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© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit Annexe 6 670 fonction chimique groupe fonctionnel composés dérivés des alcanes formule nom général remarques générale (générique) exemples hydrocarbure chaîne droite R–H (CnH2n+2) alcane CH3–CH2–CH3 propane groupe hydrocarboné R– alkyle CH3–CH2–CH2– propyle hydrocarbure –C | ramifié – | R p-alkylalcane * CH3–CH2–CH2–C H–CH2–CH3 | CH2–CH3 3-éthylhexane hydrocarbure éthylénique C=C CnH2n alc-p-ène ** CH3–CH=CH–CH2–CH3 pent-2-ène hydrocarbure acétylénique –C≡C– CnH2n–2 alc-p-yne ** CH3–CH2–CH2–C≡C–CH3 hex-2-yne alcool anion alcoolate groupe alcoxylé –OH (hydroxyle) –O – – | R–OH alcan-p-ol * CH3–C H–CH2–CH3 |OH butan-2-ol R–O – – | alcanolate CH 3–CH 2–O éthanolate R–O– alcoxy **** CH 3–CH 2–CH 2–O– propoxy étheroxyde –C | | –O–C| | – R–O–R alcoxyalcane CH3–CH2–O–CH2–CH2–CH3 éthoxypropane amine primaire –NH2 (amino) R–NH2 alcan-p-amine (ou alkylamine) * CH3–CH–CH3 | NH2 propan-2-amine amine substituée – –N – | R–N| –R N-alkyl alcanamine ***** CH3–CH2–CH2–N –CH2–CH3 |H N-éthylpropan- amine ion ammonium –N | aldéhyde –C O H cétone | – R– N R R R R–C O H –C – || O R–C –R || O –C O OH R–C O OH ion ion tétraalkyl- CH3–CH2–CH2– N |CH 3 –C2H5 diéthylméthyl- ammonium | propylammonium C2H5 alcanal *** CH 3–CH 2–C O alcan-p-one *** * acide acide carboxylique alcanoïque H CH3–CH2–CH2–C –CH3 || O *** CH 3–CH 2–C O OH propanal pentan-2-one acide propanoïque anion –CO2 R–CO ion 2 *** CH ion carboxylate 3–CO2 alcanoate éthanoate ester –C O O–R R–C O O–R alcanoate *** H–C O (carboxylique) d’alkyle O–CH2–CH3 méthanoate d’éthyle groupe acyle –C | | –C O R–C O alcanoyle *** CH3–CH2–C O propanoyle chlorure –C O Cl R–C O Cl chlorure *** CH3–C O d’acyle d’alcanoyle Cl chlorure d’éthanoyle anhydride d’acide –C –O–C – || || O O R–C –O–C –R || || O O anhydride alcanoïque *** CH3–C –O–C –CH3 || || O O anhydride éthanoïque amide –C O NH2 R–C O NH2 alcanamide *** CH3–CH2–C O primaire NH2 propanamide amide –C O N R–C O N R R N,N-alkylalkyl- *** CH3–CH2–C O substituée alcanamide N(CH3)2 N,N-diméthyl propanamide nitrile –C≡N R–C≡N alcanenitrile *** CH3–CH2–C≡N propanenitrile acide aminé | –C | NH2 –... C O OH acide p-amino- *** * CH3–C H–C |NH2 O -alcanoïque OH acide 2-amino- -propanoïque Doc. 5 Tableau résumé des principales fonctions et des modes de formation des noms systématiques des composés dérivés des alcanes. * p indique le numéro du C porteur. ** p indique le numéro du premier C doublement (ou triplement) lié. *** Compter le C du groupe fonctionnel pour déterminer le nom de l’alcane. **** Pour les groupes de 1 à 4 C ; au-delà, et plus généralement, ajouter oxy au nom du groupe R : ici, alkyloxy. ***** Ou alkyl 1 alkyl 2 alkyl 3 amine, ou N-alkyl 1 -N-alkyl 2 - alkyl 3 amine.
