698rcp-Examen M32 [PDF]

Zitiervorschau

Techniques spectroscopiques d’analyse Mercredi 26 Décembre 2018

SMC S5 / Durée 1h 30 min

Tables RMN 1H, 13C et IR autorisées

Questions de cours. (6 pts) 1. Qu’est-ce qu’un auxochrome ? Quelle est son influence sur

?

2. Quelle est la condition pour qu’une molécule puisse absorber en IR ? 3. Donner le principe de fonctionnement d’un spectromètre de résonance magnétique nucléaire RMN. 4. En spectrometrie de masse, qu’ils sont les différents types de pics observés? 5. Quel est le rôle de la source dans un spectromètre de masse ?

Exercice 1. (4 pts) Le spectre UV-Visible d’une substance dont la masse molaire vaut enregestré à

est

.

1. Exprimer l’absorbance optique

en fonction de la transmission .

Rappeler la loi de Beer-Lambert en précisant ses termes et leurs unités. 2. Quelle masse de cette substance devrez-vous dissoudre dans dans une cuvette de quartz de

de solvant pour que

, l’absorbance maximale soit de 0.79 ?

Exercice 2. (10 pts) La structure développée d’un composé de formule brute

devra être établie à l’aide des

données spectroscopiques.(Spectres 1, 2 et 3) 1. Peut-on déterminer la nature de X à l’aide de la spectrométrie de masse ? Justifier votre réponse. 2. Calculer le degré d’insaturation du composé à partir de la formule brute obtenue. 3. Interpréter le spectre RMN du 1H en déterminant les différents fragments composant la molécule. Multiplicité

Nombre de voisins

Integration

Nature du fragment

4. Est-ce que la molécule possède un noyau aromatique ? Justifier votre réponse. 5. Nommer les deux régions du spectre IR. Page 1 / 8

6. Déterminer la fonction de la molécule à partir du spectre de l’IR. 7. Etablir la structure développée plane de cette molécule. 8. Expliquer la formation du fragment à

⁄

.

Spectre 1

Spectre 2

Spectre 3

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Techniques spectroscopiques d’analyse

SMC S5 / Durée 1h 30 min

Samedi 02 Février 2019

Tables RMN 1H, 13C et IR autorisées

Barème : I : 5 pts ; II : 4 pts ; III : 6 pts ; IV: 5 pts I. On

se

propose

de

déterminer

de permanganate de potassium

la

concentration

d’une

solution

par spectrophotométrie UV-visible. On

mesure la transmittance de 5 solutions étalons (S1 à S5) et de la solution pour une longueur d’onde

. l’épaisseur de la cuve est

.

Solution ?

1. On utilise une longueur d’onde de travail de 530 nm. Justifier ce choix. 2. Quel type de transition électronique est responsable de la bande d’absorption du permanganate de potassium ? 3. Déterminer le coefficient d’absorbance molaire dans ces conditions. 4. En déduire la concentration de la solution S’. II. La réduction du benzaldéhyde Ph-CHO (A) par l'hydrure LiAlH4 conduit, après hydrolyse, à l'alcool benzylique Ph-CH2-OH (B). Si cette réaction est effectuée sans précautions particulières, il est également possible d'observer dans le mélange réactionnel de l'acide benzoïque Ph-CO2H (C) issu de l'oxydation de benzaldéhyde par l'oxygène de l'air. Précisez, en quelques lignes, comment vous pourrait montrer la présence des trois composés organiques (A, B et C) par la réalisation d'un spectre IR sur le brut réactionnel. III. Les spectres RMN du 1H et

13

C d’un composé D de formule brute

est

donné c’est dessous. 1. Calculer le degré d’insaturation du composé à partir de la formule brute obtenue. 2. Déterminer la structure du composé D. Expliquer l’allure des multiplets. Page 3 / 8

Spectre RMN du 1H

Spectre RMN du

13

C

IV. Soit le spectre de masse du composé E. Vérifier que ce spectre est compatible avec la structure proposée. Pour cela, on étudie l’aspect général du spectre et on explique les fragmentations qui donnent les pics

E

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⁄

et

.

