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Spectres UV-visible et IR Exercice 6 Noms officiels IUPAC et famille chimique 1 La technique utilisée est la spectroscopie IR car les longueurs d'onde

Capacités exigibles :

· Spectroscopie UV, visible

· Spectroscopie IR

Exercice 1 (Spectre d'absorption du rouge Ponceau) Le rouge Ponceau 4R, appelé également rouge cochenille A ou coccine nouvelle est le colorant

alimentaire de code européen E124. Son usage est toujours répandu, notamment en pâtisserie pour la

fabrication des macarons. Très soluble dans l'eau, il peut être dosé en solution aqueuse par

spectrophotométrie.

Comme les autres colorants azoïques (colorants synthétiques produits par diazotation), le rouge Ponceau est

soupçonné depuis les années 1970 d'augmenter les risques d'hyperactivité chez les enfants.

Une étude publiée en 2007 a provoqué une évolution de la législation, même si ses conclusions sont

controversées : depuis le 20 juillet 2010, les fabricants sont tenus d'indiquer au consommateur qu'un tel

colorant " peut avoir des effets indésirables sur l`activité et l'attention chez les enfants ''.

Les industriels et les artisans cherchent d`autres espèces chimiques qui pourraient remplacer ces colorants

azoïques.

Le spectrophotomètre est un appareil de mesure permettant de relever l'absorbance A d'une solution

homogène colorée. Il utilise une source polychromatique permettant de mesurer, pour différentes longueurs

d`onde λ, la valeur de l`absorbance A de la solution étudiée.

L'étude d'une solution de rouge de ponceau permet d'obtenir le spectre d'absorption représenté ci-dessous

1. Le spectrophotomètre utilise une source de lumière polychromatique. Comment appelle-t-on la partie de

cet appareil permettant de sélectionner la longueur d'onde λ qui traverse ensuite la cuve d'échantillon ?

2. Quel élément de cet appareil permet de réaliser la dispersion de la lumière en radiations

monochromatiques ?

3. En utilisant le spectre donné ci-dessus, quelles sont les couleurs absorbées par la solution de rouge de

Ponceau ? Justifier alors la couleur de la solution de ce colorant éclairé en lumière blanche.

4. Pour doser par spectrophotométrie le rouge de Ponceau, on fixe la longueur d'onde d`étude à la valeur

λ = 507 nm, correspondant au maximum d'absorbance. Pourquoi doit-on choisir cette longueur d'onde ?

Exercice 2 (Spectrophotométrie UV, visible d'un complexe du cuivre)

1. Définir la transmittance d'un milieu absorbant et donner la relation liant l'absorbance A à la

transmittance T.

2. Le spectre d'absorption du complexe Cu(NiH

3)42+ est représenté ci-dessous. Comment choisir la

longueur d'onde de travail ? Justifier ce choix.

3. Le diagramme énergétique d'une molécule est très complexe et lors de l'absorption d`un photon, il

peut se produire une transition entre : - niveaux électroniques si l'énergie du photon mis en jeu est de l'ordre de quelques eV

- niveaux vibrationnels si l'énergie du photon mis en jeu est de l`ordre de quelques dixièmes d'eV

- niveaux rotationnels si l'énergie du photon mis en jeu est de l'ordre de quelques millièmes d'eV

Calculer l'énergie du photon mis en jeu à 630 nm et conclure sur la nature des transitions mises en jeu en

spectroscopie UV-Visible. Données : Constante de Planck : h = 6,63×10 -34 J.s Célérité de la lumière : c = 3×108 m.s-1 1 eV = 1,60×10-19 J

Exercice 3 (Spectre IR)

On effectue une spectroscopie d'une molécule organique inconnue de formule brute C5H10O.

1. Quel est le nom et le symbole de la grandeur sur l'axe des abscisses ?

2. Sachant que l'unité de la grandeur sur cet axe est le cm

-1, donner en cm la longueur d'onde λ

correspondante à la valeur la plus élevée visible sur l'axe. Montrer qu'il est alors justifié de parler de

spectroscopie infrarouge.

3. Que signifie une transmittance égale à 100 % ? Et une transmittance égale à 0 % ? En déduire pourquoi

les bandes d'absorption pointent vers le bas.

4. A partir de la formule brute et du spectre IR, définir à quel type de molécule appartient la molécule

étudiée ici. On procèdera par élimination en considérant les familles suivantes : Acide carboxylique - amine - aldéhyde - cétone - alcool

5. Donner la formule semi-développée des trois cétones isomères de formule brute C

5H10O.

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[PDF] Examen Méthodes spectroscopiques 2