célérité de la lumière dans le vide : c = 299 792 458 m . s –1 charge élémentaire e = 1,602 177 . 10 –19 C constante de Planck h = 6,626 075 . 10 –34 J . s constante de Planck réduite ( = h / 2 π) = 1,054 572 . 10 –34 J . s perméabilité du vide (m 0 = 4 π . 10 –7 H . m –1 ) m 0 = 12,566 370 614 . 10 –7 H . m –1 permittivité du vide (e 0 = 1 / m 0 . c 2 ) e 0 = 8,854 187 817 . 10 –12 F . m –1 constante d’Avogadro N = 6,022 136 . 10 23 mol –1 constante des gaz parfaits R = 8,314 510 J.mol –1 .K –1 constante de Boltzmann (k B = R / N) k B = 1,380 658 . 10 –23 J . K –1 constante de Faraday (F = N . e) F = 96 485,31 C . mol –1 constante de Rydberg R H = 1,097 373 153 . 10 7 m –1 masse de l’électron m e = 9,109 389 . 10 –31 kg masse du proton m p = 1,672 623 . 10 –27 kg masse du neutron m n = 1,674 928 . 10 –27 kg rayon de Bohr a 0 = 52,917 725 . 10 –12 m magnéton de Bohr (m B = e . / 2 . m e) m B = 9,274 015 . 10 –24 J . T –1 volume molaire des gaz parfaits V m = 22,414 . 10 –3 m 3 . mol –1 (P = 1,013 25 . 10 5 Pa ; T = 273,15 K) 1 2 Constantes physico-chimiques Correspondance des unités Unités de volume, de masse et de masse volumique Unités d’énergie 1 eV équivaut à 96,4853 kJ.mol –1 ou à 8 065,54 cm –1 ou à 2,417 988 . 10 14 Hz . 1 kJ.mol –1 équivaut à 1,036 427 . 10 –2 eV ou à 83,5935 cm –1 ou à 2,506 069 . 10 12 Hz. 3 Unités de moment dipolaire Annexe 7 Le debye (D), est l’unité de moment dipolaire utilisée en Chimie : 1 D = (10 –29 / 3) C.m = 3,333 . 10 –30 C.m 4 volume 1 L = 1 dm 3 = 10 –3 m 3 1 cm 3 = 1 mL = 10 –3 L = 10 –6 m 3 1 m 3 = 10 3 dm 3 = 10 3 L Unités de pression masse 1 tonne = 10 3 kg 1 kg = 10 3 g 1,00 bar équivaut à 1,00 . 10 5 Pa ou à 0,987 atm ou à 750 torr. 1,000 atm équivaut à 1,013 . 10 5 Pa ou à 1,013 bar ou à 760,0 torr. (1 torr = 1 mm de Hg.) masse volumique 1 kg . m –3 = 1 g . L –1 1 kg . dm –3 = 1 g . cm –3 © Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit 671
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H PRÉPA TOUT EN UN CHIMIE PCSI •
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HPRÉPA TOUTENUN CHIMIE PCSI André
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Cet ouvrage est conforme aux progra
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1 OBJECTIFS • Connaître les quat
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a) b) 700 l (nm) 600 500 400 Doc. 2
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E E n E n l’absorption d’un pho
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E 1s Doc. 13 Configuration électro
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•La configuration électronique d
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Le métal cuivre Cu, l’hydroxyde
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Doc. 23 Nombre maximal d’élémen
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Le terme générique d’élément
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Doc. 27 a) 3 Cl 2(g) + 2 Al(s) = 2
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a) b) N + 2p 2 N2p 3 O +2p3 O2p 4 D
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1 2 3 4 5 6 7 1 1 H χ M : 2,21 χ
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Les nombres quantiques CQFR L’ét
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Applications directes du cours 1 D
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15 Ionisation 1 • Indiquer dans q
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26 L’élément cuivre Le cuivre e
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(*) Un corps simple est constitué
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a) H-F b) H-O-H c) d) H H-N-H H H-C
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a) b) Cl F F Cl Cl P Cl Cl F S F Do
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(*) La prise en compte des doublets
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Établir la représentation de Lewi
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+ d - d A B p→ Doc. 13 Orientatio
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(*) La première formule ci-dessus
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Déterminer les principales formule
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(*) Dans le propénal, les deux dou
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■ m + n = 2 AX 2E 0 : l’édific
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a) b) c) H H - C - H H H - N - H H
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a) b) Cl 120° Cl Cl Cl P PCl 5 typ
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- 1 2 + 1 O G + - 1 2 ep O • O
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III - Espèces à liaisons délocal
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Applications directes du cours 1 Co
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1 • Préciser le caractère polai
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3 OBJECTIFS • Savoir définir et
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(*) Soit un système fermé, siège
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Sens direct ou sens 1 → Sens inve
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0 [B i] M 1 t 1 ' Doc. 10 Interpré
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La pyrolyse de l’éthanal selon :
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(*) La combustion du mélange d’a
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a a/2 a/4 [A] -a . k . t [A] = a .
