Esters et savons

Chimie - 7 ème année - Ecole Européenne
Chapitre n° 11 : ESTERS ET SAVONS
I) Généralités sur les esters :
1) Définition :
groupe fonctionnel
Les molécules d'ester contiennent le groupe d'atomes :
ester
Nous nous limiterons le plus souvent à des radicaux alkyle (R et R'
sont des chaînes hydrocarbonées saturées, dérivées des alcanes).
Ce sont des composés très répandus à l'état naturel.
Exemples : arômes des fruits, parfums des fleurs, corps gras ...
On peut déterminer leur formule brute :
groupe
carbonyle
R – COO – R’ ⇔ CpH2p + 1 – COO – CqH2q + 1
- le nombre d'atome de carbone est : p + q + 1
- le nombre d'atome d'hydrogène est : 2.p + 1 + 2.q + 1 = 2.(p + q + 1)
- le nombre d'atome d'oxygène est : 2
En posant p + q + 1 = n on trouve pour formule brute des esters dérivés des hydrocarbures
saturés :
CnH2nO2
2) Obtention :
L'obtention est possible en faisant réagir entre eux, l'acide carboxylique R – COOH et l'alcool
R’ – OH.
On obtient un ester et de l'eau suivant la réaction équilibrée :
R – COOH + HO – R’ 
←
→
 R – COO – R’ + H2O
Les trois caractéristiques de cette réaction, appelée réaction d'estérification, sont :
- réaction lente,
- réaction limitée.
- réaction athermique.
3) Nomenclature :
* On part du nom de l'acide carboxylique dont ils dérivent (groupe R – C), on supprime le mot
acide, on remplace ensuite le suffixe oïque du nom de l'acide par oate.
* On fait suivre ce nom de de, puis du nom déduit du groupe résiduel R'.
ex. :
éthanoate d'éthyle
ex. :
propanoate de méthyle
ex. :
éthanoate de méthyle
ex. :
méthanoate d'éthyle
ex. :
3-éthylpentanoate de
2,2-diméthylpropyle
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II) Estérification et hydrolyse :
1) Etude théorique :
a) Equilibre chimique :
La réaction d’estérification est la transformation spontanée conduisant à la formation d’un
ester R – COO – R’ et H2O, à partir d’acide carboxylique R – COOH et d’alcool R’ – OH.
←
→
 R – COO – R’ + H O
On peut écrire : R – COOH + HO – R’ 
2
Les réactions d’estérification sont lentes, limitées et athermiques.
Si on ajoute de l'eau à un ester, il y a en partie régénération de l'acide et de l'alcool.
La réaction d’hydrolyse d’un ester est la réaction inverse de la réaction d’estérification.
D'où l’écriture :
R – COO – R’ + H2O 
←
→
 R – COOH + HO – R’
De même, les réactions d’hydrolyse sont lentes, limitées et athermiques.
b) Etat d'équilibre :
Les réactions chimiques d’estérification ou
d’hydrolyse d’un ester conduisent à un état
d’équilibre.
On considère un mélange d’une quantité
nester, neau, nacide et nalcool, constituant un
volume total V de mélange.
La réaction d’estérification s’écrit :
→
R – COOH + HO – R’ 
←
 R – COO – R’ + H2O
Nous admettrons que la constante
d’équilibre Kr de la réaction s'écrit :
n
.n
Kr = ester ,éq eau,éq
nacide,éq.nalcool,éq
2) Contrôle des paramètres de la réaction :
a) Contrôle de la vitesse de réaction :
Pour augmenter la vitesse de formation d’un
ester au cours d’une estérification ou d’un
acide carboxylique au cours d’une hydrolyse,
on peut augmenter la température ou utiliser
un catalyseur.
Attention : L’augmentation de la température ou la présence d’un catalyseur ne modifient
pas l’état final du système. Il permet simplement de l’atteindre plus rapidement.
b) Contrôle de l’état final :
Le rendement γ d’une transformation chimique est égal au taux d’avancement final τ,
exprimé en %, de la réaction associée.
