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1 TS-Physique-chimie Compétences. Partie : bserver Thème : Les ondes TP n 6 Analyse spectrale UV-Visible-IR Caractériser une espèce colorée ; Exploiter un spectre UV-visible ; Exploiter un spectre IR pour déterminer les groupes caractéristiques organiques. 1 ère partie : spectroscopie UV-visible. 1. Spectre d absorption d une solution colorée. La couleur d une solution résulte de la superposition de toutes les radiations non absorbées par cette solution. Le spectre d absorption présente une bande noire correspondant aux radiations absorbées : on parle de spectre de bandes. Les couleurs absorbées et non absorbées sont complémentaires. Couleurs complémentaires : ce sont les couleurs dont l association donne le blanc (voir fiche n 1, partie A). 2. Utilisation d un biprisme. Expérience réalisée par le professeur : Lentille convergente Biprisme Solution colorée Ecran Lumière blanche (Cette expérience peut-être réalisée sur rétroprojecteur). Bande noire d absorption Remplir le tableau : Solution Cu S 4 Couleur de la solution Couleur absorbée 3. Utilisation du Spectroscope USB. Expériences réalisées par le professeur : 2K + + Cr 4 2- K + + Mn 4 - Lumière blanche Solution colorée Diode à fibre optique Spectro USB rdinateur Visualiser les spectres de transmission des solutions précédentes et comparer aux résultats du tableau ci-dessus. 1

2 4. Utilisation d un spectrophotomètre. Un spectrophotomètre permet de mesurer l absorbance A d une solution colorée, c est-à-dire la proportion de lumière absorbée par cette solution. L absorbance dépend du rapport I t / I 0 (I 0 : intensité de lumière incidente et I t : intensité de lumière transmise). I 0 I t n se propose de tracer le spectre d absorption d une solution de permanganate de potassium. Après démonstration du professeur, ces mesures seront réalisées à tour de rôle par chaque binôme. n procédera ainsi : faire varier de 400 à 800 nm par intervalles de 20 nm. Pour chaque, faire le blanc avec de l eau distillée puis introduire la cuve contenant la solution étudiée. Veiller cependant à respecter les consignes suivantes : - Ne pas laisser de gouttelettes sur les parois de la cuve (l essuyer avant chaque mesure) ; - Refaire le blanc (A = 0) avant chaque mesure, donc pour chaque longueur d onde Consigner les résultats dans un tableau du type : (nm) A Tracer la courbe représentant l absorbance en fonction de la longueur d onde ; soit A = f( sur le quadrillage ci-dessous. Déterminer max correspondant au maximum d absorption. En déduire la couleur absorbée et comparer aux résultats précédents. Interpréter alors la couleur de la solution. 2

3 2 ème Partie : spectroscopie infrarouge. 1. Exploitation de spectres IR. Les composés organiques absorbent des radiations dans le domaine de l UV-visible mais aussi dans le domaine de l infrarouge. Le spectre obtenu permet d identifier les groupes caractéristiques présents dans les molécules de ces composés. Dans un spectre IR, en ordonnée figure la transmittance (en %) ou intensité lumineuse transmise par l échantillon analysé ; en abscisse est porté le nombre d ondes, inverse de la longueur d onde ( = 1/), exprimé généralement en cm -1. Les radiations IR exploitées en chimie organique s étendent de 600 à 4000 cm -1. Un spectre IR renseigne sur la nature des liaisons présentes dans une molécule. La bande d absorption associée à une liaison donnée correspond à un domaine de nombre d ondes bien défini (voir fiche n 1, partie B). 2. Analyse de quelques spectres. n considère les composés suivants, ainsi que leurs formules semi-développées : Pentan-1-ol CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -H Pentan-3-one CH 3 -CH 2 -C-CH 2 -CH 3 Pentane CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 Pentanal Acide pentanoïque CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C-H CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C-H Pentanoate d éthyle CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C--CH 2 -CH 3 Pent-1-ène CH 2 =CH-CH 2 -CH 2 -CH 3 Pentan-1-amine CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 Pentanamide CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C-NH 2 Attribuer chacun des spectres (A, B, C, D, E, F, G, H, I) de la fiche n 2, aux composés ci-dessus. Pour cela, il faut retrouver dans le spectre de chaque composé les bandes d absorption relatives aux principales liaisons. 3

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