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FICHE 10
Les groupes caractéristiques : réactivité des alcools et molécules
polyfonctionnelles.
I. Groupes d'atomes caractéristiques et familles chimiques.
1. Définitions
Un groupe caractéristique est un groupe d'atomes qui confère (donne) des propriétés spécifiques aux
molécules qui le possèdent. On dit que ces molécules forment une famille chimique.
Ces groupes d'atomes peuvent se réduire dans certains cas à un seul atome.
Voici quelques exemples d'atomes ou de groupes d'atomes à connaître :
Nom du groupe
Atome ou groupe d'atomes
halogéno
—X
hydroxyle
—OH
amino
—NH2
(F, Cl, Br, I)
carbonyle
carboxyle
2. Les familles chimiques

Famille des composés halogénés
Les molécules présentant un groupe halogéno font partie de la famille des composés halogénés.
Si R représente la chaîne carbonée, ces composés pourront être notés très généralement R—X (R—F
pour les composés fluorés, R—Cl pour les composés chlorés, R—Br pour les composés bromés et R—I
pour les composés iodés).
Leur nom s'obtient en faisant précéder le nom de l'alcane dont il dérive du préfixe fluoro, chloro, bromo ou
iodo, précédé de l'indice de position de ce groupe suivi d'un tiret.
Par exemple:
CH3—CHCl—CH3
2-chloropropane
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CH3—CHBr—CHBr—CH3

2,3-dibromobutane
Famille des alcools
Les molécules de cette famille présentent toutes un groupe hydroxyle fixé sur une chaîne carbonée.
On pourra les noter d'une façon générale R—OH.
Leur nom s'obtient en remplaçant le e final du nom de l'alcane dont il dérive par le suffixe ol précédé de
l'indice de position du carbone fonctionnel (le carbone qui porte le groupe hydroxyle) encadré par deux
traits d'unions.
Par exemple :
CH3—CH2—CH2—OH
CH3—CH2—CH2—OH
propan-1-ol
CH3—CHOH—CH3
propan-2-ol
CH3—C(CH3)OH—CH2—CH3
2-méthylbutan-2-ol

Famille des amines
Les molécules de cette famille présentent toutes un groupe amino fixé sur une chaîne carbonée.
On pourra les noter d'une façon générale R—NH2.
Leur nom officiel s'obtient en remplaçant le e final de l'alcane dont il dérive par le suffixe amine.
Une nomenclature plus courante (nomenclature usuelle ou nomenclature radicofonctionnelle) consiste à
ajouter le suffixe amine au nom du radical alkyle —R après en avoir élidé (supprimé) le e final.
Par exemple :
CH3—CH2—CH2—NH2

propanamine
ou propylamine
Familles des composés carbonylés.
On rencontre deux familles chimiques de composés présentant le groupe carbonyle.
Famille des aldéhydes
Le groupe carbonyle est situé en bout de chaîne. On pourra les noter d'une façon générale R—CHO.
Leur nom s'obtient en remplaçant le e final de l'alcane dont il dérive par la terminaison al.
La chaîne carbonée d'un aldéhyde est numérotée à partir du carbone fonctionnel (le carbone du groupe
carbonyle).
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Par exemple :
CH3—CH2—CHO
propanal
CH3—CH(CH3)—CHO
2-méthylpropanal
Famille des cétones.
Le groupe carbonyle est situé dans la chaîne. On pourra les noter d'une façon générale R1—CO—R2.
Leur nom s'obtient en remplaçant le e final de l'alcane dont il dérive par la terminaison one précédée
éventuellement de l'indice de position du carbone fonctionnel (carbone du groupe carbonyle).
Par exemple :
CH3—CO—CH3
propanone (ou acétone)
CH3—CO—CH2—CH2—CH3
pentan-2-one