On rappelle la définition
τ = x f = γ (en %)
x max
Pour augmenter le rendement d’une réaction d’estérification, on peut :
- utiliser l’un des réactifs en excès dans l’état initial ;
- ajouter l’un des réactifs lorsque l’état d’équilibre est atteint ;
- éliminer l’un des produits au cours de la transformation.
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3) Mécanisme de l'estérification :
a) Présentation :
On considère le mécanisme réactionnel de l'estérification en présence d'acide sulfurique
qui catalyse la réaction.
18
En utilisant de l'oxygène 18 ( 8O), on a pu mette en évidence que l'oxygène de l'eau
formée (H2O) provient de l'acide (R – COOH) et non de l'alcool.
b) Mécanisme :
H SO
2
4
Soit
R – COOH + HO – R’ 
←
→
 R – COO – R’ + H2O
Ce mécanisme se décrit en cinq :
Première étape : protonation du groupe carbonyle :
L'ion formé est stabilisé par mésomérie :
Deuxième étape : attaque nucléophile de l'alcool sur le site électrophile de l'acide
carboxylique protoné :
Troisième étape : transfert du proton (H+) du groupe issu de l'alcool sur un des groupes
hydroxyles (réaction acide-base interne ou prototropie) :
Quatrième étape : cinétiquement limitante, c'est le départ d'une molécule d'eau (H2O) :
Cinquième étape : simple déprotonation (restitution du catalyseur) :
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4) Obtention pratique :
Valeurs de quelques températures d'ébullition :
Corps (nom usuel)
(nom systématique)
θéb (° C)
alcool éthylique
éthanol
80
alcool propylique
propan-1-ol
97
acide formique
acide méthanoïque
100
acide acétique
acide éthanoïque
116
formiate d'éthyle
méthanoate d'éthyle
54
acétate d'éthyle
éthanoate d'éthyle
77
acétate de propyle
éthanoate de propyle
102
a) Préparation de l’acétate d’éthyle :
- Dispositif :
On a d'un tube à essais fermé par un bouchon en caoutchouc, surmonté par un tube de
verre étroit. Le tube à essais contient un mélange d'éthanol, d'acide acétique et d'acide
sulfurique (catalyseur).
Le mélange est maintenu à une température de l'ordre de 70 ° C dans un bain-marie.
* Le grand tube de verre étroit refroidi par l'air permet la condensation des vapeurs qui
sortent du tube à essais, et empêche la "fuite" des réactifs : chauffage à reflux.
* On chauffe pour que le mélange évolue plus vite.
* L'acide sulfurique est un catalyseur de la réaction dont l'effet s'ajoute à celui du
chauffage.
- Mise en évidence de l’ester :
On verse le mélange réactionnel dans de l'eau salée : l'éthanol est soluble dans l'eau
ainsi que l'acide acétique. L'acétate d'éthyle est insoluble dans l'eau, il forme une
couche qui surnage (moins dense que l'eau salée) : cette opération s'appelle le
relargage. On peut procéder au décantage des produits dans une ampoule à décanter.
On constate une odeur de fruit de l'acétate d'éthyle.
- Perfectionnement du montage :
Si on opère sur des quantités plus grandes de produits, le réfrigérant à air ne suffit plus,
il faut utiliser un réfrigérant à eau pour le chauffage à reflux (ballon, réfrigérant à eau).
b) Préparation du méthanoate d’éthyle :
Le méthanoate d'éthyle (formiate d'éthyle) est obtenu par réaction entre l'acide
méthanoïque (formique) et l'alcool éthylique. Compte tenu des valeurs des températures
d'ébullition, il est possible de distiller le formiate d'éthyle à mesure qu'il se forme (ballon,
chauffe-ballon, erlenmeyer, colonne de Vigreux, réfrigérant à eau et thermomètre).
- Les pointes qui hérissent la colonne de Vigreux permettent d'améliorer la séparation des
vapeurs qui sortent du ballon.
- En "tête" de distillation on recueille le produit le plus volatil, donc le formiate d'éthyle.
