Les alcanes possèdent des propriétés physiques qui varient en fonction de leur taille.
En effet, plus la chaîne de carbones est longue (donc plus la masse molaire moléculaire
est grande), plus les molécules d’alcane sont polarisables et plus les attractions intermoléculaires augmentent. Leurs points de fusion et d’ébullition sont donc plus élevés,
car il faut fournir une plus grande quantité d’énergie pour briser les forces de dispersion de London plus nombreuses (voir le tableau 6.2).
Tableau 6.2 Propriétés physiques d’une série homologue de quelques alcanes linéaires
Nom
systématique
Formule
semi-développée
Masse molaire
(g/mol)
Point de fusion
normal (°C)
Point d’ébullition
normal (°C)
Masse volumique
(g/cm
3 )
État
a
méthane
CH 4
16,04
−182,5
−161,7
–
Gaz
éthane
CH 3 O CH 3
30,07
−183,3
−88,6
–
Gaz
propane
CH 3 OCH 2 O CH 3
44,10
−189,7
−42,1
–
Gaz
butane
58,12
−138,3
−0,5
–
Gaz
pentane
72,15
−129,8
36,1
0,6262
Liquide
hexane
86,18
−95,3
68,7
0,6603
Liquide
heptane
100,20
−90,6
98,4
0,6837
Liquide
octane
114,23
−56,8
125,7
0,7025
Liquide
nonane
128,26
−53,5
150,8
0,7176
Liquide
décane
142,28
−29,7
174,0
0,7300
Liquide
a. État à la température ambiante et à la pression atmosphérique normale.
Le tableau 6.3 présente des isomères de position qui ne possèdent pas les mêmes
propriétés physiques. En effet, pour une même masse molaire moléculaire, les alcanes linéaires possèdent, entre autres, des points d’ébullition plus élevés que les alcanes
rami?és. Cela s’explique par la présence des rami?cations qui diminuent considérablement la surface de contact des molécules. Ainsi, les attractions intermoléculaires de
type forces de dispersion de London s’effectuant entre les molécules d’alcanes rami?és
sont moins nombreuses. Par exemple, l’hexane et le 2,3-diméthylbutane sont deux isomères de position. Ils possèdent la même masse molaire moléculaire. Les molécules
d’hexane sont linéaires, tandis que celles du 2,3-diméthylbutane sont plutôt sphériques
en raison des rami?cations méthyles. Par conséquent, les molécules d’hexane possèdent un point d’ébullition plus élevé, car la surface de contact est plus grande, et les
forces de dispersion de London sont plus nombreuses et ef?caces (voir la ?gure 6.2).
Les alcanes linéaires, à la température ambiante et à la pression atmosphérique normale, sont
dans les états suivants, selon le nombre de carbones de leur chaîne principale :
C1 à C4
Gaz
C5 à C17
Liquide (avec une viscosité croissante)
C18 et plus
Solide (de type cire)
REMARQUE
256 Chapitre 6 Alcanes
En effet, plus la chaîne de carbones est longue (donc plus la masse molaire moléculaire
est grande), plus les molécules d’alcane sont polarisables et plus les attractions intermoléculaires augmentent. Leurs points de fusion et d’ébullition sont donc plus élevés,
car il faut fournir une plus grande quantité d’énergie pour briser les forces de dispersion de London plus nombreuses (voir le tableau 6.2).
Tableau 6.2 Propriétés physiques d’une série homologue de quelques alcanes linéaires
Nom
systématique
Formule
semi-développée
Masse molaire
(g/mol)
Point de fusion
normal (°C)
Point d’ébullition
normal (°C)
Masse volumique
(g/cm
3 )
État
a
méthane
CH 4
16,04
−182,5
−161,7
–
Gaz
éthane
CH 3 O CH 3
30,07
−183,3
−88,6
–
Gaz
propane
CH 3 OCH 2 O CH 3
44,10
−189,7
−42,1
–
Gaz
butane
58,12
−138,3
−0,5
–
Gaz
pentane
72,15
−129,8
36,1
0,6262
Liquide
hexane
86,18
−95,3
68,7
0,6603
Liquide
heptane
100,20
−90,6
98,4
0,6837
Liquide
octane
114,23
−56,8
125,7
0,7025
Liquide
nonane
128,26
−53,5
150,8
0,7176
Liquide
décane
142,28
−29,7
174,0
0,7300
Liquide
a. État à la température ambiante et à la pression atmosphérique normale.
Le tableau 6.3 présente des isomères de position qui ne possèdent pas les mêmes
propriétés physiques. En effet, pour une même masse molaire moléculaire, les alcanes linéaires possèdent, entre autres, des points d’ébullition plus élevés que les alcanes
rami?és. Cela s’explique par la présence des rami?cations qui diminuent considérablement la surface de contact des molécules. Ainsi, les attractions intermoléculaires de
type forces de dispersion de London s’effectuant entre les molécules d’alcanes rami?és
sont moins nombreuses. Par exemple, l’hexane et le 2,3-diméthylbutane sont deux isomères de position. Ils possèdent la même masse molaire moléculaire. Les molécules
d’hexane sont linéaires, tandis que celles du 2,3-diméthylbutane sont plutôt sphériques
en raison des rami?cations méthyles. Par conséquent, les molécules d’hexane possèdent un point d’ébullition plus élevé, car la surface de contact est plus grande, et les
forces de dispersion de London sont plus nombreuses et ef?caces (voir la ?gure 6.2).
Les alcanes linéaires, à la température ambiante et à la pression atmosphérique normale, sont
dans les états suivants, selon le nombre de carbones de leur chaîne principale :
C1 à C4
Gaz
C5 à C17
Liquide (avec une viscosité croissante)
C18 et plus
Solide (de type cire)
REMARQUE
256 Chapitre 6 Alcanes