Sciences physiques et chimiques en laboratoire (STL) · Première · Chimie et développement durable
Identifier une espèce : tests, spectroscopies UV-visible et IR
Faire parler la matière.
En bref
Avant de doser une espèce chimique, on l’identifie.
Avant de doser une espèce chimique, on l’identifie. Les analyses physico-chimiques permettent de caractériser des espèces présentes parfois en très faibles concentrations.
Les tests d’identification
Un test est une réaction caractéristique qui donne un signe visible. On compare toujours à un témoin pertinent.
| Ion recherché | Réactif | Observation |
|---|---|---|
| Cl⁻ (chlorure) | nitrate d’argent | précipité blanc qui noircit à la lumière |
| SO₄²⁻ (sulfate) | chlorure de baryum | précipité blanc |
| Cu²⁺ | soude | précipité bleu |
| Fe²⁺ | soude | précipité vert |
| Fe³⁺ | soude | précipité rouille |
Les banques de données (tables de tests, spectres de référence) permettent l’analyse qualitative de nombreux ions.
Les propriétés physiques
La température de changement d’état (fusion, ébullition) et la masse volumique sont des « cartes d’identité » : on compare la valeur mesurée à la valeur tabulée.
L’interaction rayonnement-matière
Une molécule absorbe un rayonnement quand l’énergie des photons correspond à une transition possible :
| Domaine | Longueurs d’onde | Ce qui est excité |
|---|---|---|
| UV-visible | 200 à 800 nm | les électrons (liaisons conjuguées, groupes colorés) |
| Infrarouge (IR) | 2,5 à 25 µm | les vibrations des liaisons |
La spectroscopie UV-visible
Le spectre A = f(λ) présente une bande d’absorption maximale à λmax. Une molécule qui absorbe dans le visible est colorée : elle a la couleur complémentaire de celle absorbée (absorbe le rouge vers 650 nm, paraît bleu-vert). Plus une molécule possède de doubles liaisons conjuguées (alternées), plus elle absorbe à grande longueur d’onde.
La spectroscopie infrarouge
L’axe horizontal est le nombre d’onde σ = 1/λ, en cm⁻¹, décroissant de gauche à droite ; l’axe vertical la transmittance (les bandes pointent vers le bas).
| Liaison | Nombre d’onde (cm⁻¹) | Aspect |
|---|---|---|
| O–H d’un alcool | 3 200 – 3 400 | bande large (liaisons hydrogène) |
| O–H d’un acide carboxylique | 2 500 – 3 200 | bande très large |
| N–H | 3 100 – 3 500 | une ou deux bandes moyennes |
| C–H | 2 850 – 3 100 | bandes fines |
| C=O | 1 650 – 1 750 | bande intense et fine |
| C=C | 1 620 – 1 680 | bande moyenne |
On lit d’abord la zone au-dessus de 1 500 cm⁻¹ : elle identifie les groupes caractéristiques. La zone en dessous (empreinte digitale) sert surtout à comparer avec un spectre de référence.
Exemple
Un spectre montre une bande intense vers 1 710 cm⁻¹ et une bande très large de 2 500 à 3 200 cm⁻¹ : présence de C=O et d’un O–H d’acide, la molécule est un acide carboxylique. Une bande à 1 740 cm⁻¹ sans aucune bande O–H évoque plutôt un ester.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Le nitrate d’argent révèle les ions chlorure par…
2.Avec la soude, les ions Cu²⁺ donnent un précipité…
3.La spectroscopie infrarouge renseigne sur…
4.Une bande intense et fine vers 1 700 cm⁻¹ signale…
5.Une bande large vers 3 300 cm⁻¹ évoque…
6.Une molécule qui absorbe le rouge paraît…
0 / 6 questions
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