- On identifie le produit obtenu par son odeur (odeur de rhum) et par sa température
d'ébullition (l'odeur d'éther qui peut apparaître est liée à la présence d'éthanol
déshydraté en éther).
- peut-on utiliser ce montage pour préparer l'acétate d'éthyle ou l'acétate de propyle ?
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III) Autres esters :
1) Les corps gras :
Le glycérol ou propane-1,2,3-triol est un trialcool.
Un acide gras est un acide carboxylique dont le nombre d'atomes de carbone supérieur à 2
(et le plus souvent un nombre pair).
Les matières grasses ou lipides (huiles, beurres, graisses ...) sont essentiellement des
mélanges de triesters du glycérol. Une molécule de triester provient de l'action de trois
molécules d'acides gras, saturés ou non, identiques ou non, sur le glycérol.
Exemples :
- avec l'acide butanoïque (acide butirique) on obtient la butirine.
- avec l'acide stéarique (saturé) C17H35COOH on obtient la stéarine
- avec l'acide oléique (insaturé : Z-octadéc-9-ènoïque) C17H33COOH on obtient l'oléine.
2) Les polyesters :
Le glycol ou éthane-1,2-diol est un dialcool.
- L'action de l'acide benzène-1,4-dioïque sur le glycol conduit à de longues chaînes
carbonées, dont les maillons sont liés les uns aux autres par des groupes ester. Les
diverses macromolécules, obtenues ainsi par polycondensation, constituent un mélange
thermoplastique (qui ramollit par chauffage) qu'on peut étirer en fils : c'est le Tergal.
- L'action de l'acide benzène-1,2-dioïque sur le glycérol conduit à des résines
glycérophtaliques constituées de chaînes moléculaires à trois dimensions liées entre elles
par des groupes ester.
IV) Etude de la saponification d'un ester :
1) Aperçu historique :
Les origines du savon remontent probablement à l'époque gauloise, à laquelle on fabriquait
déjà une pâte à base de cendre et de suif. Vers le VIII° siècle apparaît le savon à base
d'huile végétale. A partir du XII° siècle, ce procédé se développe à Marseille.
L'industrie du savon retrouve un nouvel essor avec l'exploitation du procédé Leblanc pour la
fabrication de la soude. En 1823, les travaux de Chevreul sur les corps gras donnent la
première théorie exacte de la saponification.
Grâce à l'utilisation de nouvelles huiles, la production du savon progresse en qualité et en
quantité (120 000 t à Marseille en 1900).
Après 1930, le savon subit la concurrence des poudres à laver, puis des détergents
synthétiques, liés à l'évolution des tissus et des techniques de lavage.
2) Saponification d’un ester :
Nous avons étudié l'estérification et l'hydrolyse en milieu acide.
Nous allons traiter un ester par une base forte.
Soit la réaction de la soude (NaOH) concentrée (10 mol.L−1) sur du benzoate d'éthyle
(C6H5COOC2H5). En 15 min environ, nous observons la formation de benzoate de sodium
suivant la réaction :
C6H5 – COO – C2H5 + Na+ + OH− → C6H5 – COO− + Na+ + C2H5 – OH
R – COO – R' + Na+ + OH− → R – COO− + Na+ + R' – OH
Cette réaction peut être comparée à l'hydrolyse d'un ester : elle conduit à un alcool mais, en
milieu basique, il se forme un ion carboxylate et non un acide carboxylique.
La saponification d'un ester est totale et exothermique (quelques dizaines de kJ.mol−1).
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3) Mécanismes de la saponification :
a) Sites électrophiles et nucléophiles :
- L'ion HO− présente un électron en excès. Le schéma de Lewis de cet ion est :
Autour de l'atome d'oxygène se trouve 3 doublets électroniques non liants.
L'atome d'oxygène de l'ion HO− a tendance à être attiré par les sites positifs d'autres
espèces. On dit que l'atome d'oxygène de l'ion hydroxyde constitue un site nucléophile.
