 2-méthylbutan-2-ol.

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  1. éthanol CH3–CH2OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{OH} : 1 voisin carboné ⇒ I
  2. 2-méthylpropan-1-ol CH3–CH(CH3)–CH2OH\text{CH}_3\text{–CH(CH}_3\text{)–CH}_2\text{OH} : le carbone fonctionnel n’a qu’un seul voisin carboné (le CH ramifié)la ramification ne compte pas, seul le voisin direct compte
  3. ⇒I malgré l’apparence ramifiée
  4. pentan-3-ol : 2 voisins carbonés ⇒ II
  5. 2-méthylbutan-2-ol CH3–C(OH)(CH3)–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–C(OH)(CH}_3\text{)–CH}_2\text{–CH}_3 : 3 voisins carbonés ⇒ III
4

Écris et équilibre l’équation de combustion complète du butan-1-ol dans le dioxygène.

Voir le corrigé détaillé
  1. C4H10O+3×42 O2→4 CO2+5 H2O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O} + \dfrac{3\times4}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow 4\,\text{CO}_2 + 5\,\text{H}_2\text{O}
  2. ⇒C4H10O+6 O2→4 CO2+5 H2O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O} + 6\,\text{O}_2 \rightarrow 4\,\text{CO}_2 + 5\,\text{H}_2\text{O}
5

Écris l’équation de la réaction entre le propan-1-ol et le sodium métallique.

Voir le corrigé détaillé
  1. 2 CH3–CH2–CH2–OH+2 Na→2 CH3–CH2–CH2–O−Na++H22\,\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–OH} + 2\,\text{Na} \rightarrow 2\,\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–O}^{-}\text{Na}^{+} + \text{H}_2
6

Pour chacun des alcools suivants, indique s’il réagit avec CuO\text{CuO} chaud et, si oui, donne le produit obtenu : butan-1-ol ; butan-2-ol ; 2-méthylpropan-2-ol.

Voir le corrigé détaillé
  1. butan-1-ol (I) : réagit ⇒ butanal CH3CH2CH2CHO\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHO}
  2. butan-2-ol (II) : réagit ⇒ butanone CH3CH2COCH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COCH}_3
  3. 2-méthylpropan-2-ol (III) : pas de réactionaucun hydrogène sur le carbone fonctionnel
Niveau 2 — Approfondissement
7

La déshydratation du pentan-2-ol, en présence d’acide sulfurique concentré à chaud, peut donner deux alcènes.

  1. Écris les formules semi-développées des deux alcènes possibles et nomme-les.
  2. D’après la règle de Zaïtsev, lequel est majoritaire ? Justifie.
Voir le corrigé détaillé

1. Le pentan-2-ol, CH3–CH(OH)–CH2–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CH(OH)–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_3, a deux voisins carbonés (C1 et C3).

  1. retrait d’un H sur C1 : CH2=CH–CH2–CH2–CH3\text{CH}_2\text{=CH–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_3 (pent-1-ène)
  2. retrait d’un H sur C3 : CH3–CH=CH–CH2–CH3\text{CH}_3\text{–CH=CH–CH}_2\text{–CH}_3 (pent-2-ène)

2. Le pent-2-ène porte une double liaison disubstituée (un groupe alkyle de chaque côté), plus stable que la double liaison monosubstituée du pent-1-ène.

  1. ⇒le pent-2-ène est majoritaire, le pent-1-ène minoritairerègle de Zaïtsev : alcène le plus substitué
8

Le propan-1-ol est oxydé par les ions permanganate en milieu acide, en excès, jusqu’à l’acide propanoïque.

  1. Écris la demi-équation d’oxydation de l’alcool en acide (en passant par l’aldéhyde).
  2. Écris la demi-équation de réduction des ions permanganate en ions Mn2+\text{Mn}^{2+}.
  3. Établis l’équation bilan, parfaitement équilibrée.
Voir le corrigé détaillé

1. Deux étapes de 2 électrons chacune :

  1. CH3CH2CH2OH→CH3CH2CHO+2 H++2 e−\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHO} + 2\,\text{H}^{+} + 2\,\text{e}^{-}
  2. +CH3CH2CHO+H2O→CH3CH2COOH+2 H++2 e−\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + 2\,\text{H}^{+} + 2\,\text{e}^{-}
  3. ⇒CH3CH2CH2OH+H2O→CH3CH2COOH+4 H++4 e−\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + 4\,\text{H}^{+} + 4\,\text{e}^{-}

2.

