Analyse spectrale



L'analyse spectrale permet de connaître la composition d'éléments plus ou moins grands de manière non invasive, c'est-à-dire sans dégrader l'échantillon et sans même le sortir de son milieu.



1. Spectroscopie UV - Visible

 

La spectroscopie UV – Visible étudie le spectre compris entre 200 et 800 nm. L'étude du spectre consiste à repérer les longueurs d'ondes absorbées par l'élément à détecter.



L'absorbance est due à l'excitation des électrons situés sur la couche externe des atomes. Cette excitation est quantifiée, c'est-à-dire que l'électron doit recevoir exactement la quantité d'énergie nécessaire pour changer de couche. Cette énergie est obtenue en absorbant les rayonnements.



Si l'absorbance est dans le domaine du visible, l'élément sera coloré de la couleur opposée à celle absorbée sur le disque chromatique.

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A savoir que plus une molécule comporte de liaisons conjuguées, plus elle sera colorée sur une longueur d'onde haute.

Rappel : liaison conjuguée : C=C-C=C





2. Spectroscopie I R

 

Le spectre infrarouge nous renseigne sur les liaisons entre les différents éléments chimiques.
Il est mesuré en pourcentage de transmission (part des rayonnements qui « passe » à travers l'échantillon) en fonction du nombre d'onde \\(\sigma =\frac{1}{\lambda })\\ 

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La zone des fonctions contient des pics d'absorbance (vers le bas) qui sont caractéristiques des différentes fonctions.
L'association de molécules par liaison hydrogène élargit la bande O-H

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3. Spectroscopie R M N
 
 

La spectroscopie par Résonnance Magnétique Nucléaire (RMN) repose sur les différents niveaux d'énergie des noyaux placés dans un champ magnétique et soumis à des radiofréquences.



En terminale, seule la RMN du procton (H) est étudiée.
L'énergie des protons dépend de leur environnement (liaisons, atomes voisins,...), ce qui permet de déterminer les groupes caractéristiques présents dans la molécule.



Chaque signal est représenté en fonction du déplacement chimique noté \\(\delta (ppm))\\ 



Deux qui ont le même voisinage réagiront au même \\(\delta )\\ , ils sont donc équivalents.



Lorsqu'une molécule contient n protons voisins d'un proton, on peut lire n+1 sur le \\(\delta )\\ correspondant à ce proton par couplage de la raisonnance.



Des protons équivalents ne se couplent pas.



Ex :

\\({CH}_{3}-{CH}_{2}-OH)\\  



Les H du groupe \\({CH}_{3})\\ sont voisins de deux portés par le \\({CH}_{2})\\, il y a donc 3 pics de raisonnance au niveau \\({CH}_{3})\\.



Dans \\({CH}_{3}-CO-O-{CH}_{3})\\ , les atomes H n'ont pas de protons dans leur voisinage, il y aura donc 1 pic .



Dans \\(CL-{CH}_{2}-{CH}_{2}-CL)\\ , les atomes H sont voisins de protons équivalents, donc il n'y a pas de couplage.



Les protons \\(-OH,-{CO}_{2}H,-{NH}_{2} ou -NH)\\ ne se couplent pas non plus.



Il suffit ensuite de lire les tables de correspondance pour déterminer les groupes caractéristiques et déterminer leur position grâce au voisinage détecté par les multiples pics.




4. Quel spectre pour quelle utilisation ?

 

1-  Le spectre RMN indique la structure des chaînes carbonées
2- Le spectre IR indique les groupes présents
3- Le spectre UV visible indique les systèmes conjugués ou les oxydes métalliques

 

 

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deni publié le 06/05/2017

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,;: publié le 29/01/2017

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