Spectroscopie IR et identification de groupes caractéristiques

Cette partie se concentre sur la spectroscopie infrarouge (IR) et son utilisation pour identifier les groupes caractéristiques des molécules. Les spectres IR présentent la transmittance en fonction du nombre d'onde, généralement exprimé en cm⁻¹.

Highlight: Les spectres IR renseignent sur la nature des liaisons présentes dans une molécule, permettant d'identifier ses groupes caractéristiques.

Pour analyser un spectre IR, il faut :

1. Repérer les liaisons en comparant le spectre obtenu à des tableaux de référence
2. Rechercher les groupes caractéristiques possédant ces liaisons
3. Vérifier la présence de toutes les bandes caractéristiques des groupes reconnus
4. Utiliser les valeurs précises des nombres d'onde et les caractéristiques des bandes (large/fine, forte/moyenne/faible) pour départager les possibilités

La spectroscopie IR complète ainsi les informations obtenues par d'autres méthodes physiques d'analyse, offrant une vision plus complète de la structure moléculaire des composés étudiés.

Méthodes physiques d'analyse des systèmes chimiques

Ce chapitre présente les principales méthodes physiques d'analyse utilisées en chimie pour déterminer la concentration d'espèces en solution. Il aborde notamment la conductimétrie basée sur la loi de Kohlrausch et la spectrophotométrie utilisant la loi de Beer-Lambert. Ces techniques permettent de réaliser des dosages par étalonnage de manière non destructive, sans mettre en jeu de réaction chimique.

Définition: Un dosage consiste à déterminer la concentration d'une espèce en solution.

La conductimétrie mesure la capacité d'une solution à conduire le courant électrique. Pour les solutions ioniques diluées, la conductivité est proportionnelle à la concentration selon la loi de Kohlrausch.

Formule: σ = Σλi × ci, où σ est la conductivité, λi la conductivité molaire ionique et ci la concentration.

La spectrophotométrie mesure l'absorbance d'une solution, qui est proportionnelle à sa concentration selon la loi de Beer-Lambert pour des concentrations faibles.

Formule: A = ε × l × c, où A est l'absorbance, ε le coefficient d'absorption molaire, l la longueur de la cuve et c la concentration.

Détermination d'une quantité de gaz

Cette section traite de l'utilisation de l'équation d'état des gaz parfaits pour déterminer des quantités de gaz. L'équation PV = nRT relie la pression, le volume, la quantité de matière et la température d'un gaz considéré comme parfait.

Définition: Un gaz parfait est un modèle où les dimensions des entités sont négligeables et leurs interactions nulles.

L'équation des gaz parfaits permet de calculer le volume molaire Vm = RT/P, qui est identique pour tous les gaz dans les mêmes conditions de température et de pression.

Formule: Vm = RT/P, où R est la constante des gaz parfaits (8,314 J⋅mol⁻¹⋅K⁻¹)

La spectroscopie est également abordée, notamment la spectroscopie UV-visible qui étudie l'absorption de rayonnements électromagnétiques par les espèces chimiques dans la gamme 200-800 nm.

Vocabulaire: L'absorbance A = -log(I/I₀) caractérise l'absorption d'une espèce, où I est l'intensité transmise et I₀ l'intensité incidente.