Spectroscopie

En clair. UV-Vis, IR, RMN.

Ce qu'on te demande au bac (Spé Physique-Chimie) : maîtriser le vocabulaire de « Spectroscopie », savoir refaire les raisonnements du cours et les réutiliser sur un sujet ou un document nouveau.

Conseil de révision. Lis d'abord cet encadré, puis fais le quiz : si tu bloques, reprends la partie du cours correspondante.

1. Principe général

La spectroscopie étudie l'interaction entre la matière et le rayonnement électromagnétique pour identifier ou doser des espèces. Chaque type de spectroscopie sonde un domaine d'énergie particulier.

2. Spectroscopie UV-visible

Loi de Beer-Lambert

$A = \varepsilon \cdot \ell \cdot c$

• $A$ : absorbance (sans unité).
• $\varepsilon$ : coefficient molaire (L·mol⁻¹·cm⁻¹).
• $\ell$ : épaisseur traversée (cm).
• $c$ : concentration (mol/L).

Validité : solution diluée, lumière monochromatique, pas d'agrégation.

Applications

Dosage de colorants, suivi cinétique, identification.

3. Spectroscopie infrarouge (IR)

Les liaisons chimiques vibrent à des fréquences caractéristiques (élongation, déformation). On note les nombres d'onde $\tilde\nu$ (cm⁻¹).

Utilité : identifier les groupes caractéristiques.

4. Spectroscopie RMN du proton (¹H)

Sondage des protons dans un champ magnétique intense. Trois informations :

1. Déplacement chimique $\delta$ (en ppm) : environnement chimique.
2. Multiplicité (règle des n+1) : nombre de voisins (singulet, doublet, triplet, quadruplet…).
3. Intégration : aire ∝ nombre de protons équivalents.

Quelques valeurs : –CH₃ alcane ≈ 0,9 ppm ; –CH adjacent à O : 3,5 ppm ; H aromatique : 7 ppm ; –CHO : 9,8 ppm.

5. Spectres de raies atomiques

L'atome excité émet des photons d'énergies discrètes : $\Delta E = hc/\lambda$. Chaque élément a sa signature (raies). C'est le principe de l'analyse spectrale du Soleil, des étoiles (raies de Fraunhofer).

6. Démarche d'identification d'une molécule

1. Masse molaire (spectrométrie de masse).
2. IR → groupes fonctionnels.
3. RMN ¹H → squelette carboné.
4. Vérification par RMN ¹³C ou cristallographie.

À retenir

• $A = \varepsilon \ell c$ (Beer-Lambert).
• IR : C=O ≈ 1 700, O–H large vers 3 400.
• RMN : déplacement + multiplicité + intégration.