Chapitre 14 : Techniques Spectroscopiques De Caractérisation

Question 1

Définir la spectroscopie

Answer 1

Question 2

Que peut-on dire des niveaux d’énergie d’une molécule ? Qu’est-ce que ΔE ? Qu’est-ce qu’une transition électronique ?

Answer 2

Question 3

Comment sont réellement décomposés les niveaux d’énergie ? Comment exprime-t-on alors l’énergie d’une molécule ?

Answer 3

E = ΣE_chaque

e v r t

Question 4

Exprimer la nature des photons, le domaine spectral d’étude et la nature de la transition lorsqu’on effectue :
- une spectroscopie UV-visible
- une spectroscopie infrarouge
- une spectroscopie RMN
?

Answer 4

Question 5

Qu’est-ce qu’un spectre d’absorption ? Comment l’obtient-on (idée générale puis concrètement) ?

Answer 5

Question 6

Définir la transmittance et l’absorbance

Answer 6

Question 7

Quelle courbe trace-t-on en spectroscopie UV-visible ? En spectroscopie infrarouge ?

Answer 7

Question 8

Quel est l’effet de l’absorption d’un photon du domaine UV-visible par une molécule ?

Answer 8

Question 9

Pourquoi observe-t-on des bandes larges en spectroscopie UV-visible ?

Answer 9

Question 10

Définir un chromophore

Answer 10

Question 11

Qu’est-ce que l’effet bathochrome ? Comment l’appelle-t-on également ?

Answer 11

On l’appelle également red shift

Question 12

Expliquer l’effet bathochrome

Answer 12

ΔE = h.c/λ, or si on a plus de formes mésomères, ΔE diminue donc λ augmente

Question 13

Expliquer le fonctionnement des indicateurs colorés de pH

Answer 13

Question 14

Qu’est-ce que la loi de Beer-Lambert ? A quelle condition peut-on l’appliquer ?

Answer 14

Question 15

A quoi correspond la spectroscopie infra rouge ?

Answer 15

Question 16

Qu’est-ce que le modèle de l’oscillateur harmonique pour une molécule diatomique ?

Answer 16

Question 17

Qu’est-ce que la loi de Hooke ?

Answer 17

On remplace en fait le ressort lié aux deux masses mA et mB par un ressort lié uniquement à la masse μ

Logique : √(k/μ) est la pulsation

Question 18

A quel nombre d’onde correspond une liaison C≡C ?

Answer 18

σ = 2200 cm-1

Question 19

Comment influent la masse des atomes d’une liaison et la force de cette liaison sur le nombre d’onde associé ? Justif

Answer 19

D’après la loi de Hooke

Question 20

Quelles sont les deux zones que l’on distingue sur un spectre infrarouge ?

Answer 20

Question 21

Donner les ordres de grandeurs de σ pour les liaisons suivantes :
- C—H
- O—H (alcool)
- N—H
- O—H (acide carboxylique)
- C=O
- C=C

Answer 21

Question 22

Comment évolue σ pour une liaison C=O lorsqu’elle est conjuguée avec une liaison C=C ?
Justif

Answer 22

La mésomérie rend la liaison «moins double», donc moins forte, donc k diminue, donc σ diminue d’après la loi de Hooke

Question 23

Comment est modifié le spectre infra-rouge pour une liaison O—H lorsque des liaisons hydrogènes se forment en solution ?
Justif

Answer 23

La liaison hydrogène est un partage des électrons, la liaison O—H est donc moins forte, donc k diminue et σ diminue d’après la loi de Hooke.

On observe plus de «types» de liaisons, on a donc une bande large

Question 24

Quel est le risque avec le solvant en RMN comme le résout-on ?

Answer 24

Question 25

Quel est le champ réellement ressenti par un H, comment est modifié la fréquence de résonance ?

Answer 25

Il ressent un champ B0×(1 - σ), avec 0 ≤ σ ≤ 1 appelée «constante de blindage»

Alors, il résonne à la fréquence ν0×(1 - σ)

“En gros, plus le champ ressenti est faible, plus la fréquence de résonance est faible : un champ plus fort fait résonner à une fréquence plus forte”

Question 26

Qu’indique le nombre de signaux sur le spectre de RMN ?

