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Les alcools

Un alcool est un composé du carbone qui possède un groupe –OH sur un carbone sp³ (R–OH). Pour trouver sa classe, compte les carbones reliés au carbone qui porte le –OH : un seul carbone, l'alcool est primaire (1°) ; deux, secondaire (2°) ; trois, tertiaire (3°). On le nomme alcan-n-ol, en donnant au –OH le plus petit numéro possible. On fabrique les alcools à partir d'alcènes (hydratation en milieu acide ou hydroboration–oxydation), par réduction d'aldéhydes, de cétones et d'acides, ou avec des réactifs de Grignard. Les liaisons hydrogène leur donnent une température d'ébullition élevée et une bonne solubilité dans l'eau. Dans leurs réactions, soit la liaison O–H se casse (caractère acide : Na, estérification), soit la liaison C–O se casse (HX, déshydratation), et les alcools 1° et 2° peuvent être oxydés. Le méthanol et l'éthanol sont les deux alcools industriels les plus importants.

🎬 L'histoire pas à pas

  1. Voici l'éthanol. Il ressemble à l'éthane, mais un H a été remplacé par un groupe –OH (le O rouge). C'est ce –OH qui en fait un alcool.
  2. Regarde le carbone jaune, celui qui porte le –OH. Compte les carbones qui lui sont reliés : 1 carbone = primaire, 2 = secondaire, 3 = tertiaire.
  3. Pour nommer : prends la plus longue chaîne qui contient le carbone du –OH, numérote à partir de l'extrémité la plus proche du –OH, puis écris l'alcane sans le « e » final et ajoute « ol ». Ici : butan-2-ol.
  4. Fabriquer un alcool : propène + eau avec un catalyseur acide. Le H se fixe sur le carbone du bout, le OH sur le carbone du milieu. On obtient le propan-2-ol.
  5. Le H d'un groupe O–H est attiré par le O de la molécule voisine. Ces liaisons hydrogène (en bleu) expliquent les températures d'ébullition élevées et permettent aux petits alcools de se mélanger à l'eau.
  6. Jeu libre : choisis un alcool et un réactif. Les atomes qui brillent montrent quelle liaison se casse : O–H, C–O, ou O–H et C–H.

Astuce : fais glisser la scène 3D pour la tourner. Utilise deux doigts pour zoomer.

🤔 Les doutes courants, éclaircis

L'alcool benzylique est-il un phénol parce qu'il a un cycle benzénique ?

Non. Dans l'alcool benzylique, le –OH est sur le carbone du CH₂, pas sur le cycle. Seul un –OH directement sur le cycle donne un phénol.

Pourquoi compte-t-on les carbones et non les hydrogènes pour classer ?

La classe indique à quel point le carbone du C–OH est encombré. Les groupes carbonés poussent les électrons et prennent de la place ; cela change la vitesse des réactions. Les atomes H, non.

Pourquoi numéroter depuis l'extrémité la plus proche du OH, même si la ramification reçoit alors un plus grand numéro ?

Le –OH est le groupe principal (fonctionnel), il a donc la priorité pour le plus petit numéro. Les ramifications passent après.

Pourquoi le OH va-t-il sur le carbone du milieu du propène ?

H⁺ se fixe d'abord sur le carbone du bout, donc la charge positive se trouve sur le carbone du milieu, soutenu par deux groupes CH₃ (un carbocation 2°, plus stable). L'eau attaque ensuite ce carbone du milieu.

Pourquoi l'éthanol est-il liquide alors que le propane (masse semblable) est un gaz ?

Les molécules d'éthanol se tiennent par des liaisons hydrogène. Le propane n'a que des forces faibles. Il faut plus d'énergie pour séparer les molécules d'éthanol.

Pourquoi un alcool tertiaire n'est-il pas oxydé par K₂Cr₂O₇ ?

L'oxydation enlève le H du O et un H du carbone du C–OH. Le carbone du C–OH d'un alcool tertiaire n'a plus de H à perdre, donc l'oxydation ordinaire n'a pas lieu.

Qu'est-ce qu'un alcool ? Classification

Un alcool possède un groupe –OH (hydroxyle) lié à un carbone qui n'a que des liaisons simples (un carbone sp³). Formule générale : R–OH.

Selon le nombre de groupes –OH : monoalcool (un –OH, par exemple l'éthanol), dialcool ou diol (deux, par exemple l'éthane-1,2-diol, le glycol des antigels) et trialcool ou triol (trois, par exemple le glycérol).

Selon le carbone qui porte le –OH (le carbone fonctionnel) : compte combien d'autres carbones le touchent.

Cas particuliers : les alcools allyliques (–OH sur le carbone voisin d'un C=C) et les alcools benzyliques (–OH sur le carbone voisin d'un cycle benzénique). Si le –OH est sur un carbone du C=C, c'est un alcool vinylique (instable), et s'il est sur le cycle lui-même, c'est un phénol – une autre famille.

