Spectroscopie infra-rouge, introduction Lorsqu’une espèce chimique est colorée… … On dit d’abord qu’elle absorbe des radiations du domaine visible. … On dit aussi que l’énergie de la radiation absorbée est utilisée pour réaliser des transitions entre des niveaux d’énergie électronique. En classe de 1ère S, nous avons souvent remarqué que les différences d’énergie entre niveaux étaient souvent au moins de quelques eV…. … Ce qui correspond à des radiations visibles ou UV. Mais si l’on irradie un échantillon de matière avec un radiation IR (beaucoup moins énergétique), va-t-on constater des absorptions d’énergie ? Un dispositif adapté existe et les absorptions sont présentées sous la forme d’un spectre… … Avec quelques variantes toutefois si l’on s’attend à un graphe A = f(l) :

Ça fait vibrer les liaisons de la molécule !! « transmittance » : Une grandeur relative, sans unité assez simple à comprendre… (là ou T chute, c’est que le rayonnement est absorbé…) c’est 1 𝜆 « s » : en cm-1 Le « nombre d’onde » Il y a bien des absorptions, alors que se passe-t-il en termes d’interactions radiation/matière ??? Ça fait vibrer les liaisons de la molécule !! (discussion : analogie ressort et modèle en niveau d’énergie vibrationnels… résonance)

Les différentes catégories de vibrations possibles dans une molécule : Résonance : La radiation est absorbée si sa fréquence est adaptée, en accord, à peu près égale à la fréquence propre du système mis en vibration. Les différentes catégories de vibrations possibles dans une molécule : - Allongement (stretching) : la liaison s’étire et se comprime sous l’effet de la radiation absorbée (analogie ressort évidente). - Déformation : les liaisons vibrent les unes par rapport aux autres, modifiant les angles, déformant la molécule, toujours sous l’effet de la radiation absorbée. (twisting, rocking, wagging, scissoring)

Questions pour voir : - Pourquoi la fréquence de vibration (ainsi que le nombre d’onde) d’une liaison C=O est elle supérieure à celle d’une simple liaison C-O ? - Pourquoi la fréquence de vibration (ainsi que le nombre d’onde) une liaison C-H est elle supérieure à celle d’une simple liaison C-O ? - Pourquoi la fréquence de vibration (ainsi que le nombre d’onde) de déformation du plan d’un cycle benzénique est elle supérieure à celle de la déformation d’un groupe méthyle ?

A connaitre !! Quelques exemples et discussions : Vibration d’allongement C-O Vibration d’allongement de la liaison O-H d’un alcool (lié) Vibration d’allongement (stretching) de liaisons C-H Vibrations de déformations des groupes CH2 et CH3

Les limites de la technique nous apparaissent plus clairement… Discussions… Les limites de la technique nous apparaissent plus clairement…

Acide benzoïque Déformation du plan du cycle benzénique monosubstitué Stretching C=O Stretching O-H acide carboxylique Stretching C=O

A propos du signal correspondant à la vibration d’allongement d’une liaison C=O : cétone : Ester :

A RETENIR !! Vibration d’allongement de la double liaison C=O Donc, signal fort aux alentours de 1700 cm-1 : A RETENIR !! Aldéhyde : (2-méthylpropanal) Stretching C-H chaine Stretching C-H du Caldéhyde Stretching C=O Déformations diverses…

Les liaisons C-H : Ethylène pentane s < 3000 cm-1 s > 3000 cm-1 benzène s > 3000 cm-1 Déformation du plan du cycle

Et le polypyrrole, alors ? Ou (forme quinoïde) : (passage d’une forme à l’autre en délocalisant des électrons ?) Quels signaux sont attendus ? N-H, Cinsat-H, C=C (peut être affaiblie), C-N (peut être renforcée)… - Vibrations d’allongements : - Déformations : Plans des cycles, torsions entre cycles, déformation diverses autour des liaisons N-H ou C-H…