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Lequel des alcanes suivants a le point d’ébullition le plus bas ? (A) butane, (B) éthane, (C) propane, (D) méthane ou (E) pentane.
Les alcanes sont des hydrocarbures saturés. Cela signifie que la molécule ne contient que des atomes de carbone et d’hydrogène simplement liés. Les alcanes à chaîne linéaire sont nommés en plaçant une racine, qui indique le nombre d’atomes de carbone dans la molécule, devant le suffixe ANE. À partir de là, nous pouvons voir que le butane contient quatre atomes de carbone, l’éthane contient deux atomes de carbone, le propane contient trois atomes de carbone, le méthane contient un atome de carbone et le pentane contient cinq atomes de carbone.
Nous devons maintenant déterminer comment, dans un alcane à chaîne linéaire, le nombre d’atomes de carbone influence son point d’ébullition. Pour nous aider à comprendre la relation entre la longueur de la chaîne et le point d’ébullition, examinons les structures du propane et du pentane.
La formule développée et la formule topologique du propane, C3H8, sont présentées ici. Le propane, comme tous les autres alcanes, est apolaire. Ainsi, la seule force d’attraction qui existe entre les molécules de propane est la force de dispersion.
Voici la formule développée et la formule topologique du pentane, C5H12. Comme pour le propane, la seule force d’attraction entre les molécules de pentane est la force de dispersion. Mais les molécules de pentane ont une plus grande superficie et plus d’électrons que les molécules de propane. Cela signifie que les molécules de pentane auront des forces de dispersion plus intenses. Il faudra plus d’énergie pour séparer les molécules de pentane pendant l’ébullition en raison des forces de dispersion plus intenses. Ainsi, le pentane aura un point d’ébullition plus élevé que le propane. En général, pour les alcanes à chaîne linéaire, le point d’ébullition augmente à mesure que la longueur de la chaîne carbonée augmente.
Nous voulons savoir lequel des alcanes a le point d’ébullition le plus bas. Cela signifie que nous recherchons l’alcane avec la chaîne carbonée la plus courte, ou en d’autres termes l’alcane à chaîne linéaire avec le moins d’atomes de carbone. Parmi les choix de réponses, le méthane possède le moins d’atomes de carbone. Donc, l’alcane qui a le point d’ébullition le plus bas est le choix de réponse (D), le méthane.