Université PARIS-SUD ______ Faculté des Sciences d'Orsay MASTER DE CHIMIE (1 ère année M1) 2011-2012 Unité d’enseignement Chim401 Cours de Spectroscopies optiques Anne Lafosse
Université PARIS-SUD
______
Faculté des Sciences d'Orsay
MASTER DE CHIMIE (1ère année M1)
2011-2012
Unité d’enseignement Chim401
Cours de Spectroscopies optiques
Anne Lafosse
Chap.1 Introduction – GénéralitésIntroduction – Qu’est-ce que la spectroscopie ?La lumière : photon / onde électromagnétiqueLes états des molécules : séparation Born-Oppenheimer & niveaux d’énergieLes différents processus d’interaction matière-rayonnement
Chap.2 Spectroscopie électronique – UV,visible
Spectroscopies optiquesK. Steenkeste & A. Lafosse
([email protected] & [email protected])
Université de Paris Sud-11 Master de Chimie Chim401 (2011-2012)
Chap.2 Spectroscopie électronique – UV,visibleDomaine spectral ; instrumentationDiagramme de Jablonski de molécules polyatomiquesSpectroscopie d’absorption UV-VisibleSpectroscopie de fluorescence/phosphorescence
Chap.3 Spectroscopie de vibration-rotation (IR)& spectroscopie rotationnelle (microondes)
Domaine spectral de l’IR moyen & instrumentation de spectroscopie vibrationnelleSpectroscopie de vibration-rotation Modèle simplifié de la vibration ; groupements fonctionnels Spectroscopie de rotation pure
• J.M. Hollas, Spectroscopie (Dunod, Paris, 1998)• P.W. Atkins, Physical Chemistry (Oxford University Press, Oxford, 1998)• R.M. Silverstein, G.C. Bassler et T.C. Morrill, Identification spectrométrique de composés organiques (DeBoeck & Larcier, Paris, 1998)•F. Rouessac et A. Rouessac, Analyse chimique : Méthodes et techniques instrumentales modernes (Dunod, Paris, 2000)•B. Valeur, Molecular Fluorescence: Principles and Applications, (Wiley, New York, 2002)• C.N.R. Rao, Ultra-violet and Visible Spectroscopy : Chemical Applications
Bibliographie (BU)
• C.N.R. Rao, Ultra-violet and Visible Spectroscopy : Chemical Applications(Butterworths, London, 1967)• J.R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy (Plenum Press, New York 1986)• G. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure : II Infrared and Raman Spectra of Polyatomic Molecules (Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1945)•L.J. Bellamy, The Infra-red Spectra of Complex Molecules (Methuen, London, 1962)•K.P.C. Vollhardt , Traité de Chimie Organique (DeBoeck-Wesmael, Bruxelles, 1990)
I. Introduction – Qu’est-ce que la spectroscopie ?II. La lumière : photon / onde électromagnétique
1. Particule photon & onde électromagnétiqueGrandeurs fondamentales Largeur de raie
2. Le spectre électromagnétiqueIII. Les états des molécules : séparation Born-Oppenheimer & niveaux d’énergie
1. La séparation Born-Oppenheimer2. Niveaux d’énergie de molécules diatomiques et polyatomiques
Etats électroniques, vibrationnels & rotationnels – échelles imbriquéesFacteurs de Boltzmann & Populations relatives
Chapitre 1. Introduction - Généralités
Facteurs de Boltzmann & Populations relatives3. Domaines spectraux et transitions moléculaires associées
IV. Les différents processus d’interaction matière-rayonnement1. Relation de Born-Einstein – Système à deux niveaux2. Moment de transition dipolaire
Types d’interaction lumière / atome ou lumière / moléculeOpérateur de transition dipolaire électrique et moment de transitionRègles de sélection
