Spectroscopies infrarouge et UV-visible

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Fiches
Classe(s) : Tle Générale | Thème(s) : Analyse d’un système chimique par des méthodes physiques et chimiques


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.

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Un spectre IR représente la transmittance T d’un échantillon en fonction du nombre d’onde du rayonne­ment σ=1λ. 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.

Mot clé

La transmittance est le rapport de l’intensité I du rayonnement transmis sur l’intensité I0 incidente.

Les bandes sont analysées selon trois critères : position (cm1), 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=log1T 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 λmax et Amax). On peut alors identifier une espèce avec un spectre de référence.

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

Tableau de 1 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 1 lignes ;Ligne 1 : A = k × C; A sans unité ; C en mol ⋅ L−1 ; k en L ⋅ mol−1.;

Méthode

Identifier un groupe caractéristique à partir du spectre IR

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

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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.

06466_C02_06Tableau de 6 lignes, 5 colonnes ;Corps du tableau de 6 lignes ;Ligne 1 : Groupement; Liaison; Nombre d’onde σ (cm–1); Bandes; Intensité; Ligne 2 : amine primaire; –N–H; 3 500 cm−1 et 3 410 cm−1; 2 bandes; moyenne; Ligne 3 : amine secondaire; –N–H; entre 3 500-3 300 cm−1; 1 bande; moyenne; Ligne 4 : amide; C=O; entre 1 650-1 700 cm−1; 1 bande; intense; Ligne 5 : amide non substitué; N–H; 3 050 cm−1 et 3 500 cm−1; 2 bandes larges; moyenne; Ligne 6 : amide substitué; N–H; entre 3 050-3 400 cm−1; 1 bande large; moyenne;

Solution

a. La bande caractéristique de nombre d’onde σ = 1 650 cm1 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.

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b. On note la présence de deux bandes (3 363 et 3 192 cm1) 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.