Analyse spectrale - les connaissances de base

Analyse spectrale - les connaissances de base

Avant de vous pencher sur les cours plus spécifiques, commencez par revoir les bases sur l'analyse spectrale grâce à cette fiche de révision proposée par notre professeur de physique-chimie, M. Rachini. Retrouvez toutes les définitions,...

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Avant de vous pencher sur les cours plus spécifiques, commencez par revoir les bases sur l'analyse spectrale grâce à cette fiche de révision proposée par notre professeur de physique-chimie, M. Rachini. Retrouvez toutes les définitions, propriétés propres à l'analyse spectrale, explicitées par notre prof.

 

Exclu digiSchool ! M. Rachini vous propose également une version vidéo de son cours !

I - Absorption d'énergie

Un atome ne peut absorber une énergie lumineuse que si l'énergie du photon en question permet une transition d'un niveau d'énergie E n à un niveau supérieur E p.
L'énergie d'absorption est donnée par :
?E = E p - E n = h? Equation (1)
Donc, l'énergie E (en Joules) d'un photon est liée à la fréquence ? du rayonnement lumineux par l'expression suivante :
E = h? = h Equation (2)
Avec, ? = la fréquence du rayonnement en Hz, c = la célérité de la lumière dans le vide en m/s, ? = la longueur d'onde du rayonnement en m et h = constante de Planck = 6,63.10 -34 J.s.
Ce transfert d'énergie s'applique à toutes les ondes électromagnétiques (Rayons Gamma, UV-visible...) et peut également s'étendre à des particules et des atomes dans certaines conditions.

II - Notion d'absorbance, loi de Beer-lambert et spectre d'absorption

L'absorbance ou densité optique mesure la capacité d'un milieu à absorber la lumière qui le traverse.
L'absorption de lumière par une substance en solution, notée Absorbance A, augmente proportionnellement avec la concentration de cette substance, suivant la loi de Beer-Lambert :
A = K.C Equation (3)
Avec A = Absorbance sans unité, C = Concentration de la substance en mol.L -1 et K = Constante de proportionnalité en mol -1.L
Les spectres représentants l'absorbance d'une substance en fonction de la longueur d'onde du rayonnement sont appelés les spectres d'absorption.

III - Familles, groupes caractéristiques et fonctions chimiques

1 - Les fonctions chimiques

Les composés organiques sont classés par famille en fonction de leurs propriétés chimiques. Ce classement trouve son origine dans une analogie de structure chimique. Les molécules d'une même famille possèdent le même groupe caractéristique.
Un groupe caractéristique est un atome ou un groupe d'atomes qui caractérise la famille. Les principaux groupes caractéristiques sont les alcools, les amines, les carbonyles, les carboxyles, les amides et les éther-oxydes.

2 - Les alcools

On appelle alcool tout composé dans lequel un groupe caractéristique hydroxyle OH est présent, lié à un atome de carbone ne formant que des liaisons covalentes simples.
La forme générale d'un alcool peut être représentée par : R-OH
Avec R = chaîne carbonée.
Le nom de l'alcool est composé de l'alcane correspondant suivi du numéro du carbone fonctionnel et suivi du suffixe ol.
Selon la nature du carbone portant le groupement OH, on peut distinguer:
  • Les alcools primaires : le carbone comportant le groupement OH est lié à deux atomes d' H et une chaîne carbonée R. La forme générale est : R-CH2-OH
Exemple : Ethanol (CH 3-CH 2-OH)
  • Les alcools secondaires : le carbone comportant le groupement OH est lié à un atome d'hydrogène et deux chaînes carbonées R et R'. La forme générale est : R-CHOH-R'
Exemple : Propan-2-ol (CH 3 -CHOH- CH 3 )

  • Les alcools tertiaires : le carbone comportant le groupement
OH est lié à trois chaînes carbonées R, R' et R''. La forme générale est :

  • Les phénols : le carbone comportant le groupement OH fait partie d'un cycle benzénique. les phénols sont généralement classés en dehors de la famille des alcools.
  • Les énols : Il s'agit d'une molécule dans laquelle le groupement OH
est attaché sur un carbone d'une double liaison C=C. La forme générale est :
Avec, R1, R2 et R3 sont des chaînes carbonées identiques ou différentes.