3. AbsorptionCoefficient d’Einstein B12 La loi de Beer-Lambert
4. Emission spontanéeCoefficient d’ Einstein pour l’émission spontanée A21Durée de vie radiative
1. Introduction: qu’est-ce-que la spectroscopie ?
Interactionmatière - rayonnement
Chap 1 – Introduction – Généralités…
Elastique(Rayleigh)
Inélastique(Raman, Brillouin)
Diffusion Absorption
Photoluminescence
fluorescence phosphorescence
∆∆∆∆∆∆∆∆EEmoléculemolécule= h= hνννννννν EEphotonphoton = h= hνννννννν = hc/= hc/λλλλλλλλ = hc = hc σσσσσσσσh = 6,62.10-34 J.s constante de Planckν : fréquence de l’onde EM (Hz)c = 3.108 m.s-1 vitesse de la lumière λ : longueur d’onde (m, usuellement exprimée en nm)σ = 1 / λ nombre d’onde (cm-1)
Photon - Onde électromagnétique Le spectre électromagnétique
Longueur d’onde
Energie
Niveaux d’énergie d’une molécule Etot = Eel + Evib + Erot
Echelle non respectée!!
Valeur typique
électronique vibrationnel rotationnel
Répartition de populations entre les ≠ états d’une molécule -Loi de Boltzmann
Hypothèse: Equilibre thermique à la température T.Rapport de populations entre
- un état excité (d’énergie E* et de dégénérescence g*)- et l’état fondamental de la molécule (E0, dégénérescence g0)
( )
−−=kT
EE
g
g
N
N 0
00
*exp
** Loi de Boltzmann
A T = 300 K, kT ~ 208 cm-1
Populations relatives de ≠ niveaux vibrationnels (∆Evib ~ 1000 cm-1) d’un même état électronique:
Populations relatives de ≠ niveaux électroniques (∆Eél ~ 40000 cm-1) :
( )K
kT
E
kT
EE
N
N vvv
v
v 300@007,0200
1000expexpexp 00
0
0 =
−=
∆−=
−−= =>
=
>
( )K
kT
E
kT
EE
N
N élee
e
e [email protected],1200
40000expexpexp 8400
0
0 −=>
=
> =
−=
∆−=
−−=
Répartition de populations entre les ≠ états d’une molécule -Loi de Boltzmann (suite)
Populations relatives de ≠ niveaux rotationnels (DErot ~ 30 cm-1) d’un même état vibrationnel (J=4 dans l’AN):
( )
K
kT
EJ
kT
EEJ
N
N rotJJ
J
J
300@
8,7200
30exp9exp
1
12exp
1
12 00
0
0 =
−=
∆−+=
−−+= =>
=
>
0,18 T(N2(liq)) ~ 80 K � kT ~ 55 cm-1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
N(J
) no
rmal
ised
J
Population des niveaux rotationnels de N2 (liq)
T ~ 300 K � kT ~ 208 cm-1
Domaines spectraux et transitions moléculaires
Longueur d’onde
Energie
Les ≠ processus d‘interaction matière-rayonnement
Absorption Emission spontanéeEmission induite
Coefficientsd’Einstein
AbsorptionExcitation
B12
Emission spontanéeDésexcitation
Emission isotrope
Emission induiteDésexcitation
B21 A21
Emission directionnelle
Proba./unité temps[ρ(ν12)B12] = T-1
Proba./unité temps[A21] = T-1 (s-1)
Les différents processus d‘interaction matière -rayonnement
Moment de transition M12
Transition permise : M ≠ 0Transition interdite : M = 0
2
20
12 2ˆ13)4(
2 µπε
πh
=B2
30
34
21 2ˆ13)4(
64 µπε
νπhc
A =
Absorption Emission spontanée
212
2M21 =εµ
rr
....