- On considère un ester : la liaison double carbone oxygène est polarisée
électroniquement (l'oxygène est un élément plus électronégatif que le
carbone) on peut la schématiser par :
On dit que l'atome de carbone de la liaison C = O constitue un site électrophile.
- Pour traduire les phénomènes qui ont lieu au cours des réactions élémentaires, on
adopte un certain nombre de conventions en représentant :
* en rouge les doublets électroniques non liants,
* par des flèches courbes, vertes, les "attaques" de sites et les transferts d'électrons,
* par une flèche bleue, pleine ou pointillée les réactions inverses suivant leur probabilité.
b) Attaque nucléophile :
La réaction commence par une "attaque" de l'ion HO− sur le site électrophile de la
molécule d'ester pour donner un ion instable (on note conventionnellement par des
flèches) :
Carbone trigonal :
- attaque depuis l'espèce nucléophile vers l'espèce électrophile,
- déplacement des doublets électroniques,
- formation d'un ion instable.
c) Formation d’un ion instable alcoolate :
L'ion formé est instable et peut, soit, redonner l'ester et l'ion hydroxyde (flèche bleue - qui
ne représente pas un équilibre), soit donner :
Carbone tétragonal :
- déplacement des doublets électroniques et formation de l'ion instable R' – O−,
- formation de l'acide carboxylique R – COOH,
- la réaction inverse est permise mais défavorisée cinétiquement.
d) Formation d’un ion carboxylate :
L'ion alcoolate est une base très forte qui arrache un proton à l'acide carboxylique.
Carbone trigonal :
- attaque depuis l'espèce nucléophile vers un proton (réaction acide-base),
- déplacement des doublets électroniques,
- la réaction inverse n'est pas possible car l'ion carboxylate R – COO− est une base faible.
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e) Conclusion :
Ce sont les transferts de doublets électroniques qui expliquent la formation ou la rupture
des liaisons covalentes ainsi que la formation des ions d'où, la nécessité de représenter
les doublets électroniques dans la représentation de Lewis des espèces.
L'expérience montre que la réaction d'estérification est une réaction lente. L'ensemble des
deux premières réactions élémentaires constitue la partie lente du mécanisme, la
troisième étape étant une réaction acide-base rapide : c'est l'étape la plus lente qui
impose la vitesse d'ensemble des mécanismes.
4) Fabrication d’un savon :
- Dissoudre 10 g de soude en pastilles dans 15 mL d'eau. Ajouter 15 mL d'éthanol.
- Dans un ballon, verser 10 mL d'huile végétale.
Ajouter la solution alcoolique de soude.
Chauffer à reflux avec agitateur pendant environ une demi-heure.
- Préparer une solution contenant 50 g de chlorure de sodium dans 150 mL d'eau.
Arrêter le chauffage à reflux. Verser le mélange réactionnel chaud dans la solution de
chlorure de sodium tout en agitant manuellement (relargage).
* Réaction lente : on augmente la vitesse en élevant la température (chauffage à reflux).
* Le corps gras et l'eau ne sont pas miscibles : il est donc nécessaire d'agiter pendant
l'expérience (l’utilisation d'une solution alcoolique de soude rend le mélange plus
homogène).
* On recueille le savon par relargage. La présence d'ions sodium diminue la solubilité du
savon et facilite sa précipitation.
* La saponification d'un corps gras peut être réalisée :
- par la soude : savon de Marseille,
- par la potasse : on obtient un savon mou (savon noir).
* La saponification d'un corps gras conduit à la formation de glycérol et à un mélange de
carboxylate de sodium ou de potassium : le savon.
5) Propriétés des savons :
a) Solubilité dans l’eau :
Les parties de l'ion carboxylate entrant dans la
constitution des savons présentent des interactions
différentes avec la molécule d'eau.
- La chaîne carbonée est insoluble dans l’eau
(hydrophobe) mais présente une bonne affinité pour les graisses (lipophile).
- Le groupe carboxylate est chargé. Il présente une grande affinité avec les solvants
polaires comme l'eau (hydrophile), il n'a pas d'affinité pour les graisses (lipophobe).