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• On réduit au même dénominate
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(*) • Pour la réaction d’équa
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Vitesses de réaction 8 Déterminat
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Vitesses de réaction • p ≠ 1 :
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Vitesses de réaction COURS On en d
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Facteurs cinétiques Vitesses de r
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6 Décomposition de l’anion perox
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2 • Le suivi de la réaction est
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18 Oxydation des ions iodure par le
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c. Expliquez comment vous préparer
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CH 3 (1) + HNO 3 (2) CH 3 CH 3 NO 2
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2.2.3. Généralisation ; contrôle
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n 0 2 n 0 3 n 0 3 0 nCH3COOH (t) nC
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(*) Bien que la désintégration de
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1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 [X] a A 2 B 4
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1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 v k 1.a V fB
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CQFR Dans un processus complexe met
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En déduire l’expression des conc
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a. Établir le système d’équati
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. Tracer ln = f(t) ou effectuer u
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2 • Déterminer, tout d’abord,
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a. Quel est l’intérêt d’avoir
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5 OBJECTIFS • Savoir distinguer l
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(*) Au niveau moléculaire : la not
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I H I H Cl I H I H Doc. 3 Chocs bim
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À tout instant : Ep(t) + Ec(t) = E
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Cl C Cl C H Doc. 13 L’énergie li
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Exemple : L’action du permanganat
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1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 [X] a B A 50
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Mécanismes réactionnels en cinét
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(*) Pour un acte élémentaire, l
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Doc. 26 Maillons de la chaîne réa
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Intermédiaires réactionnels Méca
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2 • Un récipient transparent, co
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13 Théorie de Lindeman Il arrive s
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1 • Le mécanisme réactionnel su
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CH • 3 + HBr c CH 4 + Br • (4)
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2 • Donc seule la réaction (1) e
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6 OBJECTIFS • Connaître les repr
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formule semidéveloppée formule to
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a) b) H H H H C H H H H H C 109 pm
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1 modèle éclaté en perspective D
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APPLICATION 1 Représentations de N
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a) b) a) inversion de conformation
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configuration q fus (°C) qéb (°C
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Classer les groupes substituants de
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Déterminer la configuration absolu
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a) b) H H HOOC H 3C H H OH H H H H
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observateur rayon lumineux plan de
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(*) Racémique vient du latin racem
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HO H H COOH COOH COOH HOOC H H OH O
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(R)-B + (S)-B + (R)-A énantiomère
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Doc. 55 Exemples de propriétés di
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Stéréochimie des molécules organ
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Applications directes du cours REPR
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*Conformation - configuration Les c
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) d. e. ) f. g) g. Double liaison (
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41 *Combien d’atomes de carbone a
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Atome asymétrique et double liaiso
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(*) Les phéromones sont des substa
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(*) Énergies de liaison : DC=C = 6
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La flèche traduit le mouvement du
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(*) Lorsque les deux substituants R
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3.1.2.3. Caractère ionique de la r
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H 3C H C C C 2H 5 H Doc. 13 Les qua
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(*) Selon le solvant utilisé, l’
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(*) L’effet attracteur du groupe
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alcène 3.3.2. Observations expéri
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(*) M.S. KHARASCH, (1895-1957), Uni
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(*) Il se forme une mince couche d
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Réactivité de la double liaison c
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Réactions d’addition (*) conditi
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Conseils : Dans les exercices, il c
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14 Proposer une suite de réactions
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(*) Dans l’industrie, l’éthoxy
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(*) L'hydrolyse du produit de la sy
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Ph Br Mg 2 C2H5 O O C2H5 C2H5 C2