interdit
+ε+ε+ε+εs
+εεεεt
interdit
permise
permise
T
S
T
S
interdit
Règle de sélection : ∆∆∆∆S = 0
Transition interdite : M = 0
États de spincontaminés
échantillon, concentration [c]( )lλ
λλkeII −= 0
k(λ) : coefficient d’absorptionà la longueur d’onde λ (m-1 or cm-1)
I0λ Iλ
l
I0λIλ
l
Décroissanceexponentielle
Absorption-Loi de Beer-Lambert
A(λ) = εεεε(λλλλ). l .[c])(loglog)(0
λλλ
λ TI
IA −==
0)(
λ
λλI
IT =
Absorbance / Transmittance (sans dimension)
( ) ( )][)log(
1
cek
λελ =
ε(λ) : coefficient d’absorption(d’extinction) molaire (L.mol-1.cm-1 )
( ) ( )xe
x log)log(
1ln =
I. Domaine spectral ; instrumentationII. Diagramme de Jablonski de molécules polyatomiquesIII. Spectroscopie d’absorption UV-Visible
1. Orbitales moléculaires & types des transitions électroniques dansles molécules polyatomiquesOrbitales moléculaires et transitionsRègles de sélectionAllure des bandes d’absorption : principe de Franck-Condon &
contributions vibrationnelles
Chapitre 2. Spectroscopie électronique - UV-visible
contributions vibrationnelles2. Groupement chromophore & conjugaison
Notion de groupement chromophoreEtendue de la conjugaison au sein d’une molécule
3. Effets de solvantTransparence de solvant - Additivité des absorbancesPolarité du solvant
IV. Spectroscopie de fluorescence/phosphorescence1. Invariance du spectre d’émission en fonction de la λ d’excitation2. Déplaccement Stokes & Structure de bande vibrationnelle3. Règle de l’image miroir4. Durées de vie et rendements quantiques5. Applications
3 parties distinctes : la source, le système dispersif, le détecteurIntroduction – instrumentation
Les sourcesLampe à filament de tungstène � émission principale dans le visibleSpectre d’émission de la lampe à arc au deutérium� Émission principale dans l’UV
Spectrophotomètre - type simultané à optique inverse
Spectrophotomètre - type séquentiel à optique normale Diagramme de Jablonski - Processus de désexcitation d’une molécule polyatomique après absorption d’un photon UV
Processus Définition Exemple de transitions
Temps caractéristique
Absorption Excitation S0 + hν0n � Sn ~10-15s
Fluorescence Désexcitation radiative entre états de même spin (i.e. ∆S = 0, transition permise)
S-S ou T-TSn � hνnm + Sm<nTn � hνnm + Tm<n
~10-10 - 10-7 s
Phosphorescence Désexcitation radiative entre états de spin différents (i.e. ∆S≠ 0, transition interdite)
S-T ou T-STn � hνnm + Sm<nSn � hνnm + Tm<n
~10-6 - 1 s
Processus de désexcitation et temps caractéristiques
∆S≠ 0, transition interdite) Sn � hνnm + Tm<n
Conversion interne(IC)
Transition non-radiative entre états de même spin
Sn ~~> Sm<nTn ~~> Tm<n
~10-11 - 10-9 s
Croisement intersystème (ISC)
Transition non-radiative entre états de spins différents
Sn ~~> TnTn ~~> Sn-1
~10-10 - 10-8 s
Relaxation vibrationnelle (IVR)
Transitions collisionnellesnon-radiatives (effet des molécules voisines, principalement du solvant) “à l’intérieur” d’un même état électronique
Sk(v ≥ 1) ~~> Sk(v = 0)Tk(v ≥ 1) ~~> Tk(v = 0)
~10-12 - 10-10 s
Types des transitions électroniques dans les molécules polyatomiques
Orbitales Moléculaires (OM) - Nomenclature Approximation des orbitales localisées (autour d’une liaison ou d’un atome)�orbitale σ (σ*si l’OM est antiliante) : formée à partir de 2 OA s, ou d’une OA s et d’une OA p, ou encore de 2 OA p ayant leurs axes de symétrie colinéaires.La liaison formée est appelée liaison σ.
orbitale ( si l’OM est antiliante) :�orbitale π (π∗ si l’OM est antiliante) :formée à partir de 2 OA p ayant un recouvrement latéral.La liaison résultante est appelée liaison π, elle intervient dans des liaisons doubles ou triples.�orbitale n (non liante) : localisée sur un atome (hétéroatome comme O ou N) et de caractère presque atomique p.
