Agrégation/Capes > Leçons d'agrégation 2011 > Leçon de chimie n°10 (agrégation 2011)

Leçon de chimie n°10 (agrégation 2011) :
Estérification et hydrolyse des esters (L).

Transcription des notes manuscrites de préparation à l'agrégation. Les schémas et le détail des calculs sont dans le document original : télécharger la leçon manuscrite (PDF, 2 pages).

Remarques du jury

Mise en évidence d'un état d'équilibre ; facteurs cinétiques et thermodynamiques.

Prérequis

Cinétique, catalyse, équilibre, alcools et leurs classes.

Les esters

Présentation générale

Fruits, arômes, phéromones ; synthèse : parfums, arômes artificiels, biocarburants, huiles.

Fonction caractéristique et nomenclature

R–CO–O–R' : R est un alkyle ou H, R' seulement un alkyle. Nom : alcanoate (chaîne R–CO–O) d'alkyle (R'). Exemple : CH₃–CH₂–CO–O–CH₂–CH₃, propanoate d'éthyle.

Réactions d'estérification et d'hydrolyse

Synthèse d'un ester

Berthelot : alcool + acide carboxylique → ester + H₂O ; d'où vient l'oxygène ; méthode de la trempe.

Suivi cinétique

Douze tubes contenant alcool, acide et H⁺ ; trempe à intervalles réguliers sur 2 h, dosage de l'acide restant par la soude (phénolphtaléine) ; on prend le dernier point après 4 h. [AH] tend vers 1/3 de la valeur initiale : rendement \(\rho = n_{ester\ formé}/n_{AH\ initial}\). H⁺ est un catalyseur. \(K = \dfrac{n_{ester}n_{H_2O}}{n_{alcool}n_{acide}}\) : rendement de 2/3, réaction équilibrée.

Hydrolyse d'un ester

Même chose avec la constante 1/K : réaction équilibrée.

Nature de l'alcool

Rendements : alcool primaire 67 %, secondaire 60 %, tertiaire 5 %.

Contrôle de la réaction d'estérification

Facteurs cinétiques

Température : [AH] décroît plus vite avec chauffage ; catalyseur : idem.

Facteurs de déplacement d'équilibre

Ajout d'un réactif (le moins coûteux) ; cas de l'hydrolyse : \(K = \dfrac{n_{AH}n_{ROH}}{n_{ester}n_{H_2O}}\) ; si n_H2O,1 < n_H2O,2 alors ξ₂ > ξ₁ car K est constante : on récupère plus d'ester.

Élimination d'un des produits : la réaction inverse ne peut pas se faire, K n'est jamais atteinte. Expériences d'estérification : élimination de l'ester par distillation ; élimination de l'eau par un Dean-Stark (H₂O + C₆H₆). Bien connaître les mécanismes.

Conclusion

Autres moyens d'estérification : synthèse à partir d'anhydride d'acide ou de chlorure d'acyle + ROH : rendement de 100 % ; hydrolyse en milieu basique : rendement de 100 %.

Bibliographie

• Sirius, TS
• Durupthy, TS
• Parisi, TS
• Villa, TS