Chapitre 6 : Spectres UV-Visible et Infrarouge (IR).

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.

Spectre continu de la lumière blanche Spectre d’absorption de raie 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.

Niveaux des états excités Valeur E en eV n : niveau d’énergie 1 2 3 4 5 Niveaux des états excités

Niveaux des états excités Valeur E en eV n : niveau d’énergie 1 2 3 4 5 Niveaux des états excités EB = h.nB EV = h.nV ER = h.nR

Les niveaux d’énergie dans l’atome sont quantifiés. Valeur E en eV n : niveau d’énergie 1 2 3 4 5 Niveaux des états excités EB = h.nB > DE ER = h.nR < DE EV = h.nV = DE

Que devient cette énergie absorbée par l’atome ? Valeur E en eV n : niveau d’énergie 1 2 3 4 5 Niveaux des états excités

Que devient cette énergie absorbée par l’atome ? Valeur E en eV n : niveau d’énergie 1 2 3 4 5 Niveaux des états excités Le photon (ou OEM) est émis dans une direction quelconque : c’est la diffusion.

D’où : Atome

Niveaux des états excités 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 – 13,6 n : niveau d’énergie – 3,4 1 2 – 1,51 3 – 0,85 4 – 0,54 5 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).

Rouge Orange Jaune Violet Vert Bleu 400 nm 465 nm 530 nm 580 nm 620 nm 750 nm mmol/L) Concentration ( 2 4 6 8 10 12 14 16 Absorbance (A) 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,260 14,33

Mais une molécules peut aussi absorber des ondes électromagnétiques appartenant à d’autres domaines, les infrarouges par exemple …

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

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 antisymétrique 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 …

Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone. 2.2. Présentation d’un spectre Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone. Nombre d’onde (cm–1)

Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone. 2.2. Présentation d’un spectre Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone. Nombre d’onde (cm–1) Les spectres IR présentent généralement : - En abscisse, … - En ordonnée, …

Doc. 2 : Spectre infrarouge de la propanone. Nombre d’onde (cm–1) 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.

Une bande d’absorption est caractérisée par : - … 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

Intensité d’absorption On établie donc le tableau 1 : Type de liaison 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 faible N – H en phase liquide 3100 - 3300 C – H 2800 - 3100 moyenne à forte C = O 1700 - 1800 C = C 1500 - 1700 variable Moyenne à forte

Par exemple : SOS Vidéo

bandes de vibration d’élongation: caractéristiques des fonctions. Nombre d’onde (cm–1) Entre 1300 et 600cm-1, bandes de vibration de déformation: zone difficile à analyser, appelée zone des empreintes digitales. Entre 4000 et 1300cm-1, bandes de vibration d’élongation: caractéristiques des fonctions. De 600 à 1300 cm-1, il y a …

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 …