Chapitres
Objectifs du chapitre
- Savoir que les molécules de la chimie organique sont principalement constituées des éléments C et H.
- A l’aide des règles du « duet » et de l’octet, décrire les liaisons que peut établir un atome de carbone avec ses atomes voisins
Qu’est-ce que la chimie organique ?
La chimie organique étudie les molécules composées principalement d'atomes de carbone et d'hydrogène. C'est le point commun entre toutes les molécules organiques.
Le carbone, élément de base de la chimie organique
Nombre de liaisons autour du carbone
Le carbone C ( Z = 6 ) de structure électronique (K)2(L)4, dispose de 4 électrons sur sa couche électronique la plus externe. Il doit donc établir 4 liaisons afin de satisfaire la règle de l’octet: il est dit tétravalent.
La diversité des liaisons engagées par le carbone
Les autres atomes que l’on rencontre dans les molécules organiques sont principalement: l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, les halogènes…
Représentation de molécules comportant du carbone.
Pour décrire une molécule, on peut adopter plusieurs types de formules:
- la formule développée plane, dans laquelle toutes les liaisons de covalences apparaissent;
- la formule semi-développée, dans laquelle les liaisons C-H n’apparaissent pas. Seules les liaisons du carbone avec les autres atomes que l’hydrogène ( C, O, N, Cl…) sont mentionnées.
L’origine des composés organiques.
Le carbone a un rôle très important dans les molécules organiques, d'où vient-il, que produit-il ?
Le cycle du carbone, sous sa forme gazeuse (CO2) ou solide. Les végétaux produisent (lors de la respiration) et absorbent du CO2 ( lors de photosynthèse). De même une certaine quantité de CO2 est dissoute dans l'eau. (Le dioxyde de carbone est utilisé aussi dans les boissons gazeuses mais en beaucoup plus concentré). La décomposition de végétaux, d'être vivant produit aussi du CO2 et la combustion des produits de cette décomposition (charbon, gaz naturel et pétrole) libère également du dioxyde de carbone.
Mais, comment obtient-on du charbon, du pétrole ou du gaz naturel à partir de la décomposition d'êtres vivants ?
Le charbon :
Le charbon provient de la décomposition de végétaux en milieu humide (marécageux). Ces débris ont ensuite été recouverts d'épaisses couches d'alluvion. Les molécules de ces débris carbonés, ont été soumises à une forte pression et à une température élevée. Dans ces conditions, les molécules perdent leurs atomes d'hydrogène et d'oxygène. Il ne reste plus que du carbone. Ce phénomène s'appelle carbonisation. Plus la carbonisation est longue, plus la teneur en carbone du charbon ainsi obtenu augmente.
Le pétrole & le gaz naturel :
A la base, il s'agit aussi d'une décomposition de matière organique d'origine végétale et animale. Sous l'action de la chaleur, de la pression et de certaines bactéries, cette matière organique a perdu ses atomes d'oxygène et est devenue un mélange d'hydrocarbures ( composés de carbone et d'hydrogène). Ces molécules liquides et gazeuses ont lentement traversé les roches poreuses pour être emprisonnées dans des roches imperméables.
La carbonisation est également présente, car il y a une hausse de pression et de température, mais insuffisante pour faire perdre aux molécules leurs atomes d'hydrogène. Lorsque la quantité de gaz emprisonné dans la roche (gisement) est faible mais qu'il y a beaucoup de molécules liquides, on parle de gisement de pétrole, dans le cas contraire de gisement de gaz naturel. Les roches imperméables emprisonnant les hydrocarbures liquides et gazeux sont appelées roche magasin.
Et le pétrole trouve son nom tout naturellement de l'endroit où on l'extrait : du latin Pétra (la pierre) et oléum (huile).
Omniprésence de la chimie organique.
Friedrich Wöhler (né le 31 juillet 1800 à Eschersheim qui est aujourd'hui Francfort-sur-le-Main et décédé le 23 septembre 1882 à Göttingen) était un chimiste allemand.
Wöhler est considéré comme le pionnier de la chimie organique grâce à sa synthèse (accidentelle) de l'urée à partir du cyanate d'ammonium en 1828. Cette découverte ouvrait la voie à la biochimie puisqu'elle montrait qu'il est possible de produire en laboratoire, sous conditions contrôlées et à partir de composés inorganiques, un composé connu pour être seulement produit par des organismes biologiques. Elle permit ainsi d'infirmer la théorie du fluide vital, énoncée vers 1600, et qui était encore enseignée : c'était la fin du vitalisme. Wöhler est considéré comme le fondateur de la synthèse organique.
L'année de la synthèse de l'urée, Wöhler devint professeur à l'âge de 28 ans.
Le vitalisme est une conception philosophique définissant la vie comme de la matière dans laquelle se trouve un principe ou force vitale. Selon cette conception, c'est cette force vitale qui insufflerait la vie à la matière.
Pierre Eugène Marcellin Berthelot, habituellement désigné sous le nom de Marcellin Berthelot, né le 25 octobre 1827 à Paris, mort le 18 mars 1907, était un chimiste, essayiste, historien des sciences, homme politique et académicien français.
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