  1. MnO4−+8 H++5 e−→Mn2++4 H2O\text{MnO}_4^{-} + 8\,\text{H}^{+} + 5\,\text{e}^{-} \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}

3. Plus petit commun multiple de 4 et 5 : 20 électrons.

  1. ×55 CH3CH2CH2OH+5 H2O→5 CH3CH2COOH+20 H++20 e−5\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} + 5\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 5\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + 20\,\text{H}^{+} + 20\,\text{e}^{-}
  2. ×44 MnO4−+32 H++20 e−→4 Mn2++16 H2O4\,\text{MnO}_4^{-} + 32\,\text{H}^{+} + 20\,\text{e}^{-} \rightarrow 4\,\text{Mn}^{2+} + 16\,\text{H}_2\text{O}
  3. +5 CH3CH2CH2OH+5 H2O+4 MnO4−+32 H+→5 CH3CH2COOH+20 H++4 Mn2++16 H2O5\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} + 5\,\text{H}_2\text{O} + 4\,\text{MnO}_4^{-} + 32\,\text{H}^{+} \rightarrow 5\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + 20\,\text{H}^{+} + 4\,\text{Mn}^{2+} + 16\,\text{H}_2\text{O}
  4. ⇒5 CH3CH2CH2OH+4 MnO4−+12 H+→5 CH3CH2COOH+4 Mn2++11 H2O5\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} + 4\,\text{MnO}_4^{-} + 12\,\text{H}^{+} \rightarrow 5\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} + 4\,\text{Mn}^{2+} + 11\,\text{H}_2\text{O}après simplification des H+\text{H}^{+} et H2O\text{H}_2\text{O} en excès
9

Le propan-2-ol est oxydé par les ions dichromate en milieu acide. Écris l’équation bilan de la réaction, sachant que le produit obtenu est la propanone.

Voir le corrigé détaillé
  1. oxydation : (CH3)2CHOH→(CH3)2CO+2 H++2 e−(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} \rightarrow (\text{CH}_3)_2\text{CO} + 2\,\text{H}^{+} + 2\,\text{e}^{-}
  2. réduction : Cr2O72−+14 H++6 e−→2 Cr3++7 H2O\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^{+} + 6\,\text{e}^{-} \rightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
  3. ×33(CH3)2CHOH→3(CH3)2CO+6 H++6 e−3(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} \rightarrow 3(\text{CH}_3)_2\text{CO} + 6\,\text{H}^{+} + 6\,\text{e}^{-}plus petit commun multiple de 2 et 6
  4. +3(CH3)2CHOH+Cr2O72−+14 H+→3(CH3)2CO+6 H++2 Cr3++7 H2O3(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} + \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\,\text{H}^{+} \rightarrow 3(\text{CH}_3)_2\text{CO} + 6\,\text{H}^{+} + 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
  5. ⇒3(CH3)2CHOH+Cr2O72−+8 H+→3(CH3)2CO+2 Cr3++7 H2O3(\text{CH}_3)_2\text{CHOH} + \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 8\,\text{H}^{+} \rightarrow 3(\text{CH}_3)_2\text{CO} + 2\,\text{Cr}^{3+} + 7\,\text{H}_2\text{O}
10

Deux flacons non étiquetés contiennent, l’un du propanal, l’autre de la propanone. Propose un protocole simple permettant de les distinguer avec certitude, et précise les observations attendues dans chaque cas.

Voir le corrigé détaillé

La 2,4-DNPH donnerait un précipité jaune-orangé dans les deux flacons (aldéhyde et cétone possèdent toutes deux un groupe C=O\text{C=O}) : elle ne permet pas de trancher. Il faut utiliser la liqueur de Fehling à chaud :

  1. flacon donnant un précipité rouge brique ⇒ contient le propanal (aldéhyde, réducteur)
  2. flacon où la solution reste bleue ⇒ contient la propanone (cétone, non réductrice)
Niveau 3 — Défi
11

Un alcool A a pour formule brute C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}. Lorsqu’on le fait réagir avec de l’oxyde de cuivre chaud, on obtient un composé B. B donne un précipité jaune-orangé avec la 2,4-DNPH, mais ne réagit pas avec la liqueur de Fehling.

