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chimie (première) · Chapitre 8 · Exercice de TD

Une espèce organique a pour formule brute C₄H₈O et son spectre…

Chimie organique : structures, synthèses, combustions · Squelettes, nomenclature et isomérie · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Une espèce organique a pour formule brute et son spectre infrarouge présente une bande forte et fine à cm, mais aucune bande large vers cm.

  • Que peut-on conclure ? Écrire les isomères compatibles et les nommer.
  • L'infrarouge permet-il de trancher entre eux ? Que proposer ?

Corrigé

1. La bande à cm signe un groupe carbonyle ; l'absence de bande large vers exclut le groupe , donc l'alcool et l'acide carboxylique (qui, lui, montrerait en plus une bande très étalée de à ). Il reste aldéhyde ou cétone.

Avec quatre carbones, dont un porte le :

  • carbonyle en bout de chaîne (aldéhyde), squelette linéaire : , le butanal ;
  • carbonyle en bout, squelette ramifié : , le 2-méthylpropanal ;
  • carbonyle dans la chaîne (cétone) : , la butan-2-one.

Trois isomères (la « butan-3-one » n'existe pas : c'est la butan-2-one numérotée à l'envers ; et une cétone à C ne peut pas avoir son ailleurs qu'en ).

2. Non, pas de façon fiable : les trois portent un et absorbent tous dans l'intervalle – cm. La position moyenne de la bande diffère un peu (aldéhydes vers , cétones vers ), mais l'écart est du même ordre que la largeur des bandes : on ne peut pas conclure.

Il faut un test chimique : seuls les aldéhydes sont facilement oxydables. Un test positif au réactif de Tollens (dépôt d'argent) ou à la liqueur de Fehling (précipité rouge brique) désigne un aldéhyde ; un test négatif, la cétone. (Ces deux tests ne sont pas au programme de première : ils sont cités pour montrer que la spectroscopie seule ne tranche pas, et non pour être appris.) Pour séparer enfin butanal et 2-méthylpropanal, on comparera leurs températures d'ébullition (C contre C) ou on recourra à d'autres spectroscopies.

Contrôle : le raisonnement IR est soustractif — on élimine des familles par les bandes absentes autant que par les bandes présentes. Ici c'est l'absence qui a fait le plus gros du travail.

Piège : annoncer « c'est un acide carboxylique » sur la seule bande à cm. La formule brute ne contient qu'un oxygène : un acide en exigerait deux. La formule brute, à elle seule, suffisait ici à écarter l'acide.

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