Chapitre XI Transitions électroniques Spectroscopie UV-visible 1
Rappelons que le domaine usuel de la spectroscopie électronique longueur d'onde que le méthanal
SPECTROSCOPIE MOLECULAIRE Introduction : Le
Elle est basée sur la propriété des molécules d'absorber des radiations lumineuses de longueur d'onde déterminée. 1.1/ Domaine UV-Visible.
Courbe dabsorption de latmosphère terrestre
Rayonnement solaire infrarouge
Données : constante de Planck : h=663.10-34J.s ; 1eV correspond
Exercice 1 (6 points) Rayonnements UV et IR. Les ondes A quel domaine d'ondes électromagnétiques correspond cette longueur d'onde maximale ? Justifier.
OBSERVER LINVISIBLE
4 ANA/RAI Citer le domaine de longueur d'onde sous lequel on voit la galaxie gueurs d'ondes ou rayonnements ionisants (rayons X et rayonnement UV) qui.
UV- visible IR RMN-1H
Chapitre 8 : spectroscopies UV-visible IR et R.M.N-1H domaines d'énergie
Spectroscopie UV-Visible
d'absorber des radiations lumineuses de longueur d'onde déterminée. 1. Domaine UV-Visible. Dans une molécule les transitions électroniques ont lieu dans la
Fiche professeur Lanalyse spectrale : spectroscopies IR et RMN
type de transition ainsi que les longueurs d'onde correspondantes : - Transitions électroniques : ont lieu dans le domaine de l'UV-visible (spectroscopie
Spectroscopie pratique dans le domaine du visible et de lultraviolet
Or même les solvants apparemment transparents absorbent dans l'UV proche. La figure 4 montre l'absorbance de dix solvants en fonction de la longueur d'onde.
Chapitre 2 : Spectroscopie ultraviolet/visible
d'absorption molaire: ?max à cette longueur d'onde. III. Domaine spectral. Dans une molécule les transitions électroniques ont lieu dans la région de l'
[PDF] CHAPITRE I-spectroscopie dabsorption UV-visible
Le domaine du spectre ultraviolet utilisable en analyse s'étend environ La bande d'absorption est caractérisée par sa position en longueur d'onde ?max
[PDF] spectroscopie dabsorption dans luv-visible
La bande d'absorption observée dans le domaine de l'UV-visible est caractérisée par sa position en longueur d'onde ?max nm (ou en nombre d'onde
[PDF] Chapitre III: Les spectres UV-visible et infrarouge - Physique - Chimie
Sur un spectre UV-visible on relève les valeurs de(s) longueur(s) d'onde au(x) pics d'absorption et on calcule les coefficients d'absorption molaire
[PDF] 3 Spectroscopie UV-Visible - LCMCP
Spectroscopie UV-Visible : Spectroscopie qui met en jeu les photons dont les longueurs d'onde se situent dans le domaine de l'ultraviolet (200 nm –
[PDF] Chapitre XI Transitions électroniques Spectroscopie UV-visible 1
Rappelons que le domaine usuel de la spectroscopie électronique longueur d'onde que le méthanal par suite de l'abaissement du niveau ?*
[PDF] Chapitre 3 Observation des ondes - UTC
La lon- gueur d'onde à laquelle leur longueur d'onde est maximale se trouve dans l'UV ce qui correspond à une température de surface d'au moins 105 K Rayons X
[PDF] Chapitre 2 : Spectroscopie ultraviolet/visible
Chaque transition est caractérisé à la fois par sa longueur d'onde ?max et par son coefficient d'absorption molaire: ?max à cette longueur d'onde III Domaine
[PDF] Fiche professeur Lanalyse spectrale : spectroscopies IR et RMN
type de transition ainsi que les longueurs d'onde correspondantes : - Transitions électroniques : ont lieu dans le domaine de l'UV-visible (spectroscopie
[PDF] Éléments fondamentaux de la spectrophotométrie UV-Vis Agilent
longueurs d'onde mesurée La spectroscopie UV?Vis utilise le domaine visible et ultraviolet du spectre électromagnétique La spectroscopie infrarouge
[PDF] Agents physiques Rayonnement ultraviolet
La longueur d'onde est la longueur du cycle complet d'une onde En ce qui concerne les rayons ultraviolets du spectre souvent appelés rayons UV la longueur d'
Fiche professeur
: spectroscopies IR et RMNThème :
Observer, ondes et matières
Analyse spectrale
Type de ressource :
Documents de formation en spectroscopies
Notions et contenus :
Spectroscopie IR, Spectroscopie RMN
Résumé :
e document est de présenter quelques bases théoriques ainsi que des exemples de spectres à analyser.Plan du document :
Bibliographie et sitographie
La spectroscopie infrarouge : un moyen de déterminerLa spectroscopie RMN
2Bibliographie, sites internet