On appelle composé tensioactif un corps dont une partie de la molécule est hydrophile et
l'autre hydrophobe.
b) Savon en solution aqueuse :
Dans l'eau les ions carboxylate s'associent pour former des
films à la surface de l'eau (schéma). Ce film peut
emprisonner des bulles d'air (pouvoir moussant).
Si la concentration du savon est assez grande il se forme
des micelles dans la solution (schéma). Ce sont des
agglomérats de quelques dizaines ou centaines d'ions
carboxylate.
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c) Propriétés détergentes :
- Soit une salissure grasse à la surface d'un tissu. En présence d'un savon, elle s'entoure
d'ions carboxylate dont la partie lipophile se trouve dans la salissure.
Ce phénomène contribue à arracher la salissure, avec agitation ou brossage.
- Les têtes hydrophiles, négatives, attirent les ions potassium ou sodium. L'ensemble
salissure-ions carboxylate est entouré d'une couronne d'ions positifs. Dans la solution
ces différentes couronnes se repoussent, empêchant les salissures de s'associer.
Ce résultat constitue le pouvoir dispersant (salissure solide) ou le pouvoir émulsionnant
(salissure liquide) d'un savon.
- Les savons sont biodégradables, ce qui permet de préserver l'environnement.
d) Inconvénients des savons :
- Les eaux dites dures contiennent les cations Ca2+ ou magnésium Mg2+ qui forment avec
le savon des précipités de caboxylate de calcium ou de magnésium car ces composés
sont très peu solubles. Les précipités se déposent sur les tissus et les rendent rêches.
- Un savon n'agit pas dans l'eau de mer :
L'équilibre R – COONa(s) 
←
→
 R – COO− + Na+ est très déplacé vers la droite (le
carboxylate de sodium est très soluble) mais si on ajoute en grande quantité d'ions
sodium (eau de mer), l'équilibre se déplace vers la gauche (loi de modération) : la
solubilité du savon et son action diminue (inverse du relargage).
e) Autres détergents et tensioactifs :
De nombreux détergents solides ou liquides ne sont pas des savons. Ils sont utilisés afin
d'éviter les inconvénients de ces derniers, ils sont parfois nuisibles à l'environnement.
- Tensioactifs anioniques : Les alkylsulfonates R – SO3Na ; Les alkylbenzènesulfonates de
sodium R – Φ – SO3Na ; Les alkysulfates de sodium R – O – SO3Na
- Tensioactifs cationiques : les ions ammonium substitués : adoucissant ou assouplissant.
f) les adjuvants :
Additifs introduits dans les savons
- Les polyphosphates : ils réagissent avec les ions calcium et magnésium et permettent
de diminuer la dureté d'une eau. Ils sont biodégradables mais ils apportent des éléments
nutritifs qui facilitent la prolifération des algues (eutrophisation).
- Les agents précipitants : ils précipitent les cations calcium et magnésium et diminuent la
dureté de l'eau.
- Autres additifs : agents de blanchiment, antiredéposition, azurants optiques, enzymes
(qui détruisent les chaînes de protéines), régulateurs de mousse, colorants et parfums.
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A RETENIR
I) Généralités sur les esters :
1) Définition :
groupe fonctionnel
Les molécules d'ester contiennent le groupe d'atomes :
ester
Nous nous limiterons le plus souvent à des radicaux alkyle (R et R'
sont des chaînes hydrocarbonées saturées, dérivées des alcanes).
Ce sont des composés très répandus à l'état naturel.
Exemples : arômes des fruits, parfums des fleurs, corps gras ...
La formule brute des esters dérivés des hydrocarbures saturés est : CnH2nO2
2) Obtention :
L'obtention est possible en faisant réagir l'acide carboxylique R – COOH et l'alcool R’ – OH.
On obtient un ester et de l'eau suivant la réaction équilibrée :
R – COOH + HO – R’ 
←
→
 R – COO – R’ + H2O
3) Nomenclature :
* On part du nom de l'acide carboxylique dont ils dérivent (groupe R – C), on supprime le mot
acide, on remplace ensuite le suffixe oïque du nom de l'acide par oate.