HOMO : Highest Occupied Molecular OrbitalLUMO : Lowest Unoccupied Molecular Orbital
Exemple du formaldéhydeOrdre énergétique des orbitales localisées
En général : n →→→→ ππππ* < ππππ →→→→ ππππ* < n →→→→ σσσσ* < σ σ σ σ →→→→ σ σ σ σ *
Ordre énergétique des transitions électroniques
σ σ σ σ → σσσσ∗∗∗∗ n→ ππππ∗∗∗∗π π π π → ππππ∗∗∗∗n→ ππππ∗∗∗∗
Transitions électroniques de quelques molécules simples
• sur le spin électronique ∆∆∆∆S = 0 S↔S ou T↔T
Règles de sélection
interdite
+ε+ε+ε+εs
+εεεεt
interdite
T
S
T
S
interdite
États de spincontaminés
• sur la symétrie
Molécules polyatomiques
Etat électronique sans excitation vibrationnelle (V = 0)Symétrie vibronique ≡ symétrie électronique
Etat électronique avec excitation vibrationnelle (V ≠ 0)Symétrie vibronique≡ (symétrie électronique) ⊗ (symétrie vibrationnelle)
Principe de Franck-Condon (structure de vibration)
2-03-0
4-05-0
1-0
2-0
3-04-0 0-0
0-01-0
Bande 0-0 = origine de la transition – Observable uniquement si la transition est électroniquement permise.
Exemple : Spectres d’absorption UV (a) du cholest-4èn-3one
(b) du mésityle oxyde
Groupement chromophore
O
CH3
CH3
log επ → π* (bandes K)
CH3
CH3O
λ (nm)300250200 350 400
n → π* (bandes R)CH3 H
Chromophore = énone
O α β
R C C C
β
Données d‘absorption pour des chromophores isolés
Conjugaison - Orbitales moléculaires π π π π et π∗π∗π∗π∗L’énergie de la transition HOMO � LUMO (transition π-π* la moins énergétique) décroît lorsque la conjugaison augmente
éthène butadiène
Longueurs d’onde d’absorption maximale λmax relatives aux transitions les moins énergétiques (π → π*) de l’éthène et de systèmes π conjugués
Conjugaison au sein d’une molécule
Benzène, naphtalène, phénantrène, l’anthracène et naphtacène(bandes B, π → π*)
Spectres d’absorption électronique de composés (phényl)n
Domaines utiles de transparence des solvants dans la région de l’UV proche
Additivité des absorbances
A(λ) = A1(λ) + A2(λ) = l. { ε1(λ) [c1] + ε2(λ) [c2] }
Effet de solvant
La polarité du solvant peut mener à la stabilisation de l’état fondamentalet/ou de l’état excité de la molécule.
Spectres d’absorption de la benzophénone dans le cyclohexane (solvantnon polaire) et dans l’éthanol (solvant polaire)
vers le bleu(E ↑, λ ↓)
vers le rouge(E ↓, λ ↑)
δ+C—Oδ−
� stabilisation
Fluorescence & phosphorescence - Invariance du spectre d’émission en fonction de la longueur d’onde d’excitation
Emission & Principe de Franck-Condon (structure de vibration)
Bande 0-0 = origine de la transition – Observable uniquement si la transition est électroniquement permise.
0-2
0-00-1 0-1
0-2
0-30-0 0-4
Structure de bandes vibrationnelles & déplacement de Stokes
hννννabs ≥ ∆∆∆∆E00 ≥ hννννém
Règle de l’image miroir
Structure vibrationnelle�transition S1 ← S0 permise�transition S1 ← S0 permise
(bande origine 0-0 intense)�états électroniques de
géométries d’équilibre très proches(bande 0-0 la plus intense+ principe de Franck-Condon)
pérylèneDéplacement de Stokes
0
4000000
8000000
300 350 400 450 500 550 600λλλλ (nm)
Inte
nsité
(u.
a.)