Pour la théorie :
Vous y trouverez la théorie pour approfondir, ainsi que des exemples de spectres. - HPrépa Chimie 2ème année PC-PC* - André DURUPTHY - Traite de chimie organique VOLLHARDT (théorie simplifiée)- Identification spectrométrique de composés organiques SILVERSTEIN (ouvrage très complet mais théorie
complexe, de nombreux exemples)Bibliothèque de spectres IR et RMN :
- Spectral Database for Organic Compounds (SDBS) : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi (très utile pour les spectres IR, les spectres RMN sont analysés mais sont de mauvaise
résolution)- Catalogue Sigma Aldrich® : http://www.sigmaaldrich.com/catalog/AdvancedSearchPage.do (spectres RMN de
bonne résolution mais non analysés)Simulateur de spectres RMN :
- http://www.nmrdb.org/predictorBase de données IR par fréquence :
- http://www.unice.fr/cdiec/animations/spectroscopie/infra_rouge/infra_rouge.htm 3L en sein du programme de TS
¾ Dans quel but doit-on présenter cette partie ? Extrait du programme : Observer Analyse spectraleNotions et contenus Compétences exigibles
Spectres UV-visible
espèce colorée.Exploiter des spectres UV-visible.
Spectres IR
correspondant ; détermination de groupes caractéristiques.Mise en évidence de la liaison hydrogène.
Exploiter un spectre IR pour déterminer des groupes caractéristiques Associer un groupe caractéristique à une fonction dans le cas des alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, amine, amide. Connaître les règles de nomenclature de ces composés ainsi que celles des alcanes et des alcènes.Spectres RMN du proton
- du déplacement chimique ; - de la multiplicité du signal : règle des (n+1)-uplets. Relier un spectre RMN simple à une molécule organique donnée, Identifier les protons équivalents. Relier la multiplicité du signal au nombre de voisins. Extraire et exploiter des informations sur différents types de spectres et sur leurs utilisations.Cette partie du programme nêtre traitée comme une partie indépendante se suffisant à elle-même.
La théorie associée aux différentes techniques spectroscopiques , on donne aux élèves les moyens
¾ Quelles sont les notions qui doivent être acquises préalablement ? Extrait du programme : Comprendre Structure et transformation de la matièreNotions et contenus Compétences exigibles
Représentation spatiale des molécules
Chiralité : définition, approche historique.Représentation de Cram.
Carbone asymétrique.
Chiralité des acides -aminés.
Énantiomérie, mélange racémique, diastéréoisomérie (Z/E, deux atomes de carbone asymétriques).Conformation ;
conformation la plus stable.Formule topologique des molécules organiques.
Propriétés biologiques et stéréoisomérie. Reconnaître des espèces chirales à partir de leur représentation.Utiliser la représentation de Cram.
e représentation reconnaître si des molécules sont identiques, énantiomères ou diastéréoisomères. Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence des propriétés différentes de diastéréoisomères. simulation, les différentes conformations d'une molécule. Utiliser la représentation topologique des molécules organiques.Extraire et exploiter des informations sur :
- les propriétés biologiques de stéréoisomères, - les conformations de molécules biologiques, stéréoisomérie dans la nature. L conformations des molécules sera nécessaire 4 Extrait du programme : Comprendre Structure et transformation de la matièreNotions et contenus Compétences exigibles
Transformation en chimie organique
Aspect macroscopique :
- Modification de chaîne, modification de groupe caractéristique. - Grandes catégories de réactions en chimie organique : substitution, addition, élimination. Reconnaître les groupes caractéristiques dans les alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, amine, amide.Utiliser le
pour en déterminer les groupes caractéristiques et la chaîne carbonée. groupe caractéristique. n, addition, produits. L evenir sur les différentes fonctions associées aux groupescaractéristiques (cf. programme dans la partie analyse spectrale : " Associer un groupe caractéristique à une fonction dans
le cas des alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, amine, amide »).¾ Quelles sont les notions en lien qui peuvent être présentées avant ou en parallèle ?
