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Quelques mises au point sur les notations en chimie

Cet article fait suite à différentes discussions entre collègues enseignant la chimie. Rien de "nouveau" n'y figure, il s'agit simplement d'une mise au point afin d'homogénéiser les notations utilisées par les enseignants. 
Cette rubrique reste ouverte à toute contribution.

Constantes d'équilibre

Elle se note K°(T) = Pi ai, éq.ni. Les constantes dimensionnées (KP, KC) tendent à disparaître. 

Écriture des équations chimiques

Selon que la réaction soit totale ou partielle, il est d'usage d'utiliser des symboles différents. A partir du moment où l'on exprime pour chaque réaction sa constante d'équilibre, l'utilisation de ces symboles devient caduque. De plus en plus, la notation d'un signe "égal" entre réactifs (réactants) et produits se généralise.

Les signes suivants : 

K° >> 1, les conditions assurant l'existence de l'équilibre étant respectées (Ci, Pi, ...)

K° ~ 1

K° <> 1

sont désormais remplacés par : 

A + B = C + D     ;     K°

L'UICPA (IUPAC) conseille le signe égal pour mettre en évidence la stœchiométrie de la réaction.

Les flèches restent néanmoins d'usage courant dans les réactions organiques successives, mettant ainsi plus facilement en évidence qu'en chimie générale la distinction entre les réactions totales et les équilibres. 
La difficulté supplémentaire en chimie organique tient dans le fait que la réaction n'est pas nécessairement sous contrôle thermodynamique mais peut aussi être (et c'est souvent le cas), sous contrôle cinétique. 

Notation des états physiques des réactifs dans une équation chimique

Les notations sous formes de flèches vers le haut ou vers le bas pour les précipités et les gaz tendent à disparaître au profit des notations conventionnelles suivantes : 

  • ion : Na+(aq),
  • solide, précipité : AgCl (s), 
  • espèce solvatée : e-(solv),
  • gaz : Cl2(g)

Formules

Il existe une ambiguïté sur l'écriture de l'ion hydroxyde. La tradition veut qu'on l'écrive OH-. Voulant relier sa formule à sa structure, la formule HO-a été proposée. De plus, la partie électropositive (H) est dans ce cas écrit à gauche, et la partie électronégative (O), à droite, selon la nomenclature en vigueur. Le problème est désormais d'adapter les formules ioniques à cette nouvelle écriture : l'hydroxyde de sodium s'écrirait NaHO, l'hydroxyde de fer (III) Fe(HO)3... Ce changement implique donc de réécrire l'ensemble de formules hydroxylées.

Il est donc conseillé d'utiliser la notation HO- en chimie organique et OH- en chimie générale.

Remarque. A propos des formules des ions de l'eau, H3O+ est désormais appelé l'ion oxonium et non plus l'ion hydronium.

Grandeurs thermodynamiques de réactions. 

Enthalpie standard de réaction. Elle se note DrG°(T) ou DrG° et  non DGr°, encore moins DG°.

Mécanismes réactionnels

Les flèches illustrant les déplacements électroniques lors de représentation des mécanismes réactionnels respectent un certains nombre de règles. 

  • Elles sont à double pointes si le mécanisme implique le déplacement de deux électrons, à simple pointe si le mécanisme est radicalaire. 
Mécanisme radicalaire : utilisation des flèches à une seule pointe
  • Les flèches partent toujours du doublet (ou de l'électron pour une réaction radicalaire) et se dirige vers le site électrophile. Ceci implique qu'il ne faut pas que les flèches partent des charges. 
Exemple d'une SN2
Notation observée et déconseillée Notation conseillée

Mécanisme faisant partir la flèche de la charge.

Mécanisme sans les doublets (pas nécessairement indispensables) et faisant partir la flèche de la charge
  • Les flèches symbolisent le déplacement des réactifs (plus généralement l'ensemble des déplacements électroniques impliqués dans le mécanisme) par rapport à la molécule cible. Leur positionnement est donc important et permet le traitement de l'information stéréochimique lors de la réaction. 
Exemple d'une SN2
Notation observée et déconseillée Notation conseillée


Attaque du nucléophile sur la 
même face que le nucléofuge.


Moment dipolaire. 

Le moment dipolaire est conventionnellement orienté du moins vers le plus. 

Cette convention dite conventions des physiciens a désormais détrônée la conventions inverse dite des chimistes.

Ce choix se justifie afin d'éviter toute confusion dans l'expression vectorielle de la polarisabilité.

Notation observée et déconseillée Notation conseillée

Orienté de (+) vers (-)

Orienté de (-) vers (+)

Orthographe

  • Les noms des ions et molécules sont invariables : les ions chlorure, etc.
  • Les unités sont invariables : p = 2 bar, n = 4 mol.
  • Le mot standard utilisé en thermodynamique (et par extension en électrochimie) est invariable : des potentiel standard. 

Stéréochimie

  1. Régiosélectivité
    Une réaction est régiosélective lorsque plusieurs sites de la molécule cible sont attaquables par un réactif, et que celui-ci privilégie un site particulier (pourcentage supérieur à 50 %).
  2. Stéréosélectivité 
    Une réaction est stéréosélective si l'on privilégie la formation d'un stéréoisomère Z / E, R / S (pourcentage supérieur à 50 %).
  3. Stéréospécificité
    Une réaction est stéréospécifique si, lorsque la modification de la stéréochimie du réactif a comme conséquence l'inversion de la proportion du stéréoisomère obtenu.
    Une réaction stéréospécifique est nécessairement stéréosélective.
    Notons qu'une réaction stéréospécifique n'est en aucun cas une réaction stéréosélective à 100 %.

Xavier Bataille
ENCPB
75013 Paris

Document relu et validé par : M. Vigneron, IA-IPR Clermont-Ferrand, en charge du BTS chimiste et du BAC STL-CLPI.