Answer 26

Ça indique le nombre de groupes de H équivalents

Question 27

Qu’est-ce que le déplacement chimique ?

Answer 27

Question 28

Quel est le lien entre blindage et déplacement chimique ?

Answer 28

Question 29

En quoi le RMN et l’IR sont-ils complémentaires ?

Answer 29

L’IR permet de déterminer quelles sont les molécules présentes et comment sont les liaisons, le RMN permet de déterminer combien on a de H et comment ils sont placés

Question 30

A quoi est lié la constante de blindage σ ?

Answer 30

Elle est liée à l’environnement autour du H : deux H qui ont à peu près le même environnement vont avoir à peu près la même σ, et donc les signaux vont être proches sur le RMN

Question 31

Quel est le lien entre le déplacement chimique δ, la présence d’électron, et le ressenti de B# ?

Answer 31

Question 32

Si un H est lié à un atome électronégatif, comment varie le déplacement chimique δ et pourquoi ?

Answer 32

Plus χ est grand, moins le H a d’électrons proches de lui et donc plus δ est grand

Question 33

Comment est le déplacement chimique δ lorsque le H est lié à un C qui forme des liaisons multiples ?

Answer 33

Plus les liaisons sont multiples, plus δ augmente

Question 34

Comment identifier facilement un H d’une liaison —OH, —NH2 ou —COOH en RMN ?
Justif

Answer 34

Question 35

Quel est l’ordre de grandeur de δ pour un H intervenant dans un groupement :

• aldéhydique
• aromatique

Answer 35

• aldéhydique : 9 → 10
• aromatique : 6 → 8

Question 36

Quelle est l’information donnée par l’aire sous la courbe d’un spectre de RMN ?

Answer 36

Question 37

Qu’est-ce qu’un multiplet, à quoi est-il dû ?

Answer 37

Question 38

Qu’est-ce qu’un couplage entre deux atome d’hydrogène, quelle est sa conséquence ?

Answer 38

Plusieurs H proches «couplent» et forment alors un multiplet

Question 39

Qu’est-ce que la constante de couplage ?

Answer 39

Question 40

Comment déterminer la valeur d’une constante de couplage ?

Answer 40

Question 41

Quelle est la dernière liaison à étudier en RMN ?

Answer 41

N—H ou O—H, qui sont aléatoires

Question 42

Comment apparaît le signal d’un groupe de protons en interaction avec p H équivalents ?

Answer 42

Question 43

Comment apparaît le signal d’un groupe de H qui est couplé avec q H équivalents et p autres H équivalents ?

Answer 43

Question 44

Qu’appelle-t-on massif non résolu ?

Answer 44

Question 45

Comment écrit-on la constante de couplage en fonction du nombre de liaisons entre les deux H ?

Answer 45

Question 46

Quels sont les cas où le couplage entre deux atomes à 4 liaisons d’écart effectuent quand même un couplage ? Que vaut à peu près la constante de couplage alors ?

Answer 46

Question 47

Si on cherche à attribuer chaque signal à un H, et justifier les couplages, comment faire ?

Answer 47

Question 48

Définir le nombre d’insaturation et donner sa formule

Answer 48

n(C) + 1 et ensuite, (n1, n2, n3) = (-1, 0, 1) : -n1/2 + n3/2,

Avec n1 les atomes monovalents etc…

n2 n’intervient pas car il met un électron de chaque côté donc fait juste partie de la chaîne sans rien changer

Question 49

Donner la méthode à suivre lorsqu’on nous demande de remonter à une molécule, disposant des spectres UV-visible (facultatif), IR, RMN

Answer 49

Question 50

Comment appelle-t-on un groupement d’atomes qui possède des liaisons conjuguées ?

Answer 50

Un groupement chromophore

Question 51

Comment s’appelle l’effet de décalage vers l’UV par le rouge du λmax d’absorption lorsqu’il y a des double liaisons conjuguées ?

Answer 51

L’effet bathochrome