Extrait du programme : Comprendre Energie, matière et rayonnementNotions et contenus Compétences exigibles
Émission et absorption quantiques.
lumineuse.Oscillateur optique : principe du laser.
laser (directivité, monochromaticité, concentration spatiale et temporelle de cole expérimental utilisant un laser comme outil Associer un domaine spectral à la nature de la transition mise en jeu. spectroscopie infrarouge. Mais on peut étudier la spectroscopie IR avec les élèves et autant avoir traité cette partie. Extrait du programme : Agir Synthétiser des molécules, fabriquer de nouveaux matériauxNotions et contenus Compétences exigibles
Stratégie de la synthèse organique
Protocole de synthèse organique :
- identification des réactifs, du solvant, du catalyseur, des produits ; - détermination des quantités des espèces mises en jeu, du réactif limitant ; - choix des paramètres expérimentaux : température, solvant, durée de la réaction, pH ; - choix du montage, de la technique de purification, de - aspects liés à la sécurité ; - coûts. Effectuer une analyse critique de protocoles expérimentaux pour identifier les espèces mises en jeu, leurs quantités et les paramètres expérimentaux. Comparer les avantages et les inconvénients de deux protocoles.Sélectivité en chimie organique
Composé polyfonctionnel : réactif chimiosélectif, protection de fonctions.Extraire et exploiter des informations :
- sur l'utilisation de réactifs chimiosélectifs, peptidique, Pratiquer une démarche expérimentale pour synthétiser une tables fournis.utiliser ces activités expérimentales pour introduire les analyses spectroscopiques comme outil de réponse à des
problématiques telles que la sélectivité en chimie organique. 5 La spectroscopie infrarouge : un moyen de déterminer les groupesI. Principe de la spectroscopie infrarouge
1. Interaction rayonnement-matière
De nombreux points de cette partie théorique ne sont pas utiles pour pouvoir analyser un spectre infrarouge et peuvent
être traités dans la partie " Energie, matière, rayonnement et dualité onde-corpuscule. Certains points (notés en italique) sont hors programme pour des élèves de TS .Cette partie permet de justifier que la spectroscopie infrarouge est liée à des des
molécules. a. Description de la lumière La lumière se comporte dans certains cas comme une onde électromagnétique - Une lumière monochromatique est une onde sinusoïdale de fréquence bien déterminée.Les :
Période :
en s Vitesse : enFréquence :
en (notée aussi en mUne autre grandeur leur sera utile
La lumière se comporte dans certains cas comme si elle était composée de corpuscules : les photons
- Le photon est un corpuscule de masse nulle - Le photon se déplace à la vitesse de la lumière avec la constante de Planck (On parle de dualité onde-corpuscule :
b. le troisième terme est hors programme, mais peut être compris par les élèves) : : énergie électronique.Quantum
(aspect corpusculaire) (aspect ondulatoire) 6 : énergieToutes ces énergies sont quantifiées et la différence entre deux niveaux électroniques, vibrationnels ou rotationnels ne
sont pas du même ordre de grandeur :Figure 1 : Niveaux énergétiques
Ordres de grandeur :
c. Transition de niveaux énergétiques et absorption de rayonnement électromagnétique Une onde électromagnétique de fréquence peut être les deux niveaux énergétiques :On peut déduire des ordres de grandeur précédents les fréquences des rayonnements électromagnétiques absorbés selon le
- Transitions électroniques -visible (spectroscopie UV-visible) Figure 2 : Absorption de rayonnement électromagnétique 7 soit, - Transitions vibrationnelles : ont lieu dans le domaine du proche infrarouge (spectroscopie IR) soit, - Transitions rotationnelles soit, On peut remplir avec les élèves un document du type :Figure 3 : Spectre électromagnétique et transitions associées (extrait du HPrépa PCSI 2ème année)
d. Cas de la spectroscopie infrarougeLa spectroscopie
8Le domaine qui nous intéressera dans le cadre des molécules organiques étudiées est plus restreint :
Remarque :
on devrait donc parler de spectres de rotation-vibration.Figure 4 : transitions rotatio-vibrationnelles