Notre professeur M. Rachini vous explique à présent les fonctions chimiques des alcools en analyse spectrale !

3 - Les dérivés carbonylés

L es composés carbonylés sont ceux qui comportent un groupe caractéristique appelé le groupe carbonyle. Le groupe carbonyle comporte un atome de carbone lié doublement à un atome d'oxygène (liaison double) :

1 - Les aldéhydes :

L es aldéhydes sont des composés carbonylés pour lesquels le carbone fonctionnel est lié à un atome d'hydrogène. La forme générale est:
Avec, R est une chaîne carbonée.
Le nom de l'aldéhyde est composé de l'alcane correspondant suivi du suffixe al.
Exemple : Propanal (CH 3-CH 2- CH=O)

2 - Les cétones :

L es cétones sont des composés carbonylés pour lesquels le carbone fonctionnel est lié à deux chaînes carbonés (n'est lié à aucun hydrogène H).
Avec, R et R1 sont des chaînes carbonées identiques ou différentes.
Le nom da la cétone est celui de l'alcane correspondant suivi du numéro du carbone fonctionnel et suivi du suffixe one.
Exemple : Propan-2-one (CH 3 -CO-CH 3 )

4 - Les dérivés carboxylés

Les composés carboxylés sont ceux qui comportent un groupe caractéristique appelé le groupe carboxyle. Le groupe carboxyle comporte un atome de carbone lié doublement à un atome d'oxygène et simplement à un autre atome d'oxygène:

1 - Les acides carboxyliques

Les acides carboxyliques sont des composés carboxylés dont le groupe carboxyle comporte un H lié à l'atome d'oxygène, formant un groupement OH.
L a forme générale d'un acide carboxylique est :
Avec, R est chaîne carbonée.
Le nom de l'acide est celui de l'alcane correspondant précédé du mot « acide » et suivi du suffixe oïque.
Exemple : Acide propanoïque (CH 3-CH 2- COOH)

2 - Les esters

L es esters sont des composés carboxylés contenant des groupes caractéristiques carboxyle qui ne sont pas directement liés à des atomes d'hydrogène.
La forme générale d'un ester est :
Avec, R et R' sont des chaînes carbonées identiques ou différentes.
Pour nommer un ester, on supprime, à partir du nom de l'acide, le mot « acide », on remplace la terminaison oïque par oate et on ajoute « de » suivi du nom de la chaîne carbonée R'.

Nouveau ! Voici une vidéo dédiée aux dérivés carbonylés et carboxylés !

Exemple : Méthanoate de méthyle

5 - Les amines et les amides

Les amines sont des composés chimiques azotés contenant un atome d'azote N. Elles dérivent de l'ammoniac NH 3 dont au minimum un des atomes d'hydrogène est remplacé par une chaîne carbonée.
On peut distinguer :
  • Les amines primaires : un seul atome d'hydrogène de NH 3 est remplacé par une chaîne carbonée. La forme générale est : R-NH 2
Exemple : Ethanamine (CH 3-CH 2-NH 2)
  • L es amines secondaires : deux atomes d'hydrogène de NH 3 est remplacé par deux chaînes carbonées. La forme générale est :
Avec, R et R1 sont des chaînes carbonées identiques ou différentes.
  • L es amines tertiaires : les trois atomes d'hydrogène de NH 3 sont remplacés par trois chaînes carbonées. La forme générale est :
Avec R1 et R2 sont des chaînes carbonées identiques ou différentes.

Les amides sont des composés organiques issus de la réaction
entre un acide carboxylique et une amine. La forme générale est :
Avec R, R' et R'' sont des chaînes carbonées identiques ou différentes.

Notre professeur termine ses explications des connaissances de base en analyse spectrale par l'étude des amines et des amides !

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Les avis sur ce document

Nanaisdu84
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20/20

Très complet, le récapitulatif détaillé des différentes espèces chimiques est super!

par - le 27/02/2017

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