Famille des acides carboxyliques.
Les molécules de cette famille présentent toutes le groupe carboxyle en bout de chaîne.
On pourra les noter R—COOH ou plus simplement R—CO2H.
On obtient leur nom en remplaçant le e final de l'alcane dont il dérive par la terminaison oïque et en le
faisant précéder du mot acide. On numérote la chaîne carbonée à partir du carbone fonctionnel (carbone
du groupe carboxyle). Par exemple :
CH3—COOH
acide éthanoïque (ou acide acétique)
CH3—CH(CH3)—COOH
acide 2-méthylpropanoïque
II. Caractérisation des familles.
1. Caractérisation des composés halogénés
Les composés halogénés se caractérisent par la formation d'un précipité d'halogénure d'argent (qui noircit
à la lumière) lorsqu'on les traite avec une solution alcoolique de nitrate d'argent.
On peut le symboliser de la façon suivante:
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2. Caractérisation des amines et des acides carboxyliques
Cas des amines.
Une amine se caractérise par le caractère basique de sa solution aqueuse. Elle fait partie du couple
acide/base :
R—NH3+ / R—NH2
ion alkylammonium / amine
ion éthylammonium / éthylamine
L'équation générale de la réaction d'une amine avec l'eau s'écrit :
R—NH3+ + HO-
R—NH2 + H2O
Le caractère basique est marqué par la présence d'ions hydroxyde HO- en solution aqueuse. La mise en
évidence expérimentale de ce caractère basique peut être faite à l'aide d'un pH-mètre (pH>7 à 25°C) ou
plus simplement à l'aide d'un indicateur coloré ou du papier pH (la solution devient bleue en présence de
bleu de bromothymol).
Cas des acides carboxyliques.
Leur solution aqueuse possède un caractère acide. Un acide carboxylique fait partie du couple acide/base :
R—COOH / R—COO-
acide carboxylique / ion carboxylate
CH3—COOH / CH3—COO- acide éthanoïque / ion éthanoate
L'équation générale de la réaction d'un acide carboxylique avec l'eau s'écrit:
R—COOH + H2O
R—COO- + H3O+
Le caractère acide est marqué par la présence d'ion oxonium H3O+ en solution aqueuse. La mise en
évidence expérimentale de ce caractère acide peut être faite à l'aide d'un pH-mètre (pH<7 à 25°C) ou plus
simplement à l'aide d'un indicateur coloré ou du papier pH (la solution devient jaune en présence de bleu
de bromothymol).
3. Caractérisation des composés carbonylés
Test commun aux aldéhydes et aux cétones.
Les composés carbonylés (aldéhydes et cétones) se caractérisent à l'aide de la 2,4-dinitrophénylhydrazine
(DNPH) avec laquelle ils donnent un précipité jaune-orangé de 2,4-dinitrophénylhydrazone.
Tests spécifiques des aldéhydes (à cause de leur caractère réducteur)

Liqueur de Fehling : le chauffage modéré d'un mélange contenant de la liqueur de Fehling
et un aldéhyde conduit à un précipité rouge brique (constitué d'oxyde de cuivre (I) Cu2O).
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
Réactif de Tollens : (solution de nitrate d'argent ammoniacal): Le chauffage modéré (50°C à
60°C au bain marie) d'un mélange de réactif de Tollens et d''aldéhyde dans une verrerie
très propre conduit à la formation d'un miroir d'argent sur les parois de la verrerie.

Réactif de Schiff : à froid et en milieu non basique, en présence d'un aldéhyde le réactif de
Schiff prend une teinte rose- violacée.
III . Réactivité des alcools
Les alcools se répartissent en trois classes dites primaire (R—CH2OH), secondaire (R—CHOH—R') et
tertiaire (R—CR'OH—R'').
1. Oxydation des alcools
On distingue deux types d'oxydations.
1.1 Oxydation complète ou combustion
Il s'agit de la transformation au cours de laquelle le carbone de la molécule est converti en CO2 et H2O.
Elle s'accompagne donc de la destruction de la chaîne carbonée.
Par exemple :
CH3—CH2—OH (l) + 3O2 (g)
2CO2 (g) + 3H2O (g)
1.2 Oxydation ménagée
Comme son nom l'indique, la chaîne carbonée est ménagée c'est-à-dire conservée au cours de cette
transformation. On n'observe alors que l'oxydation du carbone fonctionnel, c'est-à-dire du carbone portant
le groupe hydroxyle —OH.
a. Oxydation d'un alcool primaire, l'éthanol, par O2 en présence de cuivre
comme catalyseur
Il s'agit de l'expérience dite de la lampe sans flamme.
2CH3—CH2—OH + O2
→
2CH3—CHO + 2H2O
L'éthanal (CH3—CHO) peut, à son tour, être oxydé en acide éthanoïque (CH3—COOH) suivant l'équation :
2CH3—CHO + O2
→
CH3—COOH
On observe un passage d'une fonction alcool primaire à un aldéhyde puis éventuellement (si l'on dispose
de suffisamment d'oxydant) à un acide carboxylique.
b. Oxydation ménagée du butan-1-ol par les ions permanganate en
milieu acide (oxydation ménagée d’un alcool primaire)
Cette oxydation conduit au butanal et à l'acide butanoïque si l'oxydant MnO4– en milieu acide est en excès.
D'une façon plus générale, un alcool primaire fait partie du couple redox :
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R—CH2—OH / R—CHO et l'ion permanganate fait partie du couple: MnO4–/Mn2+. On a alors :
R—CH2—OH

