Transcript Chapitre 7 : Spectres UV-Visible et Infrarouge (IR).

Chapitre 6 :
Spectres UV-Visible et
Infrarouge (IR).
1) Spectres UV - Visible
Voir TP : quelle est la composition d’un sirop de menthe ?
I0
I
Une onde électromagnétique de fréquence υo peut être absorbée par les électrons
d’une molécule qui va passer d’un niveau énergétique à un autre.
Rappel :
Atome
Spectre continu de la
lumière blanche
Spectre d’absorption
de raie
Le cortège électronique d’un atome peut absorber
certaines ondes électromagnétiques correspondant
à une fréquence et longueur d’onde précise.
Valeur E en eV
n : niveau d’énergie
5
4
3
2
1
Niveaux des
états excités
Valeur E en eV
n : niveau d’énergie
5
4
3
2
EB = h.nB
EV = h.nV
ER = h.nR
1
Niveaux des
états excités
Les niveaux d’énergie dans l’atome sont quantifiés.
n : niveau d’énergie
Valeur E en eV
5
4
3
Niveaux des
états excités
2
EB = h.nB > DE
1
ER = h.nR < DE
EV = h.nV = DE
Que devient cette énergie absorbée par l’atome ?
Valeur E en eV
n : niveau d’énergie
5
4
3
2
1
Niveaux des
états excités
Que devient cette énergie absorbée par l’atome ?
Valeur E en eV
n : niveau d’énergie
5
4
3
Niveaux des
états excités
2
1
Le photon (ou OEM) est émis dans une direction
quelconque : c’est la diffusion.
D’où :
Atome
Par exemple, pour l’hydrogène, dans le visible, les raies d’absorption
correspondent aux transitions du niveau d’énergie 2 aux niveaux 3, 4, 5.
Valeur E en eV
– 0,54
n : niveau d’énergie
– 0,85
– 1,51
5
4
3
– 3,4
2
– 13,6
1
Niveaux des
états excités
Il se passe en première approximation le même
mécanisme d’absorption et de transition électronique
pour une molécule mais comme les niveaux d’énergie
sont multiples et du fait de facteurs physiques
complexes (couplage des électrons, chocs avec le
solvant ...), les spectres d'absorption moléculaire sont
des spectres de bandes (à l'opposé des spectres de
raies atomiques).
Ces transitions électroniques ont lieu dans le domaine de l’UV-visible
(selon, entre autre, du nombre de double liaison conjuguées ou des
groupes auxochromes).
620 nm
750 nm
400 nm
Rouge
Jaune
Violet
Vert
Bleu
Absorbance (A)
1,260
1,2
465 nm
1
0,8
0,6
0,4
0,2
2
4
6
8
10
12
14,33
14
16
Concentrationmmol/L)
(
580 nm
Orange
530 nm
Mais une molécules peut aussi absorber des ondes
électromagnétiques appartenant à d’autres domaines,
les infrarouges par exemple …
2) Spectres infrarouge (IR)
2.1. Origine du spectre
Mais les liaisons de ces molécules peuvent aussi vibrer
2) Spectres infrarouge (IR)
2.1. Origine du spectre
Mais les liaisons de ces molécules peuvent aussi vibrer si
elles sont excitées par une ondes se situant dans l’IR.
étirement
symétrique
étirement
antisymétrique
Cisaillement
Bascule
Agitation
Torsion
Doc.1 : Mode de vibration d’une molécule d’eau.
A chaque vibration possible correspond une longueur
d‘onde située dans le domaine de infrarouge et qui pourra
être absorbée par la molécule.
Les vibrations des liaisons d’une molécules sont …
Un spectre IR renseigne ainsi sur …
2.2. Présentation d’un spectre
Nombre d’onde (cm–1)
Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone.
2.2. Présentation d’un spectre
Les spectres IR présentent
généralement
:
Nombre d’onde
(cm–1)
2 : Spectre
- EnDoc.
abscisse,
… infrarouge de la propanone.
- En ordonnée, …
Nombre d’onde (cm–1)
Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone.
Le spectre IR s’étend de 500 à 4000 cm-1, ce qui correspond à des
longueurs d’onde dans le vide comprises entre 2,5 et 20 micromètres.
2.3. Bandes d’absorption caractéristiques
Nombre d’onde (cm–1)
Une bande d’absorption est caractérisée par :
-…
-…
-…
A
Pentane
B
Pent-1-ène
C
Pentan-1-ol
On établie donc le tableau 1 :
Nombre d’onde
s (cm–1)
Largeur de la
bande
Intensité d’absorption
O – H en
phase
gazeuse
3500 - 3700
fine
moyenne
O – H en
phase liquide
3200 - 3400
large
forte
N – H en
phase
gazeuse
3300 - 3500
fine
faible
N – H en
phase liquide
3100 - 3300
large
forte
C – H
2800 - 3100
large
moyenne à forte
C = O
1700 - 1800
fine
forte
C = C
1500 - 1700
variable
Moyenne à forte
Type de
liaison
Par exemple :
SOS Vidéo
Entre 4000 et 1300cm-1,
bandes de vibration d’élongation:
caractéristiques des fonctions.
Nombre d’onde (cm–1)
De 600 à 1300 cm-1, il y a …
Entre 1300 et 600cm-1,
bandes de vibration de
déformation: zone
difficile à analyser,
appelée zone des
empreintes digitales.
SOS Vidéo
2.4. Mise en évidence de la liaison hydrogéne
Doc. 3 : Spectres de l’hexanol :
Etat gazeux
Etat liquide
L’association des molécules d’alcools par liaison
hydrogène provoque …