Les groupes caractéristiques des molécules organiques Chap C5 (livre p177) Les groupes caractéristiques des molécules organiques I- Atomes et ions : 1

I- Atomes et ions : 1- Le modèle de l’atome : a) La constitution de l’atome : noyau électron Partie de l’atome Cortège électronique Noyau Constituants Charge électrique électron proton neutron -e = -1,6 ∙ 10-19 C +e = +1,6 ∙ 10-19 C 0 C

On symbolise un noyau par l’écriture : b) Le symbole du noyau : On symbolise un noyau par l’écriture : Nom de l’atome Symbole du noyau Nombre de protons Nombre de nucléons Nombre de neutrons Nombre d’électrons hydrogène 11H carbone 6 azote 7 oxygène 8 16

On symbolise un noyau par l’écriture : b) Le symbole du noyau : On symbolise un noyau par l’écriture : Nom de l’atome Symbole du noyau Nombre de protons Nombre de nucléons Nombre de neutrons Nombre d’électrons hydrogène 11H 1 1-1=0 carbone 6 azote 7 oxygène 8 16

On symbolise un noyau par l’écriture : b) Le symbole du noyau : On symbolise un noyau par l’écriture : Nom de l’atome Symbole du noyau Nombre de protons Nombre de nucléons Nombre de neutrons Nombre d’électrons hydrogène 11H 1 1-1=0 carbone 126C 6 6+6=12 azote 7 oxygène 8 16

On symbolise un noyau par l’écriture : b) Le symbole du noyau : On symbolise un noyau par l’écriture : Nom de l’atome Symbole du noyau Nombre de protons Nombre de nucléons Nombre de neutrons Nombre d’électrons hydrogène 11H 1 1-1=0 carbone 126C 6 6+6=12 azote 147N 7 7+7=14 oxygène 8 16

On symbolise un noyau par l’écriture : b) Le symbole du noyau : On symbolise un noyau par l’écriture : Nom de l’atome Symbole du noyau Nombre de protons Nombre de nucléons Nombre de neutrons Nombre d’électrons hydrogène 11H 1 1-1=0 carbone 126C 6 6+6=12 azote 147N 7 7+7=14 oxygène 168O 8 16 16-8=8

2n2 électrons au maximum par couche 2- La structure électronique : a) La structure électronique des atomes : 2n2 électrons au maximum par couche  Détermine le nombre d’électrons que chaque couche peut contenir au maximum en précisant le calcul : n = 1  couche K : ..................... électrons au maximum n = 2  couche L : ..................... électrons au maximum n = 3  couche M : ..................... électrons au maximum

2n2 électrons au maximum par couche 2- La structure électronique : a) La structure électronique des atomes : 2n2 électrons au maximum par couche  Détermine le nombre d’électrons que chaque couche peut contenir au maximum en précisant le calcul : n = 1  couche K : 2 x 12 = 2 électrons au maximum n = 2  couche L : ..................... électrons au maximum n = 3  couche M : ..................... électrons au maximum

2n2 électrons au maximum par couche 2- La structure électronique : a) La structure électronique des atomes : 2n2 électrons au maximum par couche  Détermine le nombre d’électrons que chaque couche peut contenir au maximum en précisant le calcul : n = 1  couche K : 2 x 12 = 2 électrons au maximum n = 2  couche L : 2 x 22 = 8 électrons au maximum n = 3  couche M : ..................... électrons au maximum

2n2 électrons au maximum par couche 2- La structure électronique : a) La structure électronique des atomes : 2n2 électrons au maximum par couche  Détermine le nombre d’électrons que chaque couche peut contenir au maximum en précisant le calcul : n = 1  couche K : 2 x 12 = 2 électrons au maximum n = 2  couche L : 2 x 22 = 8 électrons au maximum n = 3  couche M : 2 x 32 = 18 électrons au maximum

Structure électronique Atome Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Hydrogène H Z = 1 Azote N Z = 7 Oxygène O Z = 8

Structure électronique Atome Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Hydrogène H Z = 1 1 (K)1 Azote N Z = 7 Oxygène O Z = 8

Structure électronique Atome Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Hydrogène H Z = 1 1 (K)1 Azote N Z = 7 7 (K)2(L)5 Oxygène O Z = 8

Structure électronique Atome Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Hydrogène H Z = 1 1 (K)1 Azote N Z = 7 7 (K)2(L)5 Oxygène O Z = 8 8 (K)2(L)6

