Introduction à la Chimie Organique

Introduction à la Chimie Organique

• La chimie organique étudie les molécules contenant du carbone (C).
• Les exceptions incluent le carbone pur (C(s)), le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO₂), les carbonates, le cyanure d'hydrogène (HCN) et les carbures.

Molécule Organique

• Une molécule organique est une molécule qui contient l'élément carbone (C).
• Un exemple de molécule organique est le propane (CH₃-CH₂-CH₃).

Hydrocarbures

• Les hydrocarbures sont des molécules organiques composés uniquement d'atomes d'hydrogène (H) et de carbone (C).
• Le carbone (C) possède 4 électrons de valence.
• L'hydrogène (H) possède 1 électron de valence.
• Le méthane (CH₄) est un exemple d'hydrocarbure.

Types de carbone

• Carbone nul/primaire (CH₃) : Un atome de carbone lié à un autre atome de carbone.
• Carbone secondaire (CH₂): Un atome de carbone lié à deux autres atomes de carbone.
• Carbone tertiaire (CH): Un atome de carbone lié à trois autres atomes de carbone.
• Carbone quaternaire (C): Un atome de carbone lié à quatre autres atomes de carbone.

Classification des molécules organiques

• La chimie organique se divise en plusieurs classes, incluant les hydrocarbures aliphatiques et les hydrocarbures aromatiques.
• Les hydrocarbures aliphatiques comprennent les saturés (alcanes) et les insaturés (alcènes et alcynes).

Composés aliphatiques

• Les composés aliphatiques sont formés de chaînes ouvertes de carbone.
• Les chaînes peuvent être droites (linéaires) ou ramifiées.

Composés cycliques

• Les composés cycliques sont formés de chaînes de carbone fermées.
• Les composés cycliques peuvent être alicycliques (liaisons simples) ou aromatiques (liaisons doubles).
• En présence d'un autre élément que le carbone, dans le cycle, il s'agit des composés hétérocycliques.

Types de formules

• Moléculaire: Indique le nombre et le type d'atomes dans la molécule. Exemple: CH₄
• Développée: Représente toutes les liaisons C-C et C-H.
• Semi-développée: Représente les liaisons C-C et une simplification des liaisons C-H.
• Squelettique: Représente uniquement les liaisons C-C. Les atomes d'hydrogène ne sont pas montrés.

Nomenclature

• Le nom systématique d'un composé organique est donné selon les règles de nomenclature IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).

Hydrocarbures (Formules générales)

• Alcanes: CnH₂n+₂
• Alcènes: CnH₂n
• Alcynes: CnH₂n-₂

Préfixes

• Les préfixes désignent le nombre d'atomes de carbone dans un alcane.

Chaînes latérales

• Les chaînes latérales sont des ramifications fixées à la chaîne principale. La chaînes latérales sont appelées groupent alkylés (ou radicaux).

Réactions chimiques des alcanes

• Combustions complètes: CnH₂n+₂ + (3n+1)/2O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O + chaleur
• Substitutions: RH + X₂ (Cl₂ ou Br₂) → RX + HX (R=radical)

Isomères

• Les isomères sont des molécules ayant la même formule moléculaire mais des structures différentes.
  • Isomères de chaîne (ou de squelette): diffèrent par l'enchaînement des atomes de carbone.
  • Isomères de position: diffèrent par la position d'un groupe fonctionnel.
  • Isomères géométriques (cis/trans ou Z/E): diffèrent dans l'organisation des substituants autour d'une double liaison.

Différents types d'isomères

• Stéréoisomères, Enantiomères, Diastéréoisomères..

Degrés d'insaturation

• Les alcanes sont dits saturés (seulement des liaisons simples).
• Les alcènes et alcynes sont dits insaturés (possèdent au moins une double liaison).

Types de réactions organiques

• Addition: A + B → AB
• Elimination: AB → A + B
• Substitution: A-B + C-D → A-C + B-D
• Réarrangement: A → B

Monomères et Polymères

• Les polymères sont de grandes molécules formées de la répétition d'unités plus petites appelées monomères.
• Les exemples de polymères incluent l'ADN et l'ARN.

Tableau des hydrocarbures

• Un tableau résumant la structure, les groupements fonctionnels et des exemples de différentes classes d'hydrocarbures (alcanes, alcènes, alcynes).

Groupes alkyle et aryle

• Définitions et exemples de groupes alkyle et aryle.

Exercices

• Une série d'exercices pratiques sur les concepts abordés.

Les fonctions oxygénées

• Une description et des exemples de dérivés organiques importants contenant l'oxygène (alcools, éthers, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, esters, amides, amines et nitriles).