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H 2O , H R -MgX R-H (*) Il ne s’
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R' C • Le schéma général est l
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R -Mg-X + H 2C= CH - X Pd(PPh 3) 4
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Organomagnésiens mixtes 8 COURS
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Doc. 12 Présentation des dérivés
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Doc. 12 Arrêt à la cétone dans l
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Organomagnésiens mixtes 6 Réactio
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Préparation R X + Mg dérivé halo
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Applications directes du cours 1 Hy
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Action d’un organomagnésien sur
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9 OBJECTIFS • Savoir décrire les
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(*) On utilise fréquemment la cons
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(*) En notant EOP = r . rur, les fo
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L z → L noyau Doc. 10 Moment cin
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Y2,1,0 = (2 pz) = Y2,1,±1 = (2 py)
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x O z G plan(p), de cote z o (S ) s
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99 % 50 % 99 % 99 % 2s 50 % 50 % 99
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Doc. 25 Courbes représentant gross
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(*) En Mécanique Quantique, un niv
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Doc. 30 Nombre quantique de spin s
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électron i électron j 1s ns, np n
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7 6 5 4 3 2 1 n 7 6 6 6 5 5 5 5f 4
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Le cas des éléments du bloc d est
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Doc. 37 Évolution du rayon atomiqu
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Modèle quantique de l’atome •
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Données : constante de Boltzmann :
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14 **Éléments de transition 1 •
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24 *Excitation par choc Les niveaux
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(*) La masse des noyaux étant beau
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Structure électronique des molécu
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a) 1s 1 b) 1s 1 c ou j H 1 c ou j H
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(*) b12 0 0 S 1 S 1 0 Doc. 9 Var
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E E H ∆E s ∗ 1s 1 ∆E s H 1 H
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Structure électronique des molécu
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Doc. 18 Interactions 2p-2pconduisan
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E s ∗ z s z s ∗ s s s 3.3.2. Di
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Doc. 27 La liaison dans la molécul
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Doc. 33 Les lignes d’isodensité
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Le recouvrement est d’autant plus
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E s * p * Doc. 36 Représentation s
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Doc. 41 Spectre d’absorption du b
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Cas des molécules diatomiques hét
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5 La molécule de difluor 1 • Que
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13 La molécule de diazote 1 • a.
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11 OBJECTIFS • Définitions, cara
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a) b) G - rp(X2) = r0 rp G + + - d
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espèce EK ED EL Cl2 0 0 49,5 CH4 0
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alcane Doc. 16 Températures d’é
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H C O H Doc. 21 Formation d’une l
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R C R O N H H a) N O R C R H N C H
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H O C a) O H O O H b) Doc. 33 Acide
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Les interactions de van der Waals C
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Pour certains calculs on pourra uti
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8 Températures de changement d’
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. La densité et la viscosité de c
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12 OBJECTIFS • Connaître les pos
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(*) Lorsque la masse molaire de l
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(*) La réaction d’un acide de Le
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Doc. 8 Types de réactions selon la
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(*) En présence d’un grand excè
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Doc. 12 Influence de la nature du g
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E p stabilisation de l'anion nuclé
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Doc. 18 Influence du groupe R de R-
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mécanisme étapes vitesse stéréo
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(*) Br 71 % Et-O , K , -HBr et Et
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E p H 3 C Br 2 CH 2 CH 3 H CH3 H H
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Br CH3 23 CH2CH3 H CH3 H -Br Compo
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Doc. 32 Une réaction se produisant
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H 3C H H3C-C-O CH3 CH 3 t-Bu-O CH
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Les dérivés halogénés CQFR •
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Applications directes du cours 1 Vo
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Réactions à compléter (ex. 18 à
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■ Réactions de type S N2 Réacti
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13 OBJECTIFS • Identifier les tro
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CH3 -CH2 -CH2 -NH2 propylamine N(CH
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formule NH (CH3)3N - (CH3CH2)3N - N
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100 80 60 40 20 0 2,5 Composés à
