1

TS-Physique-chimie

Partie : Observer Thème : Les ondes

TP n°6 Analyse spectrale

UV-Visible-IR

Compétences.

Caractériser une espèce colorée ;

Exploiter un spectre UV-visible ;

Exploiter un spectre IR pour déterminer les groupes caractéristiques organiques.

1ère partie : spectroscopie UV-visible.

1. Spectre d’absorption d’une solution colorée.

La couleur d’une solution résulte de la superposition de toutes les radiations non

absorbées par cette solution. Le spectre d’absorption présente une bande noire

correspondant aux radiations absorbées : on parle de spectre de bandes.

Les couleurs absorbées et non absorbées sont complémentaires.

Couleurs complémentaires : ce sont les couleurs dont l’association donne le blanc

(voir fiche n°1, partie A).

2. Utilisation d’un biprisme.

Expérience réalisée par le professeur :

Lentille convergente Biprisme Solution colorée Ecran

Lumière blanche Bande noire d’absorption

(Cette expérience peut-être réalisée sur rétroprojecteur).

Remplir le tableau :

Solution Cu2+

+ SO42-

2K+ + CrO4

2- K

+ + MnO4

-

Couleur de la solution Couleur absorbée

3. Utilisation du Spectroscope USB.

Expériences réalisées par le professeur :

Lumière blanche Solution colorée Diode à fibre optique Spectro USB Ordinateur

Visualiser les spectres de transmission des solutions précédentes et comparer aux

résultats du tableau ci-dessus.

2

4. Utilisation d’un spectrophotomètre.

Un spectrophotomètre permet de mesurer l’absorbance A d’une solution colorée,

c’est-à-dire la proportion de lumière absorbée par cette solution. L’absorbance

dépend du rapport It / I0 (I0 : intensité de lumière incidente et It : intensité de lumière

transmise).

I0 It

On se propose de tracer le spectre d’absorption d’une solution de permanganate de

potassium.

Après démonstration du professeur, ces mesures seront réalisées à tour de rôle par

chaque binôme. On procédera ainsi : faire varier de 400 à 800 nm par intervalles de

20 nm. Pour chaque , faire le blanc avec de l’eau distillée puis introduire la cuve

contenant la solution étudiée.

Veiller cependant à respecter les consignes suivantes :

- Ne pas laisser de gouttelettes sur les parois de la cuve (l’essuyer avant chaque mesure) ;

- Refaire le blanc (A = 0) avant chaque mesure, donc pour chaque longueur d’onde

Consigner les résultats dans un tableau du type :

(nm) 400 420 440 800

A

Tracer la courbe représentant l’absorbance en fonction de la longueur d’onde ; soit

A = f( sur le quadrillage ci-dessous. Déterminer max correspondant au maximum

d’absorption. En déduire la couleur absorbée et comparer aux résultats précédents.

Interpréter alors la couleur de la solution.

3

2ème Partie : spectroscopie infrarouge.

1. Exploitation de spectres IR.

Les composés organiques absorbent des radiations dans le domaine de l’UV-visible

mais aussi dans le domaine de l’infrarouge. Le spectre obtenu permet d’identifier les

groupes caractéristiques présents dans les molécules de ces composés.

Dans un spectre IR, en ordonnée figure la transmittance (en %) ou intensité

lumineuse transmise par l’échantillon analysé ; en abscisse est porté le nombre

d’ondes , inverse de la longueur d’onde ( = 1/), exprimé généralement en cm-1.

Les radiations IR exploitées en chimie organique s’étendent de 600 à 4000 cm-1.

Un spectre IR renseigne sur la nature des liaisons présentes dans une molécule. La

bande d’absorption associée à une liaison donnée correspond à un domaine de

nombre d’ondes bien défini (voir fiche n°1, partie B).

2. Analyse de quelques spectres.

On considère les composés suivants, ainsi que leurs formules semi-développées :

Pentan-1-ol CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-OH

Pentan-3-one CH3-CH2-C-CH2-CH3

O

Pentane CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

Pentanal CH3-CH2-CH2-CH2-C-H O

Acide pentanoïque CH3-CH2-CH2-CH2-C-OH O

Pentanoate d’éthyle CH3-CH2-CH2-CH2-C-O-CH2-CH3 O

Pent-1-ène CH2=CH-CH2-CH2-CH3

Pentan-1-amine CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-NH2

Pentanamide CH3-CH2-CH2-CH2-C-NH2 O

Attribuer chacun des spectres (A, B, C, D, E, F, G, H, I) de la fiche n°2, aux composés

ci-dessus. Pour cela, il faut retrouver dans le spectre de chaque composé les bandes

d’absorption relatives aux principales liaisons.

4

5