mecanismes reactionnels en chimie organique - Examen corrige

ts chimie : Mécanismes Réactionnels en chimie organique
I. Les grandes classes de réactions chimiques. REACTIFS > PRODUITS
Une réaction chimique consiste en la rupture de certaines liaisons (celle
des réactifs) et la formation de nouvelles liaisons (celle des produits) de
façon à arriver à un arrangement plus stable des différents atomes mis en
jeu. On peut les classer en 4 catégories dont 2 sont au programme : - les réactions de substitution : un atome ou un groupe d'atomes en
remplace un autre dans la molécule initiale
Ex : halogénation des alcanes CH4 + Cl2 > CH3Cl + HCl (un Cl a
remplacé un H dans la molécule de méthane CH4) - les réactions d'addition : une molécule se scinde en deux partie qui se
fixent sur une autre molécule
Ex : hydrogénation d'un alcène H2C = CH2 + H2 > H3C - CH3 (un H s'est
fixé sur chaque C de l'éthylène C2H4) Rem 1 : Les 2 catégories hors programme sont les réactions d'élimination et
de transposition (ou réarrangement).
Rem 2 : les réactions d'oxydoréduction ou acidobasiques sont des types de
réaction qui comportent plusieurs étapes successives et chaque étape entre
dans une des 4 catégories citées.
II Qu'est-ce qu'un mécanisme réactionnel ? L'équation-bilan d'une réaction ne caractérise que l'état initial et l'état
final du système chimique qui évolue mais ne donne aucune indication sur
« ce qui se passe » pendant la réaction : comment les molécules de réactifs
entrent en contact ? La réaction s'effectue-t-elle en une ou plusieurs
étapes ? Les ruptures et les formations des liaisons ont-elle lieu en même
temps ?
Les réponses à ces questions nécessitent de connaître le mécanisme de la
réaction ou mécanisme réactionnel. Def : le mécanisme réactionnel est l'ensemble des étapes élémentaires qui
se produisent effectivement lors de la transformation des réactifs en
produits. Le mécanisme met en jeu les réactifs et les produits mais également
d'autres espèces chimiques très réactives et à courte durée de vie qui se
forment transitoirement au cours de la réaction puis se détruisent de sorte
qu'elles n'apparaissent pas dans le bilan global de la réaction : ce sont
des intermédiaires réactionnels. La description complète d'un mécanisme réactionnel recouvre les 3 aspects
essentiels d'une réaction :
- l'aspect thermodynamique et cinétique : évolution de l'énergie du
système au cours de la transformation, vitesse de la réaction,
facteurs dont elle dépend (étudié en 1ère)
- l'aspect électronique : rôle des e- lors de la rupture et de la
formation des liaisons (étudié ici)
- l'aspect géométrique ou stéréochimique : modification de la géométrie
des molécules au cours de la réaction, facteurs géométriques : taille,
place... (étudié ici)
III. Aspects thermodynamique et cinétique (rappels) 1. Loi des vitesses et loi d'Arrhénius Pour qu'une réaction ait lieu spontanément il faut :
- d'une part qu'elle s'accompagne d'une diminution de l'énergie du
système chimique (?G = - RT*ln K