  1. Que peut-on déduire de la classe de l’alcool A ?
  2. Écris les formules semi-développées de tous les alcools de formule C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}, et indique leur classe.
  3. Identifie sans ambiguïté A et B.
Voir le corrigé détaillé

1. DNPH positif ⇒ B possède un C=O\text{C=O} ; Fehling négatif ⇒ B n’est pas un aldéhyde ⇒ B est une cétone, donc A est un alcool secondaire.

2. Quatre isomères de formule C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O} :

  1. CH3CH2CH2CH2OH\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} (butan-1-ol) : primaire
  2. CH3CH2CH(OH)CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH(OH)CH}_3 (butan-2-ol) : secondaire
  3. CH3CH(CH3)CH2OH\text{CH}_3\text{CH(CH}_3\text{)CH}_2\text{OH} (2-méthylpropan-1-ol) : primaire
  4. (CH3)3COH\text{(CH}_3\text{)}_3\text{COH} (2-méthylpropan-2-ol) : tertiaire

3. Un seul de ces isomères est secondaire :

  1. ⇒A = butan-2-ol, B = butanone CH3COCH2CH3\text{CH}_3\text{COCH}_2\text{CH}_3
12

Un élève de Bamako distille un moût de bili-bili obtenu à partir de mil fermenté. Le thermomètre du montage indique une température qui reste longtemps stable autour de 78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C}, après une brève phase initiale où elle était plus basse.

  1. Que peut-on dire du distillat recueilli pendant la phase initiale ? Pourquoi est-il prudent de l’écarter ?
  2. Pourquoi la température se stabilise-t-elle ensuite autour de 78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C} ?
  3. Explique, en une phrase, le principe physique qui permet de séparer méthanol et éthanol par distillation.
Voir le corrigé détaillé

1. Une température inférieure à 78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C} correspond au passage en vapeur des composés les plus volatils du mélange, dont le méthanol (θeˊb=65 ∘C\theta_{\text{éb}} = 65\ ^{\circ}\text{C}) s’il en subsiste des traces dans le moût. Ces premières gouttes, les « têtes », doivent être écartées : elles concentrent le méthanol, toxique.

2. Tant qu’il reste de l’éthanol liquide en quantité notable dans le ballon, sa vapeur, majoritaire, s’échappe à température quasiment constante, proche de sa propre température d’ébullition : c’est un palier de changement d’état.

3. Chaque espèce ayant sa propre température d’ébullition, un chauffage progressif fait passer en vapeur — puis se condenser en premier — l’espèce la plus volatile, ce qui permet de séparer les constituants d’un mélange.

13

On veut oxyder totalement 4,64{,}6 g d’éthanol pur en acide éthanoïque à l’aide d’une solution de dichromate de potassium acidifiée. Donnée : M(C2H6O)=46 g⋅mol−1M(\text{C}_2\text{H}_6\text{O}) = 46\ \text{g·mol}^{-1}.

  1. Calcule la quantité de matière d’éthanol engagée.
  2. À l’aide de l’équation 3 CH3CH2OH+2 Cr2O72−+16 H+→3 CH3COOH+4 Cr3++11 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 2\,\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{COOH} + 4\,\text{Cr}^{3+} + 11\,\text{H}_2\text{O}, calcule la quantité de matière minimale d’ions dichromate nécessaire.
  3. Quel volume minimal d’une solution de dichromate de potassium à c=0,50 mol⋅L−1c = 0{,}50\ \text{mol·L}^{-1} faut-il utiliser ?
Voir le corrigé détaillé

1.

  1. n(eˊthanol)=mM=4,646n(\text{éthanol}) = \dfrac{m}{M} = \dfrac{4{,}6}{46}
  2. =0,10 mol0{,}10\ \text{mol}

2. L’équation donne 33 mol d’éthanol pour 22 mol de dichromate.

  1. n(Cr2O72−)=23×n(eˊthanol)n(\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}) = \dfrac{2}{3} \times n(\text{éthanol})
  2. =23×0,10\dfrac{2}{3} \times 0{,}10
  3. ≈6,7×10−2 mol6{,}7\times10^{-2}\ \text{mol}

3.

