TP CO2 : INTRODUCTION A LA CHIMIE ORGANIQUE (TICE)
I/Objectifs :
*acquérir quelques notions sur l'histoire de la chimie organique .
* se familiariser avec quelques composés importants de la chimie organique .
II/Les sites Internet .
Pour cela , nous travaillerons sur deux sites Internet:
*Le site "CHIMIE" : http://chimie.scola.ac-paris.fr/sitedechimie/
Ce site très complet donne une bonne idée de la chimie en général . Nous nous limiterons à la partie "chimie organique" .
*Le site "ELF" :http://www.elf.fr
Comme l'adresse l'indique , il s'agit d'un site patronné par la société Elf .Nous y trouverons des informations sur la formation de l'univers , du système solaire , sur la raffinage dont l'importance n'échappe à personne en chimie organique .
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N.B : Les questions qui font plus appel à la réflexion sont imprimées en gras.
La touche « Précédente » qui apparaît en haut et à gauche de l’écran ;
III/Histoire de la chimie organique : site CHIMIE
1)En quelle année la chimie organique est-elle née ?
2)Quelle découverte marque cette naissance ?
3)Quel est le nom du savant qui fit cette découverte ?
4)Quelle était sa nationalité ?
5)En quoi sa découverte fut-elle importante ? Quelle idée jusque-là admise remet-elle en question ?
6)Quelle application très importante suivit cette découverte ?
7)Quel type de réactions a alors été possible ?
8)A quel savant doit-on l’appellation « chimie organique » ?
Cliquer sur le nom en surbrillance
9)Quels mots ce savant a-t-il inventés ?
IV/Le Carbone, élément de base de la chimie organique :
Cliquer sur « INTRODUCTION A LA CHIMIE ORGANIQUE »
10)Quel élément chimique est à la base de la chimie organique ?
Cliquer sur « RAPPELS SUR LE CARBONE » puis sur « GENERALITES SUR LE CARBONE »
11)Sous quelles formes le Carbone existe-t-il dans la nature ?
12)Combien connaît-on de dérivés composés de carbone ?
13)Quel est le nom courant du carbone graphite ?
14)Ecrire l’équation de la combustion complète du Carbone.
Descendre dans « STRUCTURE DE L’ATOME DE CARBONE ».
15)Quel est le numéro atomique de l’atome de carbone ?
16)En déduire combien sa dernière couche électronique comporte d’électrons.
17)En conclure combien de liaisons le Carbone peut former.
Lire les paragraphes « LE CARBONE TETRAGONAL, TRIGONAL, DIGONAL. » puis trois fois sur « PRECEDENTE »
V/Espèces chimiques et molécules en chimie organique :
Cliquer sur « LA CHIMIE ORGANIQUE THEORIQUE » puis sur « CLASSEMENT PAR FONCTION »
18)Quelles sont les molécules organiques les plus simples ?
19)De quels éléments sont-elles composées ?
Cliquer sur « ALCANES »
20)Quel est le nom anciennement donné à ces molécules ? Que signifiait-il ?
21)A quoi ces molécules d’alcanes servent-elles essentiellement ?
Cliquer sur « GENERALITES SUR LES ALCANES » puis sur « NOMENCLATURE DES ALCANES »
22)Quelle est la formule brute générale des alcanes ?
23)Qu’appelle-t-on « isomères » ?
24)A partir du tableau « isomères du pentane », retrouver la formule brute du 2 méthylbutane et du 2,2-diméthylpropane. Vérifier qu’elle est bien celle annoncée en tête du tableau.
25)Quelle est la formule brute de l’heptane ? Donner la formule semi-développée de ses 9 isomères de chaîne.
26)Donner le nom des molécules suivantes et expliquer en quelques mots pourquoi on les nomme ainsi :
CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3
CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH2-CH3
Cliquer sur « PRECEDENTE » puis descendre dans « PROPRIETES PHYSIQUES »
27)Donner la formule brute d’un alcane, qui à 25°C et 1 atm, est :
a)A l’état gazeux ;
b)A l’état liquide ;
c)A l’état solide.