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(*)L’expression de cette constant
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(*) CH3(CH2) 6CH2Br 1 mol NH3 (2 mo
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Composés à liaison simple carbone
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4 • On fait réagir le mélange r
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14 OBJECTIFS • Connaître la synt
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fonction alcool phénol formule R-O
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La nomenclature officielle (recomma
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a) R O b) a) 100 % transmission H O
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molécule H3C-OH H3C-CH2-OH Doc. 14
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(*) Pour un étheroxyde aromatique
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(*) HO - ArO - pKA 14 H2O 10 Réact
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(*) Cette réaction constitue le pr
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E p (CH 3 ) 3 COH + HBr (CH3 ) 3CO
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R Facilité de déshydratation d’
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OH H2 SO4 ∆ pentan-3-ol c (E)-pen
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(*) C’est le plus souvent aussi l
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Définitions CQFR • Alcool R-OH p
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tribromure de phosphore Transformat
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8 Suite de réactions Réactions su
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Déshydratation (ex. 17 et 18) 18 1
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c. Préciser la nature du mécanism
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15 OBJECTIFS • Savoir décrire le
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paroi fixe système frontière mobi
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CaCO 3 (s) CO 2 (g) CaO (s) Doc. 5
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H (T 1 , x 2 ) H (T 1 , x 1 ) entha
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1CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = 1 CO 2 (g)
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(*) Historiquement les relations (1
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Le volume des phases condensées es
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∆ r H 0 0 : réaction endothermi
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5.2.2. Températures de flamme adia
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T 2 T 1 température T du système
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6.2 Détermination par le calcul CO
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Déterminer, à 298 K, ∆ r1H 0 ,
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1 UO 2 (s) + 4 HF (g) 1 (a) + 4 (b)
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formule Vion DionU 0 atomes H 13,6
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Dfus H 0 corps purs Tfus (K) (kJ .m
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La dissociation d’une liaison O
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États et grandeurs standard CQFR
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Applications du premier principe à
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Cette réaction se déroule dans un
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Sous la pression de 101,3 kPa, le m
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Masses molaires (g . mol −1 ):Ca:
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(*) Dans une solution, les solutés
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Le plus souvent c 0 n’est pas men
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a) Q c K0 Q évolution dans le sens
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(*) L’Union Internationale de Chi
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température (°C) KA pKA 0 8,0 . 1
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a) a) % 90 % HNO2 - % NO2 % 90 80 7
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1) L’équation de la réaction qu
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DpH 0,01 2,3 % 0,05 11,5 % 0,1 23 %
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(*) Comme nous l’avons vu en Term
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Déterminer à 25 °C le pH d’une
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solution pH initial nature de l’a
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2,3.c 4 0 pseudo-tampon dû au coup
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pH s pH E 0 dpH ( dV ) V E E teinte
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14 pH 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
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(*) Lorsque la réaction de titrage
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H 2A H 2A HA - pK A1 pK A1 +2 pH pK
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Doc. 43 Simulation du titrage d’u
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• Pour tout couple acide-base (HA
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1 Activités d’espèces chimiques
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9 Réactions acido-basiques On cons
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1 • Déterminer le volume V 2E d
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31 Exercices en relation avec les t
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17 OBJECTIFS • Savoir définir et
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(*) Pour alléger l’écriture, no
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Doc. 4 Diagramme de prédominance d
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a) O CH -CO 2C-H2C 2 2 N-CH -CH -N
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(*) K f1 = K f2 = Doc. 11 Domaines
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Doc. 15 Un excès de lignand favori
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Doc. 18 Graphes simulés des pource
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accepteurs d'ions Fe3+ de plus en p
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c’est-à-dire :pF = - log [F - ]
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accepteurs d'ions Ca2+ de plus en p
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Réactions compétitives entre comp
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1 • On prépare 250 mL de solutio
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a. Quel ion est dosé en premier ?