Nomenclature : comment nommer les alcools

Noms courants : « alcool » + groupe alkyle (alcool méthylique, alcool isopropylique). Les noms IUPAC suivent quatre étapes :

  1. Choisis la plus longue chaîne qui contient le carbone du C–OH.
  2. Numérote la chaîne à partir de l'extrémité qui donne au –OH le plus petit numéro.
  3. Enlève le « e » final de l'alcane et ajoute « ol » : propane → propan-1-ol ou propan-2-ol.
  4. Ajoute les ramifications avec leur numéro, dans l'ordre alphabétique : 2-méthylpropan-2-ol.

S'il y a plusieurs –OH : garde le « e » et utilise diol, triol – éthane-1,2-diol, propane-1,2,3-triol (glycérol). Alcools cycliques : cyclohexanol.

Structure

Le O d'un alcool a deux liaisons et deux doublets non liants. L'angle C–O–H vaut environ 109° – un peu moins qu'un tétraèdre parfait, car les doublets non liants repoussent les liaisons et les rapprochent.

Préparation des alcools

1. À partir des alcènes

Hydratation en milieu acide : alcène + eau avec H⁺. Le H va sur le carbone qui a déjà le plus d'atomes H ; le OH va sur l'autre (règle de Markovnikov). Propène → propan-2-ol. Les étapes : (i) H⁺ se fixe sur C=C et un carbocation se forme, (ii) l'eau attaque le carbocation, (iii) un H⁺ est perdu.

Hydroboration–oxydation : alcène + diborane (B₂H₆), puis H₂O₂ / NaOH. Le OH se retrouve sur le carbone qui a le plus d'atomes H (on dit anti-Markovnikov). Propène → propan-1-ol.

2. Réduction des composés carbonylés

Aldéhydes → alcools 1° ; cétones → alcools 2° (H₂ avec Pd/Ni, ou NaBH₄, ou LiAlH₄). Les acides carboxyliques demandent le LiAlH₄, plus puissant, pour donner des alcools 1° ; dans l'industrie, on transforme d'abord les acides en esters, puis on les réduit avec H₂.

3. À partir des réactifs de Grignard

RMgX s'additionne sur un C=O, puis l'eau donne l'alcool. Le méthanal (HCHO) → alcool 1° ; tout autre aldéhyde → 2° ; une cétone → 3°. La nouvelle liaison C–C permet de construire une chaîne carbonée plus longue.

Propriétés physiques

Température d'ébullition : bien plus élevée que celle des alcanes, des halogénoalcanes et des éthers de masse semblable, à cause des liaisons hydrogène entre les molécules. Elle augmente avec la longueur de la chaîne et diminue avec la ramification (moins de surface de contact).

Solubilité : les petits alcools (méthanol, éthanol, propanol) se mélangent à l'eau en toutes proportions, car ils forment des liaisons H avec l'eau. Plus la chaîne carbonée (la partie « grasse ») s'allonge, plus la solubilité diminue.

Réactions chimiques des alcools

A. La liaison O–H se casse (l'alcool, acide faible)

Avec Na ou K : 2R–OH + 2Na → 2R–O⁻Na⁺ + H₂. Ordre d'acidité : 1° > 2° > 3° (les groupes alkyle poussent les électrons vers O). Les alcools sont des acides plus faibles que l'eau. Estérification : R–OH + R′COOH ⇌ R′COOR + H₂O (catalyseur acide ; on retire l'eau pour déplacer l'équilibre). Les chlorures d'acyle et les anhydrides donnent aussi des esters.

B. La liaison C–O se casse

Avec HX : R–OH + HX → R–X + H₂O. Réactivité 3° > 2° > 1°. Test de Lucas (HCl concentré + ZnCl₂ anhydre) : le 3° se trouble tout de suite, le 2° en environ 5 minutes, le 1° reste limpide à température ambiante. PCl₃, PCl₅ et SOCl₂ donnent aussi des halogénoalcanes.

Déshydratation (H₂SO₄ ou H₃PO₄ concentré, chaleur) : l'éthanol à 443 K → éthène. Facilité : 3° > 2° > 1°, car l'étape par le carbocation est la plus facile pour le 3°.

C. Oxydation

1° → aldéhyde (PCC ou cuivre chaud à 573 K) → acide carboxylique (KMnO₄ ou K₂Cr₂O₇ acidifié, oxydants forts). 2° → cétone. Les alcools 3° résistent à l'oxydation ordinaire ; avec du cuivre chaud, ils donnent des alcènes.