28)Par quel moyen peut-on séparer les différents alcanes ? Expliquer le principe de ce traitement.
29)Le gaz de ville est un gaz naturel. Donner les deux formules brutes possibles pour ce gaz naturel et leur nom.
30)Le « gaz de bonbonne » est celui qui est acheté en bouteilles pour un usage domestique. Donner les deux formules brutes possibles et leur nom. Lequel n’est utilisé qu’à l’extérieur ?
31)Quelles sont les deux formules brutes des deux composés du White Spirit ? Quel usage principal fait-on du White Spirit ?
32)Quelle est la différence entre une essence de voiture et un carburant d’avion ?
33)Donner la formule brute et le nom de chacun.
34)Pourquoi utilise-t-on deux types de carburants différents pour ces deux types de véhicules ?
35)Dans le tableau « PROPRIETES PHYSIQUES DE QUELQUES ALCANES », vérifier que ce qui a été vu à la question 27) est exact.
Cliquer deux fois sur « PRECEDENTE » puis sur « ALCENES »
36)Quelle est la particularité des molécules d’alcènes ? Donner leur formule générale.
Cliquer sur « PRECEDENTE »
37)Citer quelques familles de molécules organiques contenant l’élément oxygène, et nommer dans chaque cas le groupement caractéristique.
38)Citer la famille principale contenant l’élément Azote.
Cliquer sur « SUCRE »
39)Quelle est la formule brute du glucose ?
40)Sur la représentation de Fischer (dans la fenêtre à droite), identifier et nommer les groupes fonctionnels que vous avez rencontrés plus haut.
Cliquer sur « ACIDES a-AMINES »
41)Pourquoi sont-ils très importants ?
Cliquer plusieurs fois sur « PRECEDENTE » puis sur « INTRODUCTION A LA BIOCHIMIE »
42)Quels processus la Biochimie permet-elle de comprendre ?
43)Dans quels domaines les retombées de la Biochimie sont-elles les plus nombreuses ?
VI/Les origines de l'univers : la genèse ( site ELF)
44)Expliquez en une dizaine de lignes en quoi consiste le big bang .
45)Expliquez en quelques lignes la formation du système solaire et de la terre /
VII/Les Forages :
46)Faites un schéma qui illustre les différents forages .
VIII/Le raffinage :
47)Qu'entend-on par pétrole brut ?
48)Quels sont les principes de base du raffinage ?
IX/La distillation fractionnée
Le schéma ci-dessous présente les principales coupes de la distillation fractionnée du pétrole . A la base , on recueille les éléments les plus lourds , à la partie supérieure les plus légers .
49)Complétez les cases vierges du schéma en plaçant :le naphta , le gazole et le kérosène .
50)Exposez brièvement le principe de la distillation (site "CHIMIE")
Réponses aux questions :
Histoire de la chimie organique
1) 1828
2) Obtention de l’urée (d’origine animale) à partir de cyanate d’ammonium (d’origine minérale)
3) F.Wöhler
4) Allemande
5) Il y a quelque chose de commun entre le monde vivant (animal, végétal) et le monde inerte (minéral) / Le monde vivant se différencie du monde inerte par la force vitale
6) Chimie médicamenteuse
7) Synthèse de molécules
8) Berzélius
9) Polymérisation : Obtention de macromolécules à chaîne linéaire par formation de liaisons entre les molécules (monomères) ;
Catalyse : Accélération de la vitesse d’une réaction chimique sous l’effet d’un catalyseur, substance qui ne participe pas au bilan de la réaction ;
Electronégativité, électropositivité
Le Carbone, élément de base de la Chimie organique
10) Carbone
11) Diamant et graphite
12) 15 millions
13) Charbon
14) C + O2 -----à CO2
15) Z = 6
16) 4
17) 4
Espèces chimiques et molécules en chimie organique :
18) hydrocarbures
19) H et C ;
20) Paraffine Sans affinité
21) Combustibles
22) CnH2n+2
23) Composés qui ont la même formule brute, mais des structures différentes
24)C5H12
25) C7H16
26) 3 méthyl pentane et 2,3 diméthyl pentane
27) gaz n<5, liquide 5<n<15, solide 15 < n
28) Distillation d’un mélange de constituants à points ou domaines d’ébullition différents dans une colonne où les composés les plus lourds sont récupérés en bas
29) CH4 et C2H6 méthane et éthane
30) C3H8 et C4H10 propane et butane
31) C9H20 et C10H22
32) à 34) essence = octane C8H18 ; kérosène = C11H24 ou C12 H26 La combustion du kérosène dégage plus d’énergie que l’essence, donc utilisée pour déplacer un véhicule qui nécessite plus d’énergie.