Structure électronique b) Représentation de la structure électronique d’une famille chimique : les gaz nobles. Il existe six gaz nobles à l’état naturel : hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Ils ont la propriété d’être très peu réactifs avec les autres atomes, ils sont dits « chimiquement stables ». Atome Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Hélium He Z = 2 2 (K)2 Néon Ne Z = 10 10 (K)2(L)8 Argon Ar Z = 18 18 (K)2(L)8(M)8

Structure électronique 3°) Représentation de la structure électronique des atomes et de leurs ions associés : Définition d’un ion monoatomique :. Animation H Animation Cl Ion Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Ion hydrure H- Ion nitrure N3- Ion oxyde O2-

Structure électronique 3°) Représentation de la structure électronique des atomes et de leurs ions associés : Définition d’un ion monoatomique : Un ion monoatomique est un atome qui a gagné (anion, chargé négativement) ou perdu (cation, chargé positivement) un ou plusieurs électrons. Ion Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Ion hydrure H- Ion nitrure N3- Ion oxyde O2-

Structure électronique 3°) Représentation de la structure électronique des atomes et de leurs ions associés : Définition d’un ion monoatomique : Un ion monoatomique est un atome qui a gagné (anion, chargé négativement) ou perdu (cation, chargé positivement) un ou plusieurs électrons. Ion Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Ion hydrure H- Z = 1 1+1=2 (K)2 Ion nitrure N3- Ion oxyde O2-

Structure électronique 3°) Représentation de la structure électronique des atomes et de leurs ions associés : Définition d’un ion monoatomique : Un ion monoatomique est un atome qui a gagné (anion, chargé négativement) ou perdu (cation, chargé positivement) un ou plusieurs électrons. Ion Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Ion hydrure H- Z = 1 1+1=2 (K)2 Ion nitrure N3- Z = 7 7+3=10 (K)2(L)8 Ion oxyde O2-

Structure électronique 3°) Représentation de la structure électronique des atomes et de leurs ions associés : Définition d’un ion monoatomique : Un ion monoatomique est un atome qui a gagné (anion, chargé négativement) ou perdu (cation, chargé positivement) un ou plusieurs électrons. Ion Numéro atomique Nombre d’électrons Structure électronique Ion hydrure H- Z = 1 1+1=2 (K)2 Ion nitrure N3- Z = 7 7+3=10 (K)2(L)8 Ion oxyde O2- Z =8 8+2=10

4°) Les règles du duet et de l’octet : Les atomes subissent des transformations chimiques en créant un ion monoatomique pour acquérir la structure électronique particulièrement stable de la couche externe du gaz noble le plus proche. Règle du duet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes caractérisés par Z < 4 (ou égal) évoluent de manière à saturer …………………………………………………. Ils acquièrent un "duet" d'électrons (2 e-). Règle de l'octet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes caractérisés par Z > 4 évoluent de manière à saturer …………………………………………………………………………. Ils acquièrent un "octet" d'électrons (8 e-).

4°) Les règles du duet et de l’octet : Les atomes subissent des transformations chimiques en créant un ion monoatomique pour acquérir la structure électronique particulièrement stable de la couche externe du gaz noble le plus proche. Règle du duet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes caractérisés par Z < 4 (ou égal) évoluent de manière à saturer la couche externe K. Ils acquièrent un "duet" d'électrons (2 e-). Règle de l'octet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes caractérisés par Z > 4 évoluent de manière à saturer …………………………………………………………………………. Ils acquièrent un "octet" d'électrons (8 e-).

4°) Les règles du duet et de l’octet : Les atomes subissent des transformations chimiques en créant un ion monoatomique pour acquérir la structure électronique particulièrement stable de la couche externe du gaz noble le plus proche. Règle du duet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes caractérisés par Z < 4 (ou égal) évoluent de manière à saturer la couche externe K. Ils acquièrent un "duet" d'électrons (2 e-). Règle de l'octet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes caractérisés par Z > 4 évoluent de manière à saturer la couche externe L ou avoir 8 électrons sur M. Ils acquièrent un "octet" d'électrons (8 e-).

