CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
COURS
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Stéréochimie des molécules organiques
a)
analyseur
b) écran
analyseur
eau
sucrée
eau
sucrée
lumière
monochromatique
polariseur
P
A
écran
lumière polarisée
lumière
monochromatique
Pour une substance chirale donnée, le pouvoir rotatoire dépend des conditions
expérimentales : concentration en substance chirale, longueur de la cuve, température,
nature du solvant, longueur d’onde de la lumière utilisée. Beaucoup de
substances suivent la loi de Biot :
Le pouvoir rotatoire a est proportionnel à la concentration c et à la longueur
q
de la cuve ; le coefficient de proportionnalité, noté [a] l et appelé pouvoir rotatoire
spécifique, est encore fonction de la longueur d’onde l , de la température
q et de la nature du solvant. L’expression de la loi de Biot est ainsi :
Les unités « pratiques » sont :
a = [a] l q . . c
En utilisant les unités de base du système international, en m, c en mol . m –3 ,
le pouvoir rotatoire spécifique s’exprime en °. m 2 . mol –1 .
Dans le cas de plusieurs substances optiquement actives, il y a additivité des
pouvoirs rotatoires ; l’angle de rotation a alors pour expression :
a = (Σ[a i] l q . ci) .
Le signe du pouvoir rotatoire spécifique peut changer par variation de longueur
d’onde ou de température.
L’étude de la lumière polarisée sera vue en physique en seconde année PC ou
PC*.
H 3 C
H
CH 2
OH
C
CH 3
H 3 C
(R)-butan-2-ol (S)-butan-2-ol
C
(*) C’est le cas des enzymes.
CH 2
OH
H
CH 3
c
{
b
b
° °. dm –1 . g –1 . cm 3 dm g.cm –3
Exemple : Le (R)-butan-2-ol et le (S)-butan-2-ol sont deux molécules énantiomères
possédant un atome de carbone asymétrique.
L’énantiomère d’une configuration R est de configuration S et réciproquement.
■ Propriétés des énantiomères
polariseur
P
Deux énantiomères présentent des propriétés physiques et chimiques identiques,
sauf vis-à-vis d’une lumière polarisée rectilignement ou si le réactif
chimique utilisé est lui-même chiral (*) .
A
α
lumière polarisée
l'image
disparaît
Doc. 44 Mesure du pouvoir rotatoire :principe d’un polarimètre. Soit le montage : un faisceau de lumière monochromatique
(*) traverse successivement deux polaroïds appelés polariseur P et analyseur A ; le premier polarise la lumière,
le second permet de repérer la direction du plan de polarisation de la lumière obtenue. Lorsque le polariseur et l’analyseur
sont croisés, l’écran n’est pas éclairé. Disposons alors entre P et A une cuve transparente remplie d’eau ; l’écran reste
sombre : l’eau n’a pas d’activité optique. En revanche, si l’eau est sucrée, l’écran s’éclaire (a) : l’eau sucrée fait tourner le
plan de polarisation de la lumière polarisée ; l’eau sucrée est optiquement active. On dit que l’eau sucrée possède un pouvoir
rotatoire. La rotation de A (b) permet d’obtenir à nouveau l’écran sombre : l’angle dont il faut faire tourner A pour
obtenir l’extinction mesure le pouvoir rotatoire a de la solution.
La mesure du pouvoir rotatoire de solutions de saccharose de diverses concentrations montre qu’il est proportionnel à la
concentration en sucre.
(*) Une lumière monochromatique est une
onde électromagnétique qui se propage :
elle consiste en un champ électrique
de vecteur E → et un champ
magnétique de vecteur B → ; ces deux vecteurs
sont perpendiculaires à la direction
de propagation. Dans une lumière
naturelle, le vecteur B → , par exemple,
prend toutes les directions autour de la
direction de propagation ; dans une
lumière polarisée rectilignement, la
direction de B → est déterminée.
Le plan formé par la direction de B → et le
rayon lumineux est appelé plan de polarisation.
plan de polarisation
→
B
rayon
lumineux
direction de propagation
Pour s’entraîner : ex. 21