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Physique-Chimie

Chimie

Analyse physique d'un système chimique

Dans cette vidéo, on apprend à identifier une molécule à partir de son spectre infrarouge. Le spectre infrarouge est l'empreinte digitale de la molécule, caractérisée par des pics qui représentent les différentes liaisons présentes dans la molécule. On utilise la formule semi-développée pour nommer les trois molécules données en 3D, en repérant les fonctions qu'elles comportent. Ensuite, on analyse le spectre infrarouge pour déterminer à quelle molécule il appartient en repérant les différentes bandes caractéristiques. Par exemple, la bande large et forte vers 3300 cm-1 caractérise une liaison oxygène-hydrogène, et permet d'écarter deux des trois molécules possibles. On déduit finalement que la molécule analysée est du propanol. Il est important de savoir faire la nomenclature et de se référer aux tables de données pour ce type d'exercice.

Bonjour à tous, c'est Mathilde de studio. Dans cette vidéo, on va caractériser une molécule grâce à son spectre infrarouge. Alors on cherche dans cet exercice à identifier une molécule à l'aide de son spectre infrarouge. On considère les trois molécules suivantes, qui sont données en représentation 3D avec les atomes étant des boules reliées par des bâtonnets. Le spectre infrarouge étudié est celui représenté ci-dessous. Alors si c'est la première fois que vous le rencontrez, c'est quoi un spectre infrarouge? Eh bien c'est un peu l'empreinte digitale d'une molécule, c'est-à-dire que chaque pic va caractériser une liaison présente dans la molécule de départ. Donc à partir de ça, on va essayer de jouer le détective, de trouver des indices qui vont nous permettre de trouver le coupable. Alors ça représente la transmittance, qui est l'inverse de l'absorbance, et enfin plutôt l'opposé, et puis en fonction du nombre d'ondes. Alors c'est-à-dire que les liaisons entre les atomes vont vibrer à certaines fréquences, et à partir de là, ça va se caractériser par une absorption de certains rayonnements qui sont représentés par les différents pics. Alors tout d'abord, première question, nommer les trois molécules de la première figure. Donc ici c'est un peu difficile de les nommer directement comme ça, je vous conseille de passer par la formule semi-développée, on a beaucoup plus d'aise à manipuler. Donc la première, on a donc trois carbones qui s'enchaînent avec les hydrogènes qui leur sont reliés pour compléter l'octet, et puis au final, quand c'est en rouge ici, c'est un atome d'oxygène, donc un OH à la fin. Alors c'est quoi l'étape? C'est tout d'abord de repérer les fonctions que comporte la molécule. Donc ici, il y a bien sûr un groupe hydroxyle de la fonction alcool, et il n'y a que ça, donc c'est un alcool, et puis à partir de là, on numérote la chaîne carbonée, donc ça a une assiste de nomenclature au départ, on numérote la chaîne carbonée afin que la fonction principale, ici il n'y en a qu'une, soit au tout début de la chaîne. Donc 1, 2, 3, ok, on a trois carbones. Trois carbones, on sait que le préfixe qui est relié à trois carbones, c'est propane, c'est le propane pour la chaîne carbonée à trois, donc on a juste à rajouter le suffixe ol qui vient de la fonction alcool, c'est donc du propanol. Ok, pour la deuxième, ici, il ne se voit pas forcément très bien, mais on en déduit du fait du sol oxygène que c'est une liaison double entre le carbone et l'oxygène, et donc ici, on remarque un groupe, le groupement carbonyl qui fait plus précisément ici partie de la famille des aldéides. Et on a combien de carbone dans la chaîne carbonée? On en a deux. Donc c'est de l'éthanal, bien sûr, vu que c'est un aldéide. Ok, la troisième, on a une liaison double avec l'atome d'oxygène ici, et une liaison simple pour l'oxygène là, accroché à son hydrogène. Donc c'est un acide, ici c'est l'acide le plus simple que l'on puisse créer, d'ailleurs j'ai oublié l'hydrogène juste ici au carbone, donc c'est l'acide ici métanoïde vu qu'il n'y a qu'un seul carbone dans la chaîne carbonée. Très bien, maintenant on passe à l'analyse en elle-même. Parmi ces trois molécules, à laquelle appartient le spectre infrarouge étudié? Alors là, il faut se référer, elles n'ont pas été données, elles auraient dû, bien sûr, au bac vous l'aurez forcément, même au TP, etc. Donc il faut se référer aux tables de données, de références, et au fur et à mesure qu'on s'entraîne à repérer les différentes bandes, et bien on les connaît de mieux en mieux. Alors d'abord le spectre présente une bande forte et large vers 3300 cm-1, juste ici. Celle-là vous serez habitué à la repérer, elle est très large, et en fait elle caractérise une liaison oxygène et hydrogène. Donc à partir de là, on a directement l'éthanal qui est invalidé, mais ça peut toujours être l'acide méthanoïque ou le propanol. Il ne présente pas par contre de bande forte vers 1700 cm-1, qui aurait pu caractériser une double liaison CO d'aldéhyde ou d'acide carboxylique. Donc si ça avait été cette molécule-là, et bien bien sûr on aurait vu la double liaison qui serait manifestée dans le spectre ici vers 1700. On aurait eu une forte bande comme ça à peu près. Donc on en déduit que la molécule analysée est le propanol. Voilà c'est une première approche de l'analyse par infrarouge. Donc bien sûr ce qu'il faut retenir c'est que on peut chercher ce qui devrait s'y trouver, par exemple une liaison OH est assez simple à repérer, mais ça marche aussi de dire si ça avait été cette molécule-là, on aurait dû avoir cette liaison caractéristique. À ce moment-là ce n'est pas le cas, donc on pourra en déduire ce qui reste. Voilà, bien savoir aussi faire la nomenclature et puis à partir de là vous êtes prêts pour ce genre d'exercice. Merci beaucoup d'avoir suivi cette vidéo et puis je vous dis à bientôt!

Détermination via spectre IR

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