2. les élèves on pourra se contenter de modes de vibration existent. a. Molécule diatomique :¾ Modèle classique : ce modèle peut être présenté aux élèves en parallèle de ce qui est vu en mécanique
On assimile les deux atomes
et unis par une liaison covalente à deux masses et qui seraient reliées par un ressort de constante de raideur . Les masses peuvent osciller autour de leur donnée par la loi de Hooke : , il a absorption (phénomène de résonance) lorsqueOn peut avoir un ordre de grandeur de la fréquence de résonnance pour différentes liaisons classiques ainsi que le nombre
liaison C=C C=OFigure 5 : modélisation de la
liaison covalente 9Tableau 1 : ordres de grandeur des nombres
Remarque : les constantes de raideur des liaisons vont dépendre légèrement du reste de la molécule, on obtient donc un
ordre de grandeur. On pourra comparer ces valeurs à celles données dans les tables
¾ Modèle quantique :
fréquenceAvec :
la fréquence donnée par la loi de Hooke un entier positif ou nul appelé nombre quantique vibrationnelLa transition entre deux niveaux peut se faire si
, on retrouve donc une transition possible si et la b. Molécule polyatomiqueLa situation est beaucoup plus complexe : les différents oscillateurs constitués de deux atomes liés par une liaison
: les vibrations des de vibration indépendants appelés modes normaux.Types de modes normaux :
- Vibrations de déformation angulaire symétrique asymétriqueVibration de déformation
Dans le plan Hors du plan
asymétrique (rotation plane) asymétrique (balancement) symétrique (cisaillement) symétrique (torsion)Figure 5 : exemples des modes de vibration
10 Chaque mode possède sa propre fréquence de résonance.Remarque :
: il existe une règle de sélection de la vibration. - cela justifie les faibles absorptions dues aux doubles liaisons C=C - certaines moléculesExemple :
moment dipolaire qui reste nul : pas il y a variation du moment dipolaire : absorptionFigure 6
c. En conclusion - Les fréquences de vibration de la caractéristiques des molécules dépendent peu du reste de la moléculepermettent alors simplement la reconnaissance de certaines liaisons ou groupes caractéristiques et donc de certaines
fonctions chimiques. - Les spectres infrarouge peuvent parfois être très complexes à cause de apparaissant sur un spectre pour en extraire les informations essentielles et utiles. 11 II. 1. a. AxesVoici le sp 5-hydroxypentan-2-one :
Figure 7
- Labscisses de la droite vers la gauche (de - es est orienté vers le haut et représente la transmittance enRemarques :
- -visible, plus la valeur - On trouve parfois dans la littérature le tableau de valeurs des maxima b. ZonesFigure 8
Zone 1 Zone 2
12 - Zone 1 (entre et ) : on y trouve la plupart des bandes de - Zone 2 (entre et ) : on y trouve la plupart des bandes devibration de déformation (zone souvent difficile à analyser, appelée zone des empreintes digitales)
2. différentesmanières. On peut par exemple leur présenter plusieurs spectres associés à des formules développées de molécules
différentes, de manière des groupes caractéristiques associés trouvées dans la littérature. Nous allons montrer quelques exemples. a. La chaîne carbonéeOn peut présenter des molécules qui diffèrent de par leur fonction chimique mais qui possède la même chaîne carbonée,
Figure 9
Figure 10 propan-1-ol
13Figure 11 -1-amine
Figure 12
Figure 13 -2-one
14Point commun à tous les spectres : entre
etDans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensitéélongation
Forte, multiple (correspondant à
différents modes de vibration, symétriques et antisymétriques des groupes et déformation Forte déformationForte, 2 bandes
élongation
ForteTableau 2
Comme il a été dit
précédemment les vibrations de déformation sont souvent dans la zone des empreintes digitales et difficilement
analysables. b. Groupement caractéristique hydroxyle : fonction alcoolOn peut présenter le
leur sont communes.Figure 14
15Figure 15 -1-ol
Figure 16 -2-ol
Point commun visible à tous les spectres :
etDans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensité (alcool libre) élongationForte, fine
(alcool lié) élongationForte, large
