Le principe de ces techniques repose sur l'analyse des rayonnements absorbés dans deux domaines différents de longueurs d'onde.

I La spectroscopie infrarouge

Les molécules organiques peuvent absorber des rayonnements infrarouges (longueur d'onde de 2 à 20 μm) qui modifient l'état de vibration de leurs liaisons.

Un spectre IR représente la transmittance T d'un échantillon en fonction du nombre d'onde du rayonne­ment $\text{σ}=\frac{1}{\text{λ}}$. La valeur du nombre d'ondes σ de chaque bande d'absorption permet de reconnaître des liaisons dans la molécule et donc d'identifier des groupes caractéristiques.

Les bandes sont analysées selon trois critères : position (cm⁻¹), intensité (faible, moyenne, forte) et forme (large ou fine).

Un spectre permet d'identifier les groupes caractéristiques d'un composé inconnu et de suivre un processus réactionnel.

II La spectroscopie UV-visible

Un spectre UV-visible représente l'absorbance $A=\text{log}\left(\frac{1}{T}\right)$ d'un échantillon en fonction de la longueur d'onde λ, dans le domaine 200-400 nm pour l'UV et 400-800 nm pour le visible.

Le spectre d'absorption d'une espèce est caractérisé par les coordonnées des maxima d'absorption λ_max et A(λ_max). On peut alors identifier une espèce avec un spectre de référence.

D'après la loi de Beer Lambert, pour de faibles concentrations, l'absorbance d'une espèce chimique est proportionnelle à sa concentration :

Méthode

Identifier un groupe caractéristique à partir du spectre IR

On donne la formule topologique de 3 amides de formule brute : C₃H₇ON.

a. Pourquoi le spectre IR ci-dessous ne peut-il pas correspondre à une amine ?

b. Associer ce spectre à l'une des trois molécules proposées.

Solution

a. La bande caractéristique de nombre d'onde σ = 1 650 cm⁻¹ est présente sur le spectre étudié. Elle est caractéristique du groupe carbonyle présent seulement dans un amide et conforme à ce qu'indiquent les tables. Le spectre IR ne peut donc pas correspondre à une amine.

b. On note la présence de deux bandes (3 363 et 3 192 cm⁻¹) caractéristiques des liaisons N–H d'un amide non substitué –CO–NH₂. On retrouve ainsi la double bande des liaisons N–H et la bande du groupe carbonyle comme l'amide numéro 3 : il s'agit de la propanamide.