* On fait suivre ce nom de de, puis du nom déduit du groupe résiduel R'.
II) Estérification et hydrolyse :
1) Etude théorique :
La réaction d’estérification est la transformation spontanée conduisant à la formation d’un
ester R – COO – R’ et H2O, à partir d’acide carboxylique R – COOH et d’alcool R’ – OH.
R – COOH + HO – R’ 
←
→
 R – COO – R’ + H2O
Les réactions d’estérification sont lentes, limitées et athermiques.
La réaction d’hydrolyse d’un ester est la réaction inverse de la réaction d’estérification.
R – COO – R’ + H2O 
←
→
 R – COOH + HO – R’
Les réactions d’hydrolyse sont lentes, limitées et athermiques.
On considère un mélange d’une quantité nester, neau, nacide et nalcool dans un volume total V.
→
R – COOH + HO – R’ 
←
 R – COO – R’ + H2O
La constante d’équilibre Kr de la réaction s'écrit :
n
.n
Kr = ester ,éq eau,éq
nacide,éq.nalcool,éq
2) Contrôle des paramètres de la réaction :
Pour augmenter la vitesse de formation d’un ester au cours d’une estérification ou d’un acide
carboxylique au cours d’une hydrolyse, on peut augmenter la température ou utiliser un
catalyseur. L’augmentation de la température ou la présence d’un catalyseur ne modifient
pas l’état final du système.
Pour augmenter le rendement d’une réaction d’estérification, on peut :
- utiliser l’un des réactifs en excès dans l’état initial ;
- ajouter l’un des réactifs lorsque l’état d’équilibre est atteint ;
- éliminer l’un des produits au cours de la transformation.
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3) Mécanisme de l'estérification :
a) Présentation :
On considère le mécanisme réactionnel de l'estérification en présence d'acide sulfurique
qui catalyse la réaction.
18
En utilisant de l'oxygène 18 ( 8O), on a pu mette en évidence que l'oxygène de l'eau
formée (H2O) provient de l'acide (R – COOH) et non de l'alcool.
H2SO4
b) Mécanisme :
Soit
R – COOH + HO – R’ 
←
→
 R – COO – R’ + H2O
Ce mécanisme se décrit en cinq :
Première étape : protonation du groupe carbonyle :
L'ion formé est stabilisé par mésomérie :
Deuxième étape : attaque nucléophile de l'alcool sur le site électrophile de l'acide
carboxylique protoné :
Troisième étape : transfert du proton (H+) du groupe issu de l'alcool sur un des groupes
hydroxyles (réaction acide-base interne ou prototropie) :
Quatrième étape : cinétiquement limitante, c'est le départ d'une molécule d'eau (H2O) :
Cinquième étape : simple déprotonation (restitution du catalyseur) :
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III) Autres esters :
1) Les corps gras :
Les matières grasses ou lipides (huiles, beurres, graisses ...) sont essentiellement des
mélanges de triesters du glycérol. Une molécule de triester provient de l'action de trois
molécules d'acides gras, saturés ou non, identiques ou non, sur le glycérol.
2) Les polyesters :
- L'action de l'acide benzène-1,4-dioïque sur le glycol, par polycondensation, conduit à un
mélange thermoplastique (qui ramollit par chauffage) qu'on peut étirer en fils : le Tergal.
- L'action de l'acide benzène-1,2-dioïque sur le glycérol, par polycondensation, conduit à des
résines glycérophtaliques.
IV) Etude de la saponification d'un ester :
2) Saponification d’un ester :
Réaction de la soude (NaOH) concentrée sur du benzoate d'éthyle (C6H5COOC2H5) :
C6H5 – COO – C2H5 + Na+ + OH− → C6H5 – COO− + Na+ + C2H5 – OH
R – COO – R' + Na + OH− → R – COO− + Na + R' – OH
+
+
La saponification d'un ester est totale et exothermique (quelques dizaines de kJ.mol−1).
