I/Réaction de substitution avec les hydrocarbures aliphatiques saturés1) Action du dichlore sur le méthane

a- Expérience

Remarque : l’eau fortement salée ne dissout pratiquement pas le dichlore et le méthane.

b- Observations Après un certain temps on constate pour le mélange exposé à la lumière :

la couleur jaune verdâtre du dichlore disparaît progressivement ; le niveau d’eau monte dans l’éprouvette ; des fines gouttelettes de liquide huileuses apparaissent sur les parois ; la solution contenue dans la cuve à eau fait rougir un papier pH : il s’agit d’une solution acide.

A l’opposé, le mélange placé à l’obscurité n’évolue pas.c- Interprétation La disparition de la couleur jaune verdâtre due au dichlore prouve que celui-ci a réagi. Il se produit du dichlorure d’hydrogène qui se dissout et se dissocie dans l’eau en ions H3O+ et en ions chlorure Cl- ce qui permet d’expliquer le caractère acide de la solution.Les gouttelettes huileuses sont constituées d’un mélange de dérivés chlorés résultant de la substitution d’un ou plusieurs atomes d’hydrogène par un ou plusieurs atomes de chlore.Les équations chimiques des réactions de substitution à considérer :CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl CH3Cl : chlorométhane CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 : dichlorométhane CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl CHCl3 : trichlorométhane CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl CCl4 : tétrachlorométhane

2) Action du dibrome sur le propanea- Expérience

b- Observations La couleur jaune brun du dibrome s’atténue progressivement. Un liquide huileux non miscible à l’eau de brome se forme et un gaz se dégage. Ce gaz dissous dans l’eau fait virer le B.B.T du vert au jaune.c- InterprétationLa disparition de la couleur jaune brun due au dibrome prouve que celui-ci a réagi. Il se produit du bromure d’hydrogène HBr qui se dissocie dans l’eau en ions hydronium H3O+ et ions bromures Br- ce qui permet d’expliquer le caractère acide de la solution.Le liquide huileux est constitué d’un mélange dérivés bromés résultant de la substitution d’un ou plusieurs atomes de brome.Les équations chimiques des réactions de substitution à considérer :C3H8 + Br2 C3H7Br + HBr

cache en carton

lumière

mélange de méthane gouttes

huileuseset de dichloreeau

salée

avant réaction

après réaction

propane

eau distillée +B.B.T

Solution aqueusediluée de

C3H7Br + Br2 C3H6Br2 + HBrC3H6Br2 + Br2 C3H5Br3 + HBr Etc…

II/Réaction d’addition sur les hydrocarbures aliphatiques insaturés1) Action du dibrome sur l’éthène

a- Expérience

b- Observation On constate que la couleur (jaune-brun) de la solution disparaît progressivement. La solution continue dans le verre à pied ne fait pas rougir un papier pH.

c- Interprétation L’absence de dégagement de bromure d’hydrogène indique qu’il ne s’agit pas d’une réaction de

substitution. Le produit obtenu est un dérivé dibromé obtenu par addition de deux atomes de brome sur

l’éthène

C C + Br2 C C

2) Action du dichlore sur l’éthène a- Expérience

b- Observations Après quelques instants, on constate :

la couleur jaune verdâtre du dichlore disparaît progressivement ; le niveau d’eau salée monte dans l’éprouvette ;des fines gouttelettes de liquide huileuses apparaissent sur les parois.

c- Interprétation Le produit obtenu à la suite de la réaction est un dérivé dichloré obtenu par addition de deux atomes de chlore sur l’éthène. L’équation chimique de la réaction s’écrit : C2H4 + Cl2 C2H4Cl2 ou bien en utilisant les formules semi-développées :

C C + Cl2 C C

3) Addition du dihydrogène a- Addition du dihydrogène sur l’éthène En présence d’un catalyseur tel que le nickel en poudre très fine et à une température de l’ordre de 180°C le dihydrogène s’additionne sur l’éthène pour donner l’éthane.L’équation chimique de la réaction s’écrit : C2H4 + H2 C2H6 ou bien en utilisant les formules semi-développées :

C C + H2 C C

b- Addition du dihydrogène sur l’éthyne

éthène

Solution aqueusediluée de

H

H

H

H

H

H

1,2-dibromoéthane

H

H

Br B

r

mélange d’èthène gouttes

huileuseset de dichlore

eau salée

avant réaction

après réaction

H

H

H

H

H

H

1,2-dichloréthane

H

H

Cl Cl

H

H

H

H

H

H

1,2-dichloréthane

H

H

H H

En présence d’un catalyseur actif tel que le nickel divisé et à une température de l’ordre de 180°C le dihydrogène s’additionne sur l’éthyne pour donner l’éthane.L’équation chimique de la réaction s’écrit : C2H2 + 2H2 C2H6

Par contre en présence d’un catalyseur peu actif tel que le palladium colloïdal le dihydrogène s’additionne sur l’éthyne pour donner l’éthène.L’équation chimique de la réaction s’écrit : C2H2 + H2 C2H4

4) Addition de l’eau sur les éthènes a- Cas de l’éthène A une température voisine de 300° et sous une pression élevée, la vapeur d’eau peut réagir sur l’éthène. La réaction a lieu en présence d’acide sulfurique H2SO4 ou d’acide phosphorique H3PO4 jouant le rôle de catalyseur.Le produit d’addition obtenu est l’éthanol CH3CH2OH.L’équation chimique de la réaction s’écrit : C2H4 + H2O CH3CH2OHou bien en utilisant les formules semi-développées :

C C + H OH C C

b- Cas de du propène Dans des conditions similaires à celles de l’addition de l’eau sur l’éthène, la vapeur d’eau réagit sur le propène pour donner un mélange de deux alcools A1 et A2. L’alcool A1 est majoritaire.Les alcools A1 et A2 ont les même formule brute et des propriétés différentes : ce sont des isomères.

C C + H OH C C

C C + H OH C C

5) Addition de l’eau sur l’éthyne a- Expérience et observations

Il se dégage un gaz ayant l’odeur de pomme. Ce gaz fait virer au rose une solution incolore contenant le réactif de Schiff.

b- Interprétation La couleur rose prise par le réactif de Schiff et l’odeur de pomme caractérise la formation d’un aldéhyde (l’éthanal), de formule : C

L’équation chimique de la réaction s’écrit :

C C + H OH C C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

OH

H

H

OHH3CH3C

H

H

H

H

H

(A1

)H

H

H3CH3C

H

H

(A2)H

H

H

OH

eau

C2

H2

réactif de

eau solution d’acide sulfurique H2SO4 et de sulfate

solution de sulfate cuivre (II)

carbure de calcium

O

H3CH

H

OH

H

H

H

H

L’éthanol est instable, il donne l’éthanal :

C C C C

H

OH

H

O

H

H

H

H

H