Influence des liaisons intermoléculaires Thème 1 : Cohésion de la matière / CHAP6 Influence des liaisons intermoléculaires sur les changement d'états

Les alcanes et les alcools Les alcanes sont des hydrocarbures saturés (contenant uniquement des liaisons carbone-carbone simples) acycliques (formés de chaînes ouvertes, linéaires ou ramifiées) et qui ont pour formule brute CnH2n+2 n = 1 n = 2 n = 3 n = 5 CH4 C2H6 C3H8 C5H12

nomenclature  Le nom d'un alcane linéaire est constitué d'un préfixe qui indique le nombre d'atomes de carbones de la chaîne suivi de la terminaison "ane" 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 meth eth prop but pent hex hept oct non dec

 Formules brute, développée et semi-développée du propane  C3H8

 si l’alcane n’est pas linéaire : - on cherche la chaîne la plus longue - on repère les groupements alkyles —CH3 méthyle —C2H5 éthyle —C3H7 propyle - on numérote la chaîne afin que les groupements alkyles aient le + petit chiffre possible 5 6 7 4 1 4 5 7 6 3 3 2 1 2 3,4-diméthylheptane 3,3,5-triméthylheptane

3- éthyl-3,5-diméthyl-3-éthylheptane 1 3- éthyl-3,5-diméthyl-3-éthylheptane

Les alcools Un alcool est un composé organique dont la molécule possède un groupe hydroxyle –OH porté par un atome de carbone tétragonal Dans la nomenclature des alcools, on utilise les règles énoncées pour les alcanes, avec en plus : - le nom final termine par ol - il faut indiquer (si nécessaire) la position de la fonction OH - la numérotation de la chaine carbonée principale est imposée par la position de la fonction OH

méthanol propan-1-ol propan-2-ol 3-méthylpentan-2-ol 2 1 3 3 2 1 1 5 4

Les changements d’état Les états de la matière ▪ Les espèces chimiques se trouvent dans l’un des trois états : solide, liquide ou gaz ▪ Si au niveau macroscopique la matière semble immobile, au niveau microscopique elle ne l’est jamais totalement.

 L’état solide ▪ Il est caractérisé par des molécules ou des ions en contact les uns avec les autres, dans un empilement compact, en vibration constante autour d’une position d’équilibre.

 L’état liquide ▪ Il est caractérisé par des molécules ou des ions en contact les une avec les autres, dans un arrangement irrégulier et en mouvement constant.

 L’état gazeux ▪ Il est caractérisé par des molécules ou des ions éloignés les unes des autres (la distance les séparant étant supérieure à la taille des molécules ou des ions), en mouvement constant.

liquéfaction condensation vaporisation sublimation Solidification fusion

Evolution de l’état de la matière lors du chauffage d’un solide  Que se passe t-il lorsque l’on chauffe de la glace ?

Lors d’un chauffage, l’énergie thermique apportée à un corps pur moléculaire peut : - conduire à une élévation de température avec rupture de liaisons moléculaires (hydrogène ou de Van der Waals) et accroissement de l’agitation des molécules - provoquer un changement d’état avec seulement rupture de liaisons moléculaires, la température restant alors constante.

Températures de changements d’états ▪ Les températures de changement d’état d’un composé sont directement liées au type de forces intermoléculaires (hydrogène ou de Van Der Waals) qui agissent dans le composé ainsi qu’à leur intensité. Plus les liaisons intermoléculaires sont importantes, plus il faut fournir de l’énergie pour les rompre et plus les températures de changement d’état sont élevées.

Les changements d’états de l’eau Températures de changement d’état de l’eau et d’une molécule de structure voisine ▪ Le soufre est peu électronégatif : les molécules H2S sont liées entre elles par des liaisons de Van Der Waalls et non d’hydrogène (comme pour les molécules d’eau). qfusion qébullition H2O 0°C 100°C H2S - 86°C - 61°C

Les nombreuses liaisons hydrogène entre les molécules d’eau augmentent la cohésion des états solide et liquide  Les températures de changement d’état de l’eau sont donc élevées par rapport à celles d’espèces de structure voisine.

Les changements d’états des alcanes  Les alcanes linéaires Températures de fusion et d’ébullition des alcanes linéaires, sous la pression atmosphérique, en fonction du nombre d’atomes de carbone dans la chaine carbonée

Les températures de fusion et d’ébullition des alcanes linéaires augmentent lorsque le nombre « n » d’atomes de carbone de la chaîne carbonée croit. ▪ La cohésion des alcanes (molécules apolaires) à l’état liquide et solide est assurée par des liaisons de Van Der Waals. ▪ Plus les chaines carbonées des molécules sont grandes, plus les liaisons entre molécules sont nombreuses et intenses. L’énergie thermique qu’il faut fournir pour atteindre la fusion et l’ébullition est alors plus grande et les températures de changement d’état plus élevées.

 Les alcanes ramifiés qébullition de C4H10 - 0,5°C - 10°C qébullition de C5H12 36°C 25°C 9°C Les températures d’ébullition d’alcanes isomères sont d’autant plus basses que ceux-ci sont ramifiés

▪ Les molécules d’alcanes ramifiés sont plus éloignées les unes des autres que leur isomère linéaire.  Elles sont dont moins fortement liées et sont donc plus facile à séparer que les molécules isomères linéaires : les alcanes ramifiés sont plus volatils (température d’ébullition basse)

Les changements d’états des alcools Températures d’ébullition des alcanes linéaires CnH2n+2 et des alcools CnH2n+1OH , sous la pression atmosphérique ▪ Comme pour les alcanes, la longueur de la chaine carbonée influe sur les températures de changement d’état

La température d’ébullition des alcools croit avec la longueur de leur chaine carbonée. Les alcools ont des températures d’ébullition supérieures à celles des alcanes de même chaine carbonée : ils sont moins volatils ▪ Cette différence s’explique par la présence de liaisons hydrogène, dues au groupe hydrohyle –OH entre les molécules d’alcools