Alcools importants dans l'industrie

Méthanol (esprit de bois) : autrefois obtenu en chauffant du bois ; aujourd'hui fabriqué à partir de CO + 2H₂ sur un catalyseur ZnO–Cr₂O₃ à 573–673 K et 200–300 atm. Il sert de solvant, à fabriquer le formaldéhyde et de carburant. Très toxique : de petites quantités rendent aveugle, de grandes quantités tuent.

Éthanol : fabriqué par fermentation du sucre de la mélasse, du raisin ou des céréales. Les enzymes de la levure, l'invertase (saccharose → glucose + fructose) et la zymase (glucose → éthanol + CO₂), font le travail, sans air. Il sert dans les gels hydroalcooliques, les médicaments, les boissons et comme additif de l'essence. L'éthanol industriel est dénaturé (rendu impropre à la consommation) par l'ajout d'un peu de sulfate de cuivre et de pyridine.

Formules et définitions clés

Exemples résolus

1. Classe (CH₃)₂CH–OH, CH₃CH₂CH₂OH et (CH₃)₃C–OH.

Étape 1 : trouve le carbone qui porte le –OH. Étape 2 : compte les carbones reliés à lui. (CH₃)₂CH–OH : 2 carbones → secondaire. CH₃CH₂CH₂OH : 1 carbone → primaire. (CH₃)₃C–OH : 3 carbones → tertiaire.

2. Donne le nom IUPAC de CH₃–CH(OH)–CH₂–CH₃.

Plus longue chaîne = 4 carbones (butane). En numérotant depuis la gauche, le –OH est en position 2 ; depuis la droite, il serait en 3, donc on choisit 2. Nom : butan-2-ol.

3. Nomme (CH₃)₂CH–CH₂–CH₂OH.

Plus longue chaîne contenant le carbone du C–OH = 4 C. On numérote depuis l'extrémité du –OH : C1 porte OH, la ramification CH₃ est sur C3. Nom : 3-méthylbutan-1-ol.

4. Quel alcool obtient-on à partir du propène par (a) hydratation en milieu acide, (b) hydroboration–oxydation ?

(a) H⁺ se fixe sur le CH₂ du bout, ce qui crée le carbocation secondaire, plus stable, sur C2 ; l'eau l'attaque → propan-2-ol. (b) Le bore se fixe sur le carbone du bout, puis H₂O₂/OH⁻ remplace B par OH → propan-1-ol.

5. Quel réactif de Grignard et quel composé carbonylé donnent le 2-méthylpropan-2-ol ?

Le produit est un alcool 3°, il faut donc une cétone. (CH₃)₃C–OH a trois groupes CH₃ sur le carbone fonctionnel : on utilise la propanone (CH₃)₂C=O + CH₃MgBr, puis de l'eau. CH₃ se fixe sur le carbone du C=O et O devient OH.

6. Trois flacons sans étiquette contiennent du butan-1-ol, du butan-2-ol et du 2-méthylpropan-2-ol. Comment les distinguer ?

Ajoute le réactif de Lucas (HCl conc. + ZnCl₂) dans chacun à température ambiante. Trouble immédiat → 2-méthylpropan-2-ol (3°). Trouble en environ 5 minutes → butan-2-ol (2°). Reste limpide → butan-1-ol (1°). Le trouble est le chlorure d'alkyle, insoluble.

Erreurs fréquentes

Quiz d'entraînement

1. Le propan-2-ol est un :
2. Quel réactif donne un trouble immédiat avec un alcool tertiaire ?
3. Les alcools ont une température d'ébullition plus élevée que les alcanes de masse semblable à cause :
4. La réduction d'une cétone donne un :
5. L'éthanol chauffé avec H₂SO₄ concentré à 443 K donne :

Entraînement : réponds toi-même

Écris ou choisis ta réponse, puis appuie sur Vérifier. Prends un indice si tu bloques ; la solution complète s'affiche après ta réponse.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre les alcools primaires, secondaires et tertiaires ?

Cela dépend du nombre de carbones reliés au carbone qui porte le –OH : un (primaire), deux (secondaire) ou trois (tertiaire).

Qu'est-ce que le test de Lucas ?

HCl concentré avec ZnCl₂ anhydre. Les alcools tertiaires se troublent tout de suite, les secondaires en environ 5 minutes et les primaires restent limpides à température ambiante.

Pourquoi le méthanol est-il dangereux à boire ?

Le corps le transforme en méthanal et en acide méthanoïque, qui abîment le nerf optique et peuvent causer la cécité ou la mort, même en petite quantité.

Où c'est enseigné

PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIAlcohols and phenols
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIAlcohols and phenols
RomaniaClasa a X-aCompounds with functional groups
Ukraine10 класOxygen-containing organic compounds
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CBSE (India)Class 12Alcohols, Phenols and Ethers
England (GCSE, A level)Year 123.3 Organic chemistry
Russia10 классOxygen-containing compounds
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China高三Selective 3 Ch.3 Hydrocarbon derivatives

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