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Spectroscopie IR. Les techniques spectroscopiques permettent de sonder la matière par différentes méthodes pour en déduire des informations sur la structure.

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1 Spectroscopie IR

2 Les techniques spectroscopiques permettent de sonder la matière par différentes méthodes pour en déduire des informations sur la structure des molécules qui composent cette matière. Une technique spectroscopique à pour principe d'irradier (radiations électromagnétiques) un corps et de voir quelles sont les conséquences de cette radiation sur ce corps. Selon la technique mise en jeu, on pourra déduire des spectres obtenus des informations à caractère structural. Quelques exemples de techniques spectroscopiques : - Vues en TS : spectrophotométrie UV-visible spectroscopie IR spectroscopie RMN - Non vues en TS : spectroscopie Raman spectrométrie de masse spectroscopie de RPE etc…

3 Spectroscopie IR (Infrarouge) Principe (liaisons chimiques) Une liaison covalente correspond à la mise en commun de deux électrons par deux atomes. Ils se retrouvent alors liés au sein dune molécule. Une liaison covalente peut être modélisée par un petit ressort.

4 Les liaisons covalentes peuvent donc vibrer de plusieurs façons différentes, comme un petit ressort. Un peu comme pour les ondes sonores, seuls certains modes de vibrations existent, correspondant à une fréquence bien précise et donc à une énergie bien précise. Spectroscopie IR (Infrarouge) Exemple : modes de vibration du groupe CH 2 : (voir les mouvements avec le logiciel Specamp) Principe (liaisons chimiques)

5 Spectroscopie IR (Infrarouge) Chaque mode de vibration correspond à une fréquence de vibration particulière (et une seule), et donc à une énergie particulière. La valeur de cette fréquence (et donc de lénergie) dépend de la nature des atomes liés et de la liaison en question. Elle est donc caractéristique dune liaison. Principe (liaisons chimiques)

6 Spectroscopie IR (Infrarouge) Principe (obtention dun spectre) On envoie une onde électromagnétique à travers léchantillon à analyser. Si cette onde à une fréquence correspondant à un mode vibration possible dune liaison, alors elle est absorbée. On mesure alors la transmitance T : Une transmitance de 100 % signifie que londe nest pas absorbée. Une transmitance de 0 % signifie absorption totale de londe. De ce fait, les spectres possèdent des bandes dabsorption orientées vers le bas. T

7 Un spectre IR représente la transmitance en fonction du nombre donde σ des radiations envoyées. Le nombre donde à lavantage dêtre à la fois proportionnel à la fréquence et à lénergie de londe envoyée : Spectroscopie IR (Infrarouge) Principe (obtention dun spectre) Rappel : lénergie dune onde électromagnétique (ou du photon associé) : Lunité utilisée en IR pour le nombre donde est le cm -1 (ce nest pas lunité SI)

8 Spectroscopie IR (Infrarouge) Lecture dun spectre Nombre donde (en cm -1 ) Axe orienté vers la droite Transmitance Zone de bandes caractéristiques de certaines liaisons (Facilement exploitable, à laide de tables de données) « Zone dempreinte digitale » (Difficilement exploitable, ou alors en comparaison avec un spectre de référence)

9 Spectroscopie IR (Infrarouge) Lecture dun spectre Spectre IR du 2-chloro-2-méthylpropaneSpectre IR du 2-méthylpropan-2-ol Bande caractérisitique de la liaison C – H Bande caractérisitique de la liaison O – H

10 Spectroscopie IR (Infrarouge) Table de données IR Cette table est loin dêtre complète, vous serez peut-être amenés à en utiliser une autre dans les exercices.

11 Spectroscopie IR (Infrarouge) Mise en évidence de la liaison hydrogène Rappel : La liaison hydrogène est une liaison non covalente, de faible énergie. Cette liaison peut sétablir entre des molécules possédant des atomes très électronégatifs (O et N) et des H liés à ces atomes : Liaison HLiaison covalente Les liaisons H se forment donc entre des molécules possédant des liaisons O – H et/ou N – H.

12 Spectroscopie IR (Infrarouge) Mise en évidence de la liaison hydrogène Sur un spectre IR, la présence de liaisons H se traduit par lapparition dun pic très large et très intense : Spectre du pentan-2-ol en phase gazeuse (absence de liaisons H) Bande fine vers 3600 cm -1 Spectre du pentan-2-ol en phase condensée (présence de liaisons H) Bande large vers 3300 cm -1


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