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18 OBJECTIFS • Définition du pro
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composé AgCl AgBr AgI Ag2CrO4 Fe(O
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APPLICATION 1 Le précipité de sul
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Doc. 10 Pourcentage d’ions argent
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Une quantité n 0 = 1,0 . 10 -3 mol
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0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 log s
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Une solution est maintenue saturée
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2) Exprimer la solubilité de Al(OH
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- 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 log
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On introduit, dans un bécher, les
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1 Formation et dissolution de préc
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13 Solubilité du nitrite d’argen
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1 • Que représente (s sol - s ea
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Al 3+ (aq) + 3 e - = Al (s) Fe 3+ (
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Dans l’eau H 2O, dans l’ion oxo
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zinc COM Zn 2+ , SO 4 2- mA R pont
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) électrolyte (K zinc cuivre + + C
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(*) Certains auteurs notent a l’e
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tête isolante bouchon du tube de p
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Dans tout exercice, il faudra, sur
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(*) Ce résultat sera démontré en
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Considérons la pile formée par l
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APPLICATION 3 Couples Cu 2+ /Cu et
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Ce4+ a) b) Fe 2+ K + SCN - solution
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2 1 0 E (V) E 0 (Ce 4+ /Ce 3+ ) E 0
Page 601 and 602:
Équilibres d’oxydoréduction CQR
Page 603 and 604:
1 Nombre d’oxydation 1 • Après
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2 • Déterminer la composition de
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V 2 (mL) % (mV) V2 (mL) % (mV) V2 (
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Chapitre 1 1 1) Quatre niveaux d’
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a) b) c) 9 H C 10 O C H CH2 CH2 H
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2) H H N ⇒ hybride de résonance
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À tout instant, P CO + P Cl2 = (P
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La concentration de B est alors max
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La courbe ln(a - x)=f(t) étant une
Page 621 and 622: 1) Propane : CH3CH2CH3 ; éthoxyét
Page 623 and 624: tion, la concentration de I reste f
Page 625 and 626: a) CH a) 2CH3 CHO b) CH3 HO H c) C2
Page 627 and 628: 31 Voir document ci-dessous : A (A,
Page 629 and 630: • 5 étheroxydes avec liaison C=C
Page 631 and 632: 2) HOOC C H H + D2O C anti COOH H D
Page 633 and 634: 2) I2 + 2 S2O 2- 3 c 2 I - + S4O 2-
Page 635 and 636: 3 e ionisation :E i3 = e(Co 3+ ) -
Page 637 and 638: 2) a) Il diminue. L’O.M. p est d
Page 639 and 640: 2) H O + 4) 5) H3N + 6) 7) Ph 8) 4
Page 641 and 642: 3) (CH3) 3N CH3 (CH3) 3N + CH3 (CH3
Page 643 and 644: Mécanisme S N1 : Le carbocation -C
Page 645 and 646: c) d) A : R-OH ZnCl2 c HCl R-Cl où
Page 647 and 648: 2) a) Action de l’ozone O3 puis h
Page 649 and 650: 2) ∆' fH 0 [C 3H 4O (liq)] = 2 D
Page 651 and 652: 2) Il suffit de tracer F = V. 10 -p
Page 653 and 654: • V > V éq (V en mL) : [[HgCl 2]
Page 655 and 656: 2) a) 2 NaN 3 = 2 Na + 3 N 2 b) Dan
Page 657 and 658: 1 Interaction lumière - matière L
Page 659 and 660: 1 Conductivité d’un électrolyte
Page 661 and 662: ■ Dosages Les documents 5 et 6 do
Page 663 and 664: 1 Principe de la pH-métrie Une él
Page 665 and 666: 1 Noms de quelques anions Le tablea
Page 667 and 668: Les règles de nomenclature en Chim
Page 669 and 670: classe fonctionnelle groupe caract
Page 671: méthode recherche successive : gro
Page 675 and 676: B. Constantes de formation complexe
Page 677 and 678: D. Produits de solubilité à 25 °
Page 679 and 680: • Pour un changement de niveau d
Page 681 and 682: Le nombre d’onde correspondant es
Page 683 and 684: liaison nature nombre d’onde (cm
Page 685 and 686: III. Structure, réactivité et syn
Page 687 and 688: A Absorbance 84 Acide 484 Acide de
Page 689 and 690: Molécularité 127 Moment cinétiqu
Page 692: H PRÉPA TOUT EN UN La collection H
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