Les composés oxygénés Ce sont tous ceux qui incorporent de l'oxygène de manière covalente ou ionique. Les plus connues sont des molécules organiques qui ont des liaisons C-O; mais la famille est beaucoup plus large, hébergeant des liens tels que Si-O, P-O, Fe-O ou autres similaires.
Les composés oxygénés covalents sont généralement organiques (avec des squelettes carbonés), tandis que les composés ioniques sont inorganiques, constitués essentiellement d'oxydes (métalliques et non métalliques). Bien entendu, il existe de nombreuses exceptions à la règle précédente; mais ils ont tous en commun la présence d'atomes d'oxygène (ou d'ions).
L'oxygène est facilement présent lorsqu'il bouillonne dans l'eau (image du haut) ou dans tout autre solvant où il ne se solubilise pas. C'est dans l'air que nous respirons, dans les montagnes, dans le ciment, dans les tissus végétaux et animaux..
Les oxygénats sont partout. Celles du type covalent ne sont pas aussi "distinguables" que les autres, car elles ont l'apparence de liquides transparents ou de couleurs pâles; cependant l'oxygène est là, lié de multiples façons.
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Parce que la famille des composés oxygénés est si vaste, cet article se concentrera uniquement sur les types organiques et covalents..
Ils ont tous des liaisons C-O en commun, quelle que soit leur structure; qu'il soit linéaire, ramifié, cyclique, complexe, etc. Plus il y a de liaisons C-O, plus le composé ou la molécule est oxygéné; et par conséquent, son degré d'oxydation est plus élevé. Ceci étant le cas, les composés oxygénés, valant la redondance, sont oxydés.
En fonction de leur degré d'oxydation, différents types de tels composés sont libérés. Les moins oxydés sont les alcools et les éthers; dans la première il y a une liaison C-OH (que ce carbone soit primaire, secondaire ou tertiaire), et dans les secondes liaisons C-O-C. On peut donc soutenir que les éthers sont plus oxydés que les alcools.
Suivant le même thème, les aldéhydes et les cétones suivent le degré d'oxydation; Ce sont des composés carbonyle, et ils sont ainsi nommés parce qu'ils ont un groupe carbonyle, C = O. Et enfin, il y a les esters et acides carboxyliques, ces derniers étant porteurs du groupement carboxyle COOH.
Les propriétés de ces composés sont fonction de leur degré d'oxydation; et de même, cela se traduit par la présence, le manque ou l'abondance des groupes fonctionnels mentionnés ci-dessus: OH, CO et COOH. Plus le nombre de ces groupes présents dans un composé est élevé, plus il sera oxygéné.
On ne peut pas non plus oublier les liaisons internes C-O-C, qui "perdent" de l'importance par rapport aux groupes oxygénés..
Et quel rôle jouent ces groupes fonctionnels dans une molécule? Ils définissent sa réactivité, et représentent également des sites actifs où la molécule peut subir des transformations. C'est une propriété importante: ce sont des éléments constitutifs de macromolécules ou de composés à des fins spécifiques..
Les oxygénates sont généralement polaires. En effet, les atomes d'oxygène sont hautement électronégatifs, créant ainsi des moments dipolaires permanents..
Cependant, il existe de nombreuses variables qui déterminent si elles sont polaires ou non; par exemple, la symétrie de la molécule, ce qui conduit à l'annulation vectorielle de ces moments dipolaires.
Chaque type de composés oxygénés a ses directives à nommer selon la nomenclature IUPAC. Les nomenclatures de certains de ces composés sont brièvement discutées ci-dessous..
Les alcools, par exemple, sont nommés en ajoutant le suffixe -ol à la fin des noms des alcanes dont ils proviennent. Ainsi, l'alcool dérivé du méthane, CH4, il s'appellera méthanol, CH3Oh.
Quelque chose de similaire se produit pour les aldéhydes, mais en ajoutant le suffixe -al. Dans votre cas, ils n'ont pas de groupe OH mais CHO, appelé formyle. Ce n'est rien de plus qu'un groupe carbonyle avec un hydrogène lié directement au carbone.
Ainsi, à partir du CH4 et "en supprimant" deux hydrogènes, nous aurons la molécule de HCOH ou HdeuxC = O, appelé méthanal (ou formaldéhyde, selon la nomenclature traditionnelle).
Pour les cétones, le suffixe est -one. Le groupe carbonyle est recherché pour avoir le localisateur le plus bas lors de la liste des carbones de la chaîne principale. Ainsi le ch3CHdeuxCHdeuxCHdeuxVoiture3 il s'agit de la 2-hexanone et non de la 5-hexanone; en fait, les deux composés sont équivalents dans cet exemple.
Leurs noms sont similaires, mais les premiers ont la formule générale ROR ', tandis que les seconds ont RCOOR'. R et R 'représentent des groupes alkyles identiques ou différents, qui sont mentionnés par ordre alphabétique, dans le cas des éthers; ou selon celui qui est lié au groupe carbonyle, dans le cas des esters.
Par exemple, le CH3LCOdeuxCH3 est l'éther méthylique d'éthyle. Alors que le CH3COOCHdeuxCH3, est l'éthanoate d'éthyle. Pourquoi l'éthanoate et non le méthanoate? Parce qu'il est considéré non seulement le CH3 mais aussi le groupe carbonyle, puisque CH3CO- représente la "partie acide" de l'ester.
Il a été mentionné que les groupes fonctionnels sont responsables de la définition des réactivités des oxygénats. OH, par exemple, peut être libéré sous la forme d'une molécule d'eau; on parle alors d'une déshydratation. Cette déshydratation est favorisée en présence de chaleur et d'un milieu acide.
Les éthers, quant à eux, réagissent également en présence d'halogénures d'hydrogène, HX. Ce faisant, leurs liaisons C-O-C sont rompues pour former des halogénures d'alkyle, RX.
Selon les conditions environnementales, le composé peut s'oxyder davantage. Par exemple, les éthers peuvent être transformés en peroxydes organiques, ROOR '. De même, et mieux connues, sont les oxydations d'alcools primaires et secondaires, respectivement en aldéhydes et cétones..
Les aldéhydes, à leur tour, peuvent être oxydés en acides carboxyliques. Ceux-ci, en présence d'alcools et d'un milieu acide ou basique, subissent une réaction d'estérification pour donner naissance à des esters..
De manière très générale, les réactions visent à augmenter ou diminuer le degré d'oxydation du composé; mais dans le processus, il peut donner naissance à de nouvelles structures, de nouveaux composés.
Lorsque leurs quantités sont contrôlées, ils sont très utiles comme additifs (pharmaceutiques, alimentaires, dans la formulation de produits, essence, etc.) ou comme solvants. Leurs utilisations sont évidemment soumises à la nature de l'oxygène, mais si des espèces polaires sont nécessaires, elles sont probablement une option..
Le problème avec ces composés est que lorsqu'ils brûlent, ils peuvent produire des produits nocifs pour la vie et l'environnement. Par exemple, l'excès de composés oxygénés en tant qu'impuretés dans l'essence, représente un aspect négatif car il génère des polluants. La même chose se produit si les sources de carburant sont des masses végétales (biocarburants).
Enfin, une série d'exemples de composés oxygénés sont mentionnés:
- Éthanol.
- L'éther diéthylique.
- Acétone.
- Hexanol.
- Éthaonoate d'isoamyle.
- Acide formique.
- Des acides gras.
- Éthers de la couronne.
- Isopropanol.
- Méthoxybenzène.
- Éther phénylméthylique.
- Butanal.
- Propanone.
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