élongation
ForteTableau 3
Remarque :
Sur le spectre du propan-1-ol on voit apparaître une bande fine au-delà de appelle " alcool libre absorbe à une fréquence rela est du rayonnement absorbé. à analyser sera plus ou moins lié par liaison hydrogène. 16 considéré est très dilué c. Groupement caractéristique carbonyleOn peut présenter le
Figure 17
Figure 18
17Figure 19
Figure 20 -2-one
Figure 21 -2-one
18Point commun visible à tous les spectres :
, deux bandes proches entre et pour les aldéhydes uniquement.Dans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensité (aldéhyde) élongationMoyenne, 2 pics
(aldéhyde et cétone) élongation Forteélongation
ForteTableau 4
Remarque :
de valence) est abaissé. d. Groupement caractéristique carboxyleFigure 22
19Figure 23
Figure 24
Point commun visible à tous les spectres :
, bande fine versDans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensité (acide carboxylique) élongationForte à moyenne, large
(acide carboxylique) élongation Forteélongation
ForteTableau 5
Remarque :
entre le groupement carbonyle et le groupement carboxyle. e. La double liaison¾ Alcènes
20Figure 25
Figure 26 -1-ène
Figure 27 -méthylbut-2-ène
21Figure 28 -pent-2-ène
Point commun visible à tous les spectres : 1640 entreDans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensitéélongation
moyenne (alcène) élongation moyenne (alcène) déformation moyenneTableau 5
Remarques :
- Sur certains spectres on voit apparaître une bande supplémentaire vers déformation de la liaison C ur àFigure 29 -hex-3-ène
22¾ Cycle aromatique
Figure 30
Figure 31
Dans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensitéélongation
Moyenne
(aromatique) élongationVariables, 3 ou 4 bandes
(aromatique) déformationIntensité et nombre
variables, caractéristique du nombre et de la position des substituants sur le cycleTableau 6
Les bandes caractéristiques des composés aromatiques sont difficiles à identifier car elles se situent dans des zones
proches des bandes des chaînes carbonées saturées. Cependant on peut rapidement les identifier grâce à des bandes
harmoniques (de nombre et de forme variables) entre et car elles sont dans une zone où peu de liaisonsapparaissent. Leur forme et leur nombre donnent des indications sur le nombre de substituants portés par le cycle.
233. Exemples de tables de la littérature
On trouve des tables plus ou moins précises dans la l avec uniquement les informations nécessaires aux élèves.Figure 32 : exemple de table, ste
24Figure 33 : exemple de table (1ère partie), source : Identification Spectrométrique - Silverstein
25III.
1. Pour faire la distinction entre différents groupes caractéristiques
prochesFigure 34 de la 5-hydroxypentan-2-one
) Intensité et formeMoyenne, large
Forte, fine
Tableau 7
Figure 35 pentanoïque
) Intensité et formeMoyenne, large
Forte, fine
Tableau 8
26Dans la littérature :
Liaison Nature de la vibration
) Intensitéquotesdbs_dbs17.pdfusesText_23[PDF] Donc le mot « trois » est un déterminant. 1 Observation et découverte : a Adjectif numéral cardinal : il exprime une quantité. Trois voitures. Un
[PDF] donc pour ses propriétés réfractaires remarquables. PROPRIÉTÉS & USAGES ... Silicate d'alumine présent dans les roches métamorphiques sous forme de cr
[PDF] donc une précision sur le temps. Découvrir les subordonnées circonstancielles temporelles. ? Dans les phrases suivantes
[PDF] donc » n'est pas homophone de « dont ») ne se trouvent pas dans les même ... exercices qui ne les ont pas exercés à réfléchir aux problèmes qu'ils a
[PDF] donne les phrases impératives
[PDF] Donner des conseils avec si
[PDF] Donner des équations paramétriques et cartésiennes des droites passant par A et dirigées parv avec : (a) A(2
[PDF] Donner le groupe d'un verbe. Conjuguer les auxiliaires être et avoir au présent de l'indicatif. Conjuguer les verbes du premier groupe au présent de l
[PDF] Donnez les adverbes qui correspondent à ces adjectifs ensuite donnez la forme correcte des verbes
[PDF] Dont et que difference
[PDF] dont les membres sont le Canada
[PDF] dossier d'exercices ce1
[PDF] Dossier documentaire définition
[PDF] Double top pattern Python