0,00E+00
4,00E-01
8,00E-01
1,20E+00
Quinine bisulfate ∆σ =∆σ =∆σ =∆σ = σσσσabs - σσσσfluo
Temps de vie et rendements quantiques
[k] = s-1
krS : constante de vitesse de désexcitation radiative S1� S0 (fluorescence)
kICS : constante de vitesse de conversion interne S1� S0 (non radiatif)
kISCS : constante de vitesse de croisement inter-système S1�T1 (non radiatif)
knrS = kIC
S + kISCS : cste de vitesse globale de désexcitation non radiative de S1
krT : constante de vitesse de désexcitation radiative T1� S0 (phosphorescence)
knrT : constante de vitesse de désexcitation non radiative de T1 � S0
[k] = s-1
Temps de vie et rendements quantiques
Décroissance de la concentration en molécules excitées dans l’état S1
Snr
Sr
Skk
1
+=τ
[ ] [ ]*C)kk(dt
*Cd Snr
Sr +−= [ ] [ ]
τ−=
S0
texp*C*C
[ ] [ ] t
avec durée de vie (s) de l’état S1
Intensité de fluorescence (en nombre dephotons par unités de volume et de temps
[ ]0*C
Snr
Sr
S kk
1τ
+=
Impulsion très courte d’excitation
[ ] [ ]
τ−==
S0
Sr
SrF
texp*Ck*Cki temps
Tnr
Tr
Tkk
1
+=τ
- Temps de vie de l’état S1 10-11 - 10-7 s
- Temps de vie de l’état T1 10-6 - 1 s
- Rendement quantique de fluorescence
Snr
Sr
Skk
1
+=τ
r
SS
SrS
nrSr
Sr
F kkk
kττ=τ=
+=Φ
Rendements quantiques et durées de vie de quelques hydrocarbures aromatiques
Introduction1. Domaine spectral infra-rouge & instrumentation2. Spectroscopie de vibration-rotation des molécules diatomiques
2.1) La vibration d’une molécule diatomiqueApproximation harmonique Oscillateur anharmonique
2.2) La rotation d’une molécule diatomique – Le rotateur rigide2.3) Spectre de rotation-vibration des molécules diatomiques dans l’IR
Les règles de sélection Spectre d’une bande rovibrationnelle3. Spectroscopie de vibration-rotation des molécules polyatomiques
3.1) Modes normaux de vibrations 3.2) Niveaux rotationnels d’une molécule polyatomique3.3) Règles de sélection dans l’infra-rouge3.4) Spectres dans l’infra-rouge
Profil rotationnel d’une bande dans l’infrarouge Bandes de combinaison & couplages entre modes
Chapitre 3. Spectroscopie de vibration-rotation (IR)& spectroscopie rotationnelle (Microondes)
Profil rotationnel d’une bande dans l’infrarouge Bandes de combinaison & couplages entre modes4. Modèle simplifié de la vib. ds molécules organiques ; groupts fonctionnels en spectro. IR
4.1) Loi de Hooke 4.2) Vibration de groupe ; groupements fonctionnels4.3) Analyse d’un spectre IR en chimie organique
Vibrations de squelette & région spectral d’empreinte digitaleSpectre IR types des principales familles de composés organiques
Alcanes – Système modèle de la chaîne organique alkyle saturéeAlcènes & alcyne– fréquences de groupe des liaisons carbone-carbone multiplesAlcool R-OH - fréquences du groupe OH Amines – fréquences de groupe NH2Cétone & aldéhyde – bande intense ν(C=O) Acides carboxyliques R-COOHAmides