  1. V=nc=6,7×10−20,50V = \dfrac{n}{c} = \dfrac{6{,}7\times10^{-2}}{0{,}50}
  2. ≈0,13 L=130 mL0{,}13\ \text{L} = 130\ \text{mL}
Niveau 4 — Problèmes de vie courante
14

Bili-bili à Ndjamena. Une brasseuse artisanale fait fermenter 900900 g de glucose contenu dans un moût de mil, en présence de levures. On suppose la fermentation totale. Données : M(C6H12O6)=180 g⋅mol−1M(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6) = 180\ \text{g·mol}^{-1}, M(C2H6O)=46 g⋅mol−1M(\text{C}_2\text{H}_6\text{O}) = 46\ \text{g·mol}^{-1}, masse volumique de l’éthanol ρ=0,79 g⋅mL−1\rho = 0{,}79\ \text{g·mL}^{-1}.

  1. Écris l’équation de la fermentation alcoolique.
  2. Calcule la quantité de matière de glucose engagée, puis celle d’éthanol formé.
  3. Calcule la masse, puis le volume d’éthanol pur obtenu.
Voir le corrigé détaillé

1.

  1. C6H12O6→levures2 C2H6O+2 CO2\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \xrightarrow{\text{levures}} 2\,\text{C}_2\text{H}_6\text{O} + 2\,\text{CO}_2

2.

  1. n(glucose)=900180n(\text{glucose}) = \dfrac{900}{180}
  2. =5,0 mol5{,}0\ \text{mol}
  3. n(eˊthanol)=2×n(glucose)n(\text{éthanol}) = 2 \times n(\text{glucose})1 mol de glucose donne 2 mol d’éthanol
  4. =10,0 mol10{,}0\ \text{mol}

3.

  1. m(eˊthanol)=n×M=10,0×46m(\text{éthanol}) = n \times M = 10{,}0 \times 46
  2. =460 g460\ \text{g}
  3. V=mρ=4600,79V = \dfrac{m}{\rho} = \dfrac{460}{0{,}79}
  4. ≈582 mL≈0,58 L582\ \text{mL} \approx 0{,}58\ \text{L}
15

Alcootest à Dakar. Lors d’un contrôle routier, un conducteur souffle dans un éthylotest chimique contenant des ions dichromate acidifiés. On estime que 2,0×10−52{,}0\times10^{-5} mol d’ions Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} ont réagi avec l’éthanol de l’air expiré, selon l’équation 3 CH3CH2OH+2 Cr2O72−+16 H+→3 CH3COOH+4 Cr3++11 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 2\,\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{COOH} + 4\,\text{Cr}^{3+} + 11\,\text{H}_2\text{O}.

  1. Calcule la quantité de matière d’éthanol qui a réagi.
  2. En déduire la masse correspondante, avec M(C2H6O)=46 g⋅mol−1M(\text{C}_2\text{H}_6\text{O}) = 46\ \text{g·mol}^{-1}.
  3. Cette masse te semble-t-elle cohérente avec une trace d’alcool dans l’air expiré ? Justifie brièvement.
Voir le corrigé détaillé

1. L’équation donne 33 mol d’éthanol pour 22 mol de dichromate.

  1. n(eˊthanol)=32×n(Cr2O72−)n(\text{éthanol}) = \dfrac{3}{2} \times n(\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-})
  2. =32×2,0×10−5\dfrac{3}{2} \times 2{,}0\times10^{-5}
  3. =3,0×10−5 mol3{,}0\times10^{-5}\ \text{mol}

2.

  1. m=n×M=3,0×10−5×46m = n \times M = 3{,}0\times10^{-5} \times 46
  2. ≈1,4×10−3 g≈1,4 mg1{,}4\times10^{-3}\ \text{g} \approx 1{,}4\ \text{mg}

3. Oui : une telle masse, de l’ordre du milligramme, est tout à fait cohérente avec les très faibles quantités d’éthanol présentes dans quelques millilitres d’air expiré — c’est justement pour détecter des traces aussi minimes que l’alcootest doit être un dispositif très sensible.

16

Alcool frelaté à Douala. Un producteur artisanal distille du vin de palme pour obtenir du sodabi, une eau-de-vie locale. Il ne possède pas de thermomètre et recueille tout le distillat dans un seul récipient, dès les premières gouttes.

  1. Rappelle les températures d’ébullition du méthanol et de l’éthanol.
  2. Explique pourquoi la méthode de ce producteur est dangereuse.
  3. Propose, en une phrase, une amélioration simple et peu coûteuse de son procédé.
Voir le corrigé détaillé

1. θeˊb(meˊthanol)=65 ∘C\theta_{\text{éb}}(\text{méthanol}) = 65\ ^{\circ}\text{C} ; θeˊb(eˊthanol)=78 ∘C\theta_{\text{éb}}(\text{éthanol}) = 78\ ^{\circ}\text{C}.