35) gaz n<5, liquide 5<n<15, solide 15 < n
36) C=C ; CnH2n
37) alcool -O-H ; aldéhyde –C=O…
38) Amines
39) C6H12O6
40) alcool, aldéhyde
41) interviennent dans les protéines
42) Processus chimiques selon lesquels fonctionnent les organismes vivants.
43) Médecine, pharmacologie, génie génétique
Les origines de l'univers :
44)*A 10-43 s après la naissance de l'univers , celui-ci tenait dans une tête d'épingle .La température est à 1032 K .
*A 10-32 seconde, il se dégage de cette explosion la "soupe originelle" dont les ingrédients sont assez peu nombreux : des quarks, des éléctrons, des neutrinos, des photons qui constituent la matière, et leurs contraires, de charge électrique opposée , les antiquarks, les positons et les antineutrinos qui forment l'anti-matière.
Matière et anti-matière sont donc présents au "départ" , mais matière et anti-matière se "détruisent " mutuellement , pour finir par une victoire que la matière
* A 10
-6 s l'univers se dilate et se refroidit . La phase "destructrise" est terminée :Devenus plus stables, les quarks se soudent 3 par 3 pour former les protons et les neutrons.* A 3 mn d'univers on trouve essentiellement de l'hydrogène H et de l'hélium He .
*
300 000 ans s'écoulent pendant lesquels l'Univers continue son expansion et son refroidissement (il ne fait plus que 10 000° !). Les noyaux, chargés positivement en fonction du nombre de leurs protons, s'unissent à des électrons, chargés négativement: 1 électron pour les noyaux d'hydrogène, 2 pour les noyaux d'hélium. C'est la naissance des premiers atomes, les plus vieux de l'univers.*Un milliard d'années suffiront
pour que ces atomes d'hydrogène (75%) et d'hélium (23%) se regroupent à l'aide de la gravité, créant des poches de chaleur au milieu de l'espace glacial et forment des galaxies.45)
10 milliards d'années plus tard, au sein d'une galaxie, une étoile - le soleil - et neuf planètes, dont la Terre, naissent de l'agglomération d'un nuage de gaz et de poussière.
Les forages :
46)
Le raffinage :
47)
Le pétrole brut, ou plus simplement le brut, est en fait un mélange de milliers d’hydrocarbures différents. Ceux-ci sont classés, suivant leur masse moléculaire, en trois catégories : les légers, les moyens et les lourds.48)Le raffineur recourt à quatre familles de traitements du pétrole : la séparation, la conversion, l'amélioration, le mélange.
Ces traitements varient en fonction de la qualité du brut à traiter et des spécificités du marché à satisfaire.
La distillation fractionnée :
49)De haut en bas : naphta , kérosène et gaz oil (des plus légers aux plus lourds)
50)La distillation est une méthode de séparation basée sur la différence de température d'ébullition des différents liquides qui composent un mélange. Dans certains cas, mieux qu'une séparation, il s'agit d'une de méthode de purification.
Si on chauffe un mélange de liquides, c'est le liquide le plus volatil, celui qui a la température d'ébullition (Téb) la plus basse qui s'échappera le premier. Pour recueillir les vapeurs de ce produit, il faut le condenser. Ceci est fait par un réfrigérant à eau.