Structure électronique Symbole de l’atome Numéro atomique Nom de l’atome Structure électronique de l’atome Règle utilisée de l’ion associé Formule de l’ion Mg Z = 12 Cl Z = 17

Structure électronique Symbole de l’atome Nom de l’atome Structure électronique de l’atome Règle utilisée de l’ion associé Formule de l’ion Mg Magnésium (K)2(L)8(M)2 Cl

Structure électronique Symbole de l’atome Nom de l’atome Structure électronique de l’atome Règle utilisée de l’ion associé Formule de l’ion Mg Magnésium (K)2(L)8(M)2 octet (K)2(L)8 Mg2+ Cl

Structure électronique Symbole de l’atome Nom de l’atome Structure électronique de l’atome Règle utilisée de l’ion associé Formule de l’ion Mg Magnésium (K)2(L)8(M)2 octet (K)2(L)8 Mg2+ Cl chlore (K)2(L)8(M)7

Structure électronique Symbole de l’atome Nom de l’atome Structure électronique de l’atome Règle utilisée de l’ion associé Formule de l’ion Mg Magnésium (K)2(L)8(M)2 octet (K)2(L)8 Mg2+ Cl chlore (K)2(L)8(M)7 (K)2(L)8(M)8 Cl-

Représentation atomique II- Atomes et molécules : Atome Symbole Représentation atomique Hydrogène H Carbone C Azote N Oxygène O 30

Composition atomique : 1 atome Formule brute : CH4 Nom de la molécule : le méthane Composition atomique : 1 atome de carbone et 4 atomes d’hydrogène Représentation moléculaire : Tétraèdre Géométrie : 31

Composition atomique : 1 atome d’azote et 3 atomes d’hydrogène Formule brute : NH3 Nom de la molécule : l’ammoniac Composition atomique : 1 atome d’azote et 3 atomes d’hydrogène Représentation moléculaire : Géométrie: Pyramide à base triangulaire 32

Composition atomique : 2 atomes Formule brute : H2O Nom de la molécule : l’eau Composition atomique : 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’ oxygène Représentation moléculaire : Géométrie : Coudée en V 33

Composition atomique : 1 atome Formule brute : CH2O Nom de la molécule : le méthanal Composition atomique : 1 atome de carbone, 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène Représentation moléculaire : Géométrie : Triangle 34

Nombre de doublets liants Nombre de doublets non-liants a) Formule brute de l’urée : CH4N2O b) La formule développée indique tous les doublets liants (liaisons) entre les atomes. c) La formule semi-développée n’indique pas les liaisons avec les atomes H. d) La formule de Lewis indique en plus les doublets non-liants. e) Atome H C N O Nombre de doublets liants 1 4 3 2 Nombre de doublets non-liants

f) (K)1 (K)2(L)4 (K)2(L)5 (K)2(L)6 1 4 5 6 2-1=1 8-4=4 8-5=3 8-6=2 . . . . . . . . . . . . . H C . N . O . . . . . . . . H C . N . O .

Composition atomique : 1 atome Formule brute : CH4 Nom de la molécule : le méthane Composition atomique : 1 atome de carbone et 4 atomes d’hydrogène Représentation moléculaire : Formule de Lewis : 37

Composition atomique : 1 atome d’azote et 3 atomes d’hydrogène Formule brute : NH3 Nom de la molécule : l’ammoniac Composition atomique : 1 atome d’azote et 3 atomes d’hydrogène Représentation moléculaire : Formule de Lewis : 38

Composition atomique : 2 atomes Formule brute : H2O Nom de la molécule : l’eau Composition atomique : 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’ oxygène Représentation moléculaire : Formule de Lewis : 39

Composition atomique : 1 atome Formule brute : CH2O Nom de la molécule : le méthanal Composition atomique : 1 atome de carbone, 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène Représentation moléculaire : Formule de Lewis : 40

Pour la formule de Lewis, il faut respecter : Cours : Une molécule peut être représentée par une formule brute, une formule semi-développée, une formule développée ou une formule de Lewis. Pour la formule de Lewis, il faut respecter : - le carbone C a quatre doublets liants (tétravalent). - l’azote N a 3 doublets liants (trivalent) et un doublet non-liant. - l’oxygène O a deux doublets liants (divalent) et deux doublets non-liants. - l’hydrogène H a un doublet liant (monovalent). 41

III- Les alcanes et le squelette carboné d’une molécule organique : 1- Présentation de la famille : les alcanes

2- Etude des alcanes comportant de n = 1 à n = 3 atomes de carbone :

3- Passons à n = 4 carbone : 4- Quelques règles de nomenclature des alcanes :

5- Les alcanes en n = 5 et n = 6 carbone :

Cours : - Un alcane est un hydrocarbure de formule CnH2n+2 linéaire ou ramifié. - Pour la même formule brute, un alcane peut avoir des isomères. - La nomenclature des alcanes suit des règles précises.

IV- Les groupes caractéristiques et leurs fonctions : alcool aldéhyde cétone acide carboxylique amine

Acides carboxyliques Alcools Aldéhydes Cétones Amines

Nomenclature des espèces chimiques possédant un groupe caractéristique