2. Sans thermomètre, le producteur ne peut repérer le passage d’un palier de température à l’autre : il mélange dans un seul récipient les toutes premières gouttes, potentiellement riches en méthanol (issu d’une fermentation imparfaite ou d’une contamination), avec le reste de la production. Si du méthanol est présent, toute la production s’en trouve contaminée, avec un risque de cécité ou de décès pour les consommateurs.

3. Il suffit d’installer un thermomètre bon marché à la sortie du réfrigérant et d’écarter systématiquement, dans un récipient séparé et non consommé, les premières minutes de distillat recueillies avant que la température ne se stabilise autour de 78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C}.

📝 QCM de fin de leçon — 20 questions

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Un alcool est un composé organique dont une molécule renferme le groupe hydroxyle –OH\text{–OH} fixé sur un atome de carbone :

Explication : Par définition, le groupe hydroxyle d'un alcool est fixé sur un carbone saturé, ne portant aucune liaison double. Si l'oxygène était sur un carbone d'une double liaison on aurait un énol ; sur un cycle benzénique, un phénol.

La formule brute générale d'un alcool saturé à chaîne non cyclique, à nn atomes de carbone, est :

Explication : La formule générale d'un alcool saturé acyclique est CnH2n+2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O}, équivalente à R–OH\text{R–OH}. L'option c est la formule d'un alcane, sans l'atome d'oxygène.

Pour nommer un alcool, on part du nom de l'alcane de même chaîne carbonée et on remplace le « e » final par :

Explication : Le suffixe « -ol » (précédé de l'indice de position du carbone fonctionnel) caractérise les alcools. « -al » désigne un aldéhyde, « -one » une cétone, « -oïque » un acide carboxylique.

Le composé CH3–CH(CH3)–CH2–OH\text{CH}_3\text{–CH(CH}_3\text{)–CH}_2\text{–OH} se nomme :

Explication : La chaîne la plus longue passant par le carbone fonctionnel compte 3 carbones (propanol). On numérote depuis l'extrémité la plus proche de –OH\text{–OH} : celui-ci est sur C1, le méthyle sur C2. D'où 2-méthylpropan-1-ol.

La classe (primaire, secondaire ou tertiaire) d'un alcool dépend :

Explication : Seul compte le nombre de voisins carbonés directement liés au carbone fonctionnel : un, deux ou trois voisins donnent respectivement un alcool primaire, secondaire ou tertiaire.

Le butan-2-ol, CH3–CH2–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_3, est un alcool :

Explication : Le carbone fonctionnel (C2) est lié à deux voisins carbonés distincts (CH2CH3\text{CH}_2\text{CH}_3 et CH3\text{CH}_3) : c'est un alcool secondaire.

L'hexan-1-ol compte six atomes de carbone dans sa chaîne. C'est pourtant un alcool :

Explication : Le piège classique est de compter tous les carbones de la molécule. Seul le voisin direct du carbone fonctionnel compte : ici un seul, donc l'alcool reste primaire, quelle que soit la longueur totale de la chaîne.

Comparé à un alcane de masse molaire voisine, un alcool a une température d'ébullition nettement plus élevée. La raison est :

Explication : Le groupe –OH\text{–OH}, polaire, permet à chaque molécule d'alcool de former une liaison hydrogène avec une molécule voisine. Il faut fournir de l'énergie supplémentaire pour rompre ces liaisons avant la vaporisation ; un alcane, sans O–H\text{O–H}, ne forme aucune liaison de ce type.

L'équation, équilibrée avec des nombres entiers, de la combustion complète du propan-1-ol C3H8O\text{C}_3\text{H}_8\text{O} dans le dioxygène est :

Explication : Avec n=3n=3 : C3H8O+92 O2→3 CO2+4 H2O\text{C}_3\text{H}_8\text{O} + \dfrac{9}{2}\,\text{O}_2 \rightarrow 3\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}.
On multiplie par 2 pour obtenir des nombres entiers :
2 C3H8O+9 O2→6 CO2+8 H2O2\,\text{C}_3\text{H}_8\text{O} + 9\,\text{O}_2 \rightarrow 6\,\text{CO}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O}.

