Page 272 - Chimie organique - cours de Pau 2- Brigitte Jamart

Chapitre 11 ■ Hydrocarbures cycliques

'oesion 11.A

Remémorez-vous tout ce qui a déjà pu être « dit » dans les chapitres antérieurs concernant les
cycles (quelques mots-clés: homocyclique, hétérocyclique, stéréoisomérie, cis, trans-conformation,
chaise, bateau, axial, équatorial).
___,J

11.1 CARACTÈRES PHYSIQUES

normales, absorptions caractéristiques du rayonnement, solubilité, etc.) ne présentent pas de particu- 2
Les caractères physiques courants des hydrocarbures cycliques (état physique dans les conditions
par exemple.
larités notables par rapport à ceux des hydrocarbures acycliques. Cours de Chimie
Les différences de stabilité, associées à la présence dans certaines molécules de contraintes diverses physique.
chap. 8
(déformations angulaires imposées, liaisons éclipsées [§ 2.3.1]) se traduisent dans les valeurs des
enthalpies standard de formation, d'autant plus faibles que ces contraintes sont importantes. La
tendance à une minimisation, ou une disparition, de ces contraintes conduit soit à des géométries
particulières (cas du cyclohexane par exemple [$ 2.3.2.a)), soit à des comportements chimiques parti-
culiers [§ 11.2].

E cyclopropane

LAE = tension de cycle

2088
kJ·mol
1974
(calculé)
kJ·mol'

Figure 11.2 L'enthalpie de combustion du cyclopropane.
1
La valeur l 974 kJ-mol- résulte d'un calcul a priori à partir des valeurs des énergies des liaisons
rompues et formées dans la réaction. 2 088 kJ mol' est la valeur expérimentale, mesurée par calori-
métrie. L'état final étant le même dans les deux cas, la différence se situe nécessairement au niveau
de la molécule initiale : elle traduit l'existence de contraintes qui la « déstabilisent ».

La combustion est l'une des réactions qui permettent de mettre en évidence la différence de stabi-
lité de ces hydrocarbures en fonction de la taille du cycle. Il est, en effet, relativement facile de mesurer
la quantité de chaleur produite par une combustion (en utilisant une « bombe calorimétrique »), et on
observe que celle des petits cycles est proportionnellement plus grande que celle des cycles moyens
ou des chaînes ouvertes. Cela signifie que le niveau d'énergie des molécules des petits cycles est plus 2
élevé (figure 11.2), et donc qu'elles sont « déstabilisées » par des contraintes : déformation forcée des hap. 2,
§ 2.3.1
angles de liaisons, liaisons C-H de deux carbones adjacents éclipsées.
Le tableau 11.1 donne les enthalpies de combustion (par groupement CH,) pour les quatre premiers
1
cycloalcanes ainsi que leur tension de cycle exprimées en KJ. mol- et calculées par rapport aux
alcanes linéaires correspondants.

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