5. Spectroscopie de rotation pure5.1) Domaine spectral & instrumentation 5.2) Spectres de rotation pure & règles de sélection5.3) Molécules polyatomiques & détermination des structures
Détection des molécules interstellaires par radioastronomieDétermination de structures à partir des constantes rotationnelles
Sources "Globars"
Montage optique d’un spectromètre à transformée de Fourier
Spectromètres IRTF
Exemple : Spectre d’un film de polystyrène
Séquence d’obtention d’un spectre avec un spectromètre IRFT
H2O
CO2
I/I0
Niveaux d’énergie vibrationnels dans les diatomiques���� Oscillateur harmonique
( ) ( )2e
2 R-Rk2
1xk
2
1xV ==
( )xk
dxxdV
F −=−=Force de rappel
Energie potentielle Eélectronique
v = 6
( )21vhνEv +=
( )
+==2
1vω
hc
EvG e
v
Energie vibrationelle
(cm-1)
(J)
µπω k
ce 2
1= v = 0
v = 1
v = 2
v = 3
v = 4
v = 5
v = 6
µπν k
2
1=
���� Anharmonic oscillator
( ) ( ) ( ) ( ) K−+++−+=3
ee
2
eee 21vω
21vω
21vωvG yx
Le terme vibrationnel devient
ωe (~500-2000 cm-1) >> ωexe (~10-20 cm-1) >> ωeye (~0,01 cm-1) > 0
J2Be(J+1)
J+1
Structure rotationnelle d’une diatomiqueRotateur rigide
M2
M1
CM
R1
R2
v2v1
J
M2
M1
CM
R1
R2
v2v1
J
Termes rotationnels (cm-1) Fv (J) = Erot / hc = Bv J(J+1)
Bv ∼0,1-10 cm-1
Moment d’inertie I = µ R2
22vµR
1
c8π
hB =
Règles de sélection
Le moment dipolaire électrique doit varier pendant le mouvement de vibration associé au mode normal Q
�Molécules homonucléaires diatomiques A2 inactives en IR�Molécules hétéronucléaires diatomiques AB actives en IR
Cas harmonique ∆v = ±1 bande fundamentale
Cas anharmonique ⇒ ∆v = ±2, ±3, … bandes harmoniques
0≠∂∂Q
µ
Cas anharmonique ⇒ ∆v = ±2, ±3, … bandes harmoniques(overtones)
Pour les molécules diatomiquesBranche R (∆J = +1) ∆J = (0), ±1Branche P (∆J = -1)Branche Q (∆J = 0), interdite pour les états électroniques 1Σ(g)
Notation : états vibrationnels inférieur v’’& supérieur v’ du mode vibrationnel n°N
'''
vvN
Spectre de vibration-rotation d’une molécule diatomique
ωe(CO) ~ 2143 cm-1
Branche R Branche Pσ (cm-1)
NO (X2Π)
H2O
Modes normaux de molécules polyatomiques
Tous les mouvements de vibration d’une molécule sont regroupés en 3N-5 ou 3N-6 modes de vibration indépendants, appelés modes normaux, chacun étant associé à une espèce de symétrie du groupe ponctuel de la molécule
Γ(Ψν1)=A1 Γ(Ψν2)=A1 Γ(Ψν3)=B2C2V
H2O
SO2
CH3D: Description de quelques modes normaux
Modes normaux de l’acéthylène C2H2
Stretching νs(CH)
Stretching ν(CC)
IR inactif(3374 cm-1)
Molécule linéaire 3N – 5 = 7 modes
Groupe ponctuel de symétrie D∞h
IR inactif(1974 cm-1)
σg+
σg+
Bending δtrans
Stretching νas(CH)
Bending δcis
IR actif(3287 cm-1)
IR actif(729 cm-1)
IR inactif(612 cm-1)
σu+
πg
πu
Groupe D2h, rotateur asymétrique allongé (Ic ≅ Ib > Ia)Bandes fondamentales
Spectres dans l’infrarouge de l’éthylène gazeux
ν11 (B1u, Tz)Mode normal ν9 (B2u, Ty) ν7 (B3u, Tx)
1011 1
09107
νs(CH2) @2989 cm-1 νas(CH2) @3106 cm-1 wag(CH2) @949 cm-1
δ = 589 cm-1; ν(NN) = 2224 cm-1; ν(NO) = 1285 cm-1.
