Physique-Chimie · Terminale · Déterminer les composantes d’un système chimique
Propriétés spectrales des substances chimiques et solutions
La lumière signe l’espèce.
En bref
Une espèce chimique n’absorbe pas la lumière n’importe comment : elle prélève des longueurs d’onde précises, qui la signent.
Une espèce chimique n’absorbe pas la lumière n’importe comment : elle prélève des longueurs d’onde précises, qui la signent. Trois spectroscopies exploitent ce fait, chacune sur son domaine.
Les trois, et ce qu’elles font
| Spectroscopie | Ce qu’elle sonde | Ce qu’elle donne |
|---|---|---|
| UV-visible | Les électrons | Elle quantifie : une concentration |
| Infrarouge | Les vibrations des liaisons | Elle reconnaît les groupes caractéristiques |
| RMN du proton | Les noyaux d’hydrogène | Elle reconstruit le squelette |
Elles sont complémentaires : aucune ne remplace les autres.
UV-visible : la loi de Beer-Lambert
Une solution colorée absorbe la couleur complémentaire de celle qu’elle laisse passer : une solution bleue absorbe dans l’orange. On mesure l’absorbance à λ_max, là où la mesure est la plus sensible.
A = ε × ℓ × c
| Symbole | Ce qu’il désigne | Unité |
|---|---|---|
| ε | Coefficient d’absorption molaire, propre à l’espèce et à λ | L·mol⁻¹·cm⁻¹ |
| ℓ | Largeur de la cuve | cm |
| c | Concentration | mol·L⁻¹ |
| A | Absorbance | sans unité |
L’absorbance est proportionnelle à la concentration — mais seulement pour les solutions diluées : au-delà de A ≈ 2, la loi décroche.
Le dosage par étalonnage
- Préparer une gamme de solutions de concentrations connues.
- Régler le spectrophotomètre sur le « blanc » — le solvant seul fixe le zéro.
- Mesurer l’absorbance de chacune à λ_max.
- Tracer la droite d’étalonnage A = f(c), qui doit passer par l’origine.
- Y reporter l’absorbance de la solution inconnue.
Infrarouge : les bandes à connaître
| Liaison | Nombre d’onde | Allure |
|---|---|---|
| O—H d’alcool | vers 3300 cm⁻¹ | Large |
| O—H d’acide carboxylique | 2500 à 3200 cm⁻¹ | Très large |
| C=O | vers 1700 cm⁻¹ | Fine et intense |
L’IR ne compte pas les atomes : il dit quelles familles sont présentes. D’où son usage pour suivre une transformation — une bande disparaît, une autre apparaît.
RMN : les trois lectures d’un signal
| Ce qu’on lit | Ce que cela donne |
|---|---|
| Le déplacement chimique δ | L’environnement du groupe |
| La courbe d’intégration | Le nombre d’hydrogènes |
| La multiplicité | Le nombre de voisins : n voisins donnent n+1 pics |
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Que relie la loi de Beer-Lambert ?
2.À quelle longueur d’onde effectue-t-on une mesure d’absorbance ?
3.Une solution bleue absorbe principalement…
4.La droite d’étalonnage A = f(c) doit passer par l’origine.
5.Quelle spectroscopie identifie les groupes caractéristiques d’une molécule ?
6.En RMN du proton, que lit-on sur la courbe d’intégration ?
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