La réaction d'un alcool R–OH\text{R–OH} avec le sodium métallique produit :

Explication : Comme l'eau, un alcool réagit avec le sodium : 2 R–OH+2 Na→2 R–O−Na++H22\,\text{R–OH} + 2\,\text{Na} \rightarrow 2\,\text{R–O}^{-}\text{Na}^{+} + \text{H}_2. On observe une effervescence, moins vive que dans l'eau.

La déshydratation intramoléculaire d'un alcool, en présence d'un catalyseur acide à chaud, produit :

Explication : La déshydratation intramoléculaire élimine une molécule d'eau : CnH2n+2O→ΔH2SO4CnH2n+H2O\text{C}_n\text{H}_{2n+2}\text{O} \xrightarrow[\Delta]{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_n\text{H}_{2n} + \text{H}_2\text{O}.

D'après la règle de Zaïtsev, lorsque la déshydratation d'un alcool peut donner plusieurs alcènes, le produit majoritaire est :

Explication : L'alcène le plus substitué est le plus stable : le carbocation intermédiaire évolue préférentiellement vers cet état de transition, ce qui en fait le produit majoritaire.

La déshydratation du butan-2-ol, CH3–CH2–CH(OH)–CH3\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH(OH)–CH}_3, donne majoritairement :

Explication : Deux alcènes sont possibles. Le but-2-ène (CH3–CH=CH–CH3\text{CH}_3\text{–CH=CH–CH}_3) porte une double liaison disubstituée des deux côtés, plus stable que celle, monosubstituée, du but-1-ène : il est donc majoritaire.

Par oxydation ménagée avec CuO\text{CuO} chaud, un alcool primaire peut être oxydé successivement en :

Explication : Un alcool primaire perd un premier hydrogène pour donner un aldéhyde R–CHO\text{R–CHO}, qui peut être oxydé une seconde fois en acide carboxylique R–COOH\text{R–COOH}.

Un alcool tertiaire ne subit aucune oxydation ménagée car :

Explication : Le carbone fonctionnel d'un alcool tertiaire est lié à trois autres carbones : il ne lui reste aucun hydrogène à céder à l'oxydant. L'oxyder exigerait de rompre une liaison C–C\text{C–C}, ce qui n'est plus une oxydation ménagée.

Le test à la 2,4-DNPH, qui donne un précipité jaune-orangé, permet de mettre en évidence :

Explication : La 2,4-DNPH réagit avec tout composé carbonylé, aldéhyde ou cétone. Le test est positif pour les deux : il ne permet pas, à lui seul, de les distinguer.

Pour distinguer un aldéhyde d'une cétone, on utilise la liqueur de Fehling à chaud, car :

Explication : La liqueur de Fehling, réduite à chaud par un aldéhyde, donne un précipité rouge brique de Cu2O\text{Cu}_2\text{O}. Une cétone ne la réduit pas : elle reste bleue.

Lors d'un contrôle routier à Dakar, un tube d'alcootest chimique contenant des ions dichromate acidifiés est utilisé. En présence d'éthanol dans l'air expiré, sa couleur passe :

Explication : L'éthanol réduit les ions dichromate Cr2O72−\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} (orange) en ions Cr3+\text{Cr}^{3+} (vert), selon l'équation 3 CH3CH2OH+2 Cr2O72−+16 H+→3 CH3COOH+4 Cr3++11 H2O3\,\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} + 2\,\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 16\,\text{H}^{+} \rightarrow 3\,\text{CH}_3\text{COOH} + 4\,\text{Cr}^{3+} + 11\,\text{H}_2\text{O}.

Concernant l'estérification, R–COOH+R′–OH⇌R–COO–R′+H2O\text{R–COOH} + \text{R′–OH} \rightleftharpoons \text{R–COO–R′} + \text{H}_2\text{O}, l'affirmation correcte est :

Explication : L'estérification directe est lente (on catalyse par H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4 et on chauffe à reflux) et limitée : elle atteint un état d'équilibre où acide, alcool, ester et eau coexistent, sans jamais consommer la totalité des réactifs.

Un producteur artisanal distille un moût de vin de palme sans thermomètre et recueille tout le distillat dans un seul récipient, dès les premières gouttes. Cette pratique est dangereuse car :

Explication : Le méthanol, plus volatil, sort dans les toutes premières gouttes (les « têtes »). Sans thermomètre pour repérer le palier à 78 ∘C78\ ^{\circ}\text{C}, un distillateur imprudent mélange ces têtes potentiellement riches en méthanol toxique (dangereux pour le nerf optique) avec le reste de la production.
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