3) Mécanisme de la saponification :
- Attaque nucléophile :
- Formation d’un ion instable alcoolate :
- Formation d’un ion carboxylate :
4) Fabrication d’un savon :
* La saponification d'un corps gras conduit à la formation de glycérol et à un mélange de
carboxylate de sodium ou de potassium : le savon.
5) Propriétés des savons :
a) Solubilité dans l’eau :
Un composé tensioactif a une partie de la molécule hydrophile et l'autre hydrophobe.
Dans l'eau les ions carboxylate s'associent pour former des films à la surface de l'eau. Ce
film peut emprisonner des bulles d'air (pouvoir moussant).
c) Propriétés détergentes :
Le pouvoir dispersant (salissure solide) ou le pouvoir émulsionnant (salissure liquide).
d) Inconvénients des savons :
- Les eaux dures forment avec le savon des précipités de carboxylates peu solubles.
- Dans l'eau de mer la solubilité du savon diminue.
e) Autres détergents et tensioactifs :
- Tensioactifs anioniques : Les alkylsulfonates R – SO3Na ; Les alkylbenzènesulfonates de
sodium R – Φ – SO3Na ; Les alkysulfates de sodium R – O – SO3Na
- Tensioactifs cationiques : les ions ammonium substitués : adoucissant ou assouplissant.
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POUR S'ENTRAÎNER
I) Hydrolyse d'un ester.
L'hydrolyse d'un ester A donne naissance à un corps B et un corps C.
a) Etude du corps B.
i. La combustion complète de 1 mole de B (de formule CxHyOz), d'une part nécessite 6
moles de dioxygène et d'autre part, produit uniquement 90 g d'eau et 176 g de dioxyde de
carbone.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction et déterminer la formule brute de B.
Masses molaires atomiques : MH = 1 g.mol−1; MC = 12 g.mol−1; MO = 16 g.mol−1.
ii. La molécule de B ne contient que des liaisons de covalences simples et de plus cette
molécule est chirale. Après avoir rappelé ce que signifie "molécule chirale" déterminer la
formule développée et le nom de B.
iii. L'oxydation ménagée de B conduit à un corps B'. Indiquer le nom et la formule de B'.
Quelle est l'action de B' (aucune équation-bilan de réaction n'est demandée) :
- sur une solution de 2,4-dinitrophénylhydrazine (D.N.P.H.) ?
- sur une solution de nitrate d'argent ammoniacal ?
b) Etude du corps C.
En présence de pentachlorure de phosphore (PCl5), on peut transformer le corps C en un
chlorure d'acyle C'. L'action de C' sur la méthylamine donne le N-méthyléthanamide.
Après avoir écrit la formule des différents corps cités, en déduire le nom et la formule de C.
c) Indiquer le nom et la formule de l'ester A.
d) L'action de B sur C permet d'obtenir A, mais la réaction est limitée. Pour la rendre complète
un élève suggère deux possibilités :
- utiliser un catalyseur (par exemple des ions hydronium).
- remplacer le corps C par C'.
Commenter ces suggestions.
II) Rendement d’une réaction.
Dans un ballon, muni d’un réfrigérant, on chauffe pendant 4 heures, un mélange de 0,2 mol de
butan-2-ol et de 0,2 mol d’acide éthanoïque auquel on a ajouté 0,5 mL d’acide sulfurique
concentré.
Après refroidissement, un dosage, tenant compte de l’acide sulfurique initialement présent,
montre qu’il reste 0,08 mol d’acide éthanoïque dans le mélange.
a) Indiquer la réaction qui s’est produite; donner son équation-bilan et ses caractéristiques.
b) Nommer le produit A préparé par cette réaction. Montrer que A existe sous deux formes
stéréo-isomères. Quelle est la nature de l’isomérie ?
c) Déterminer le rendement de la réaction.
d) Obtiendrait-on un meilleur rendement :
i. en prolongeant la durée de la réaction;
ii. en chauffant à une température supérieure;
iii. en doublant la quantité d’acide sulfurique ?
Justifier les affirmations.
e) Quelles autres techniques pourraient améliorer le rendement de la réaction ?
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Christian BOUVIER