T S / PHYSIQUE-CHIMIE

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1 T S / PHYSIQUE-CHIMIE Spectres UV, visibles, IR - T S - coursdesciences.free.fr Jérémy Tellier THEME Chapitre 6 : Spectres UV, visibles, IR

2 I. Familles de molécules Pensez à reprendre le chapitre de 1ère S concernant les différentes familles de molécules et la nomenclature! (alcanes, alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques) A/ Les alcènes Les alcènes sont des hydrocarbures avec une insaturation (double liaison C=C). Nomenclature : on reprend la nomenclature de l alcane correspondant et on remplace le -ane final par -n-ène avec n le numéro de l atome de carbone porteur de la double liaison.

3 I. Familles de molécules B/ Les amines Les amines sont des molécules présentant un atome d azote dans la molécule organique. Les amines primaires sont les molécules où l atome d azote est lié à 2 atomes d hydrogène et un atome de carbone : Nomenclature : on prend le nom de l alcane correspondant et on remplace la terminaison -ane par n-amine avec n le numéro de l atome de carbone porteur de la fonction amine. butan-2-amine

4 I. Familles de molécules C/ Les amides Les amides sont des molécules présentant un atome de carbone doublement lié à un atome d oxygène et également lié à un atome d azote. Si l atome d azote est lié à deux atomes d hydrogène on parle d amide primaire. Nomenclature : en terminale S, on s intéressera uniquement à la nomenclature des amides primaires. On ajoute simplement amide à la fin du nom. propanamide

5 I. Familles de molécules D/ Les esters Les esters sont des molécules présentant un atome de carbone doublement lié à un atome d oxygène et également lié à un autre atome d oxygène lui-même relié à une chaîne carbonée. Nomenclature : On distingue la chaine carbonée située du côté du C=O (R dans l exemple) où l on remplace la terminaison -e de l alcane correspondant par -oate et l autre chaine carbonée où l on remplace la terminaison -ane de l alcane correspond par -yle puis : propanoate de méthyle

6 A/ Spectroscopie infrarouge (IR) Cette méthode est basée sur l absorption du rayonnement infrarouge par les fonctions organiques du matériau que l on analyse. Les différents groupements vibrent ou se déforment à des fréquences caractéristiques. Pour étudier les spectres IR on introduit le nombre d onde σ en m -1 qui est l inverse de la longueur d onde (σ = 1 / λ). Les spectres IR représentent ensuite la transmittance en fonction du nombre d onde (généralement donné en cm -1 ). Des tables permettent de connaitre les nombres d ondes caractéristiques de certaines fonctions. On étudie généralement les pics situés à plus de 1400 cm -1 car les autres sont plus compliqués à interpréter (sauf C-O vers 1080 cm -1 ).

7 Exemple de spectre IR :

8 Exemple de table IR : F : Forte intensité L : Large M : Moyenne intensité On notera que la spectroscopie IR permet d analyser des matériaux à l état solide, liquide ou gazeux.

9 B/ Spectroscopie ultraviolet-visible (UV-visible) La spectroscopie UV-visible repose sur le fait qu en faisant passer une radiation électromagnétique à travers une solution, celle-ci va absorber de l énergie. L intensité du rayonnement après la traversée sera donc inférieure à l intensité avant la traversée. L absorption est due aux transitions énergétiques des électrons. On définit l absorbance comme le logarithme décimal du rapport I 0 sur I avec I 0 l intensité du rayonnement initial : A = log I 0 I A sans unité

10 Loi de Beer-Lambert Une relation fondamentale pour la spectroscopie UV est la loi de Beer-Lambert qui lie absorbance et concentration. Elle est valable pour des faibles concentrations (< 0,1 mol.l -1 ), c est pourquoi on doit généralement procéder à des dilutions. A = ε x l x C avec ε coefficient d extinction molaire en L.mol -1.cm -1 constant pour une solution donnée l la longueur de la cuve en cm (généralement égale à 1cm pour faciliter les calculs) et C la concentration de la solution en mol.l -1

11 Exemple de spectre UV La concentration étant liée à l absorbance, on peut réaliser à l aide de solutions de concentrations connues une courbe étalon puis à l aide de celle-ci et de l absorbance de la solution de concentration inconnue retrouver la concentration de la solution de départ.