R—CHO + 2H+ + 2e–
MnO4– + 8H+ + 5e–

Mn2+ + 4H2O
Soit en multipliant la première par 5 et la deuxième par 2 :
5R—CH2—OH + 2MnO4– + 6H+
5R—CHO + 2Mn2+ + 8H2O
→
En présence d'un excès d'oxydant, l'aldéhyde peut, à son tour, subir une oxydation en acide carboxylique.
Les couples mis en jeu sont alors : R—COOH / R—CHO et MnO4–/Mn2+ : on a alors :
R—CHO+ H2O

R—COOH + 2H+ + 2e–
MnO4– + 8H+ + 5e–

Mn2+ + 4H2O
Soit, en multipliant la première par 5 et la deuxième par 2 :
5 R—CHO+ 2MnO4– + 6H+
5R—COOH + 2Mn2+ + 3H2O
→
Remarque: Il est possible d'oxyder l'alcool R—CH2—OH directement en acide carboxylique soit en faisant
la somme des deux dernières équations, soit en considérant les couples mis en jeu : R—COOH / R—
CH2—OH et MnO4–/Mn2+.
L'équation de cette oxydation est :
5R—CH2—OH + 4MnO4– + 12H+
5R—COOH + 4Mn2+ + 11H2O
c. Oxydation ménagée d'un alcool secondaire, le butan-2-ol, par les ions
permanganate en milieu acide(oxydation ménagée d’un alcool secondaire)
Cette oxydation ménagée conduit à une cétone (mise en évidence par sa réaction avec la DNPH et son
absence de réaction avec le réactif de Schiff).
Elle ne se poursuit pas jusqu'à un acide carboxylique même en présence d'un excès d'oxydant.
Les couples mis en jeu sont : CH3—CH2—CO—CH3 / CH3—CH2—CHOH—CH3 et MnO4– / Mn2+.
On a alors :
MnO4– + 8H+ + 5e–
CH3—CH2—CO—CH3+ 2H+ + 2e–

CH3—CH2—CHOH—CH3

Mn2+ + 4H2O
Soit, en multipliant la première par 5 et la deuxième par 2 :
5CH3—CH2—CHOH—CH3+ 2MnO4– + 6H+
→
5CH3—CH2—CO—CH3 + 2Mn2+ + 8H2O
En résumé, on a :
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oxydation
alcool primaire
oxydation
aldéhyde
ménagée
oxydation
alcool secondaire
acide carboxylique
ménagée
oxydation
cétone
ménagée
rien
ménagée
oxydation
alcool tertiaire
rien
ménagée
2. Déshydratation des alcools
C'est une réaction d'élimination d'une molécule d'eau qui conduit à un alcène.
Par exemple, en faisant passer du propan-2-ol sur de l'alumine (Al2O3) vers 300°C on obtient du propène.
3. Déshydrogénation catalytique de l'éthanol
Par passage de l'éthanol gazeux sur du cuivre (catalyseur) à 300°C, on observe une déshydrogénation
(élimination d'une molécule de dihydrogène) de l'éthanol en éthanal.
4. Passage d'un alcool à un composé halogéné
Par action d'un hydracide halogéné (HCl, HBr, HI) les alcools subissent une substitution (remplacement) de
leur groupe hydroxyle —OH par un atome d'halogène.
Les composés halogénés obtenus ont une densité plus élevée que celle de l'eau.
Par exemple :
IV . Espèces chimiques polyfonctionnelles
1. Définition :
Une espèce chimique est dite polyfonctionnelle si elle appartient à plusieurs classes fonctionnelles ou
possède plusieurs groupes caractéristiques identiques.
Le nom d'une espèce chimique organique s'organise en trois parties :
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
un radical, qui informe sur la chaîne carbonée.

un suffixe, qui permet d'identifier le groupe caractéristique par rapport auquel la ou les chaînes sont
numérotées.

un ou plusieurs préfixes, qui permettent d'identifier les autres groupes caractéristiques de la molécule
ou des groupes alkyle.
Exemple :
acide 3-oxobutanoïque.
Le préfixe permet d'identifier position d'un groupe caractéristique : le groupe oxo (=O) situé sur l’atome de
carbone.
Le suffixe permet d'identifier la présence d'un autre groupe caractéristique : le groupe carboxyle.
Le radical renseigne sur la chaîne carbonée principale: celle-ci est composée de quatre atomes de
carbone.
2. Terminaisons et préfixes
Groupe
caractéristique
hydroxyle
Carbonyle
Carbonyle
Carboxyle
Ester
Amine
amide
Fonction
Alcène
Alcool
Aldéhyde
Cétone
Acide
carboxylique
Ester
Amine
amide
Terminaison
-ène
-ol
-al
-one
Préfixe
hydroxy
formyl
oxo
Acide -oïque
-oate de -yle
-amine
-amide
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amino