Bande de combinaison – exemple N2O (N≡N=O) Loi de Hooke – Elongation localisée entre deux atomes…2/1
fc2
1
µπ=ω
( ) kgN
CHA
2723
3 10.533,110.02,6
110.
13
121
121
121 −− =×=+×=µ
( ) meVHzcmf
cCH 37610.088,93029
10.533,1
500
10.32
1
2
1 1312710 ≡≡=≈= −
−πµπω
Liaison C—C C=C C≡C
Fréquence (cm-1) ~1200 ~1650 ~2150
k (N/m) k = µ (2πν)2 510 964 1637
Exemple de la liaison simple CH / CD
( ) meVHzcmc
CH 37610.088,9302910.533,110.322 2710 ≡≡=≈= −πµπ
ω
( )( )
12223)()( −== cmCD
CHCHCD
µµνν
Liaison ≡C—H =C—H -C—HFréquence (cm-1) ~3300 cm-1 ~3100 cm-1 ~2900 cm-1
k (N/m) 593 523 458Type of liaison sp-s sp2-s sp3-s
Exemple : Effet de l’état d’hybridation de l’atome de carbone Limitation - Traitement local de la vibration
Région d’empreinteRégion des groupes
pentanol
Groupes fonctionnels & région d’empreinte digitale
Région d’empreintedigitale
Région des groupesfonctionnels
Qqes fréquences caractéristiques de groupes fonctionnels
Vibrations du groupe méthylène CH2
2925 cm-12850 cm-1 720 cm-1
dans le plan
1465 cm-1 1350-1150 cm-11350-1150 cm-1
dans le plan hors du plan hors du plan
Bandes d’absorption dans le moyen IR des principaux groupes fonctionnels en chimie organique
Spectres IR d’alcane / alcène
Dodécane CH3-(CH2)10-CH3
νννν(-CHx)2700-2950 cm-1
δδδδhp((CH2)n>4)720 cm-1
δ(CH2) & δδδδ(CH3)~1450 & 1370 cm-1
Déc-1-ène CH2=CH-(CH2)7-CH3
νννν(C=C)~1625-1685 cm–1
νννν(=CHx)~3000-3100 cm–1
δδδδhp(-CH=CH2)~900 & 1000 cm –1
Alcyne – exemple du 1-hexyne
Cycle benzénique – exemple du toluèneCycle benzénique – exemple du toluène
Alcool ROH - 1-hexanol
Amine primaire – groupe fonctionnel NHAmine primaire – groupe fonctionnel NH2
δδδδscis(NH2)~1620 cm–1
large
νννν(-NH2)~3300 & 3400 cm–1
νννν(C-N)~1020-1230 cm–1
δδδδhp(-NH)~700-900 cm–1
Effet des liaisons hydrogène - Alcool ROH
νννν(C=O)~1710 cm–1
intense 2-pentanone
Cétone & Aldéhyde – νννν(C=O)
ν(CO—H)2820 & 2720 cm-1
νννν(C=O)~1710 cm–1
intense
Pentanal
Mode νννν(C=O) – Effets intramoléculaires
Présence de substituent(s) donneur(s)/accepteur(s) d’électrons
Délocalisation d’électrons (extension de conjugaison)
Acide carboxylique RCOOH – exple de l’acide propanoïque Spectroscopie de rotation pureRègles de sélection pour diatomiques
∆J = ±1∆J = J’-J“ = J – J = +1 (seulement une branche R)
µ0 ≠ 0 moment dipolaire permanent non nul
Pas de transition de rotation pure dans une molécule A2
J2Bv(J+1)
J+1
∆J = J’-J“ = Jhaut – Jbas = +1 (seulement une branche R)