Lundi 11 décembre 2017 SMC S5

Epreuve : Techniques spectroscopiques d’analyse Durée 1h 30 min Tables RMN 1H, 13C et IR autorisées

Spectroscopie UV-Visible (6 points) 1. Définir en UV-Visible : ─ Les groupements chromophore et auxochrome ─ Les effets : bathochrome, hypsochrome, hyperchrome et hypochrome. 2. Pour mesurer l’absorbance à

d’un compose dissout dans l’acétone,

quelle type de cuve on va utiliser. 3. L’ionone, existe sous la forme de deux isomères :

-ionone (A) et

-ionone (B).

Les bandes observées sur les spectres UV-Visible de ces deux isomères correspondent à des transitions

.

O

A

O

B

a. Donner les longueurs d’onde

des bandes d’absorption.

b. Faire correspondre à chaque isomère de l’ionone son spectre. Justifier. c. Quel serait l’effet si on passait d’un solvant non polaire à un solvant polaire sur la position de ces bandes? Justifier. Spectroscopie IR (7 points) 1. Quelles sont les règles de sélection en spectroscopie de vibration dans l’IR ? 2. L’étude spectroscopique d’un composé C de formule brute

donne le

spectre IR présenté ci-dessous. Analyser ce spectre (bandes lues) et préciser la structure du composé C.

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Spectroscopie RMN (7 points) 1. Dans quelle zone du spectre électromagnétique se trouve la fréquence qui provoque le phénomène de RMN ? 2. Le phénomène de RMN implique-t-il le noyau et/ou les électrons de certains atomes ? 3. Pourquoi utilise-t-on des solvants deutérés pour enregistrer un spectre de RMN ? 4. Le spectre RMN du 1H d’un composé D de formule brute

est donné

c’est dessous. Identifier la molécule D parmi les trois propositions suivantes (Justifier la démarche) : propanoate de méthyle ; but-2-ène-2,4-diol; l'éthanoate d'éthyle ; acide butanoïque.

5. Parmi ces trois isomère E, F et G, identifier l’isomère qui correspond au spectre de la RMN 13C ci-dessous. Justifier.

(a) Spectre

couplé proton.

(b) Spectre

découplé proton.

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Samedi 13 Janvier 2017 SMC S5 Session de rattrapage

Epreuve : Techniques spectroscopiques d’analyse Durée 1h 30 min Tables RMN 1H, 13C et IR autorisées

Questions de cours (5 points) 1. En spectroscopie UV-Visible : a. Énoncer la loi de Beer-Lambert en définissant chacune des grandeurs que vous introduisez. b. Faire un schéma de principe d’un spectrophotomètre UV-Visible. 2. En spectroscopie IR : a. Donner la fréquence fondamentale de vibration (loi de Hooke) en déterminant chacune des grandeurs que vous introduisez. b. Rappeler les modes de vibrations. 3. En spectroscopie RMN : a. Donner l’expression du déplacement chimique. b. Citer deux facteurs qui influencent le déplacement chimique.

Spectroscopie UV-Visible (4 points) Pour doser l’élément fer contenu dans une solution, on transforme le fer en ions Fe2+. On prépare des solutions de concentrations (C) connues de Fe2+, que l’on traite, par de l’orthophénantroline. On mesure l’absorbance des solutions ainsi obtenues :

5. On utilise une longueur d’onde de travail de 510 nm. Justifier ce choix. 6. La loi de Beer-Lambert est-elle vérifiée ? justifier en précisant la méthode utilisée. 7. Déterminer le coefficient d’absorbance molaire dans ces conditions. 8. Quelle est la concentration d’une solution d’absorbance Donnée : Page 7 / 8

?

Spectroscopie IR (7 points) 1. On considère une vibration d'élongation à

donnant lieu à une absorption

.

a. Dans quel domaine du spectre électromagnétique cette transition se situe-t-elle ? b. Déterminer la valeur de la constante de force

.

c. Quelle sera la valeur du nombre d'onde de l'absorption correspondante de l'homologue deutéré (

) ? (On considérera que la valeur de

est la même dans les deux cas)

2. Les différents types d'hydrocarbures se différencient assez distinctement dans la zone où se trouvent les absorptions d'élongation des

.

a. Quels sont les hydrocarbures correspondants au pics à

et

? b. Les absorptions de déformation des liaisons C-H sont elles aussi différentes suivant la nature de l'hydrocarbure. Donner l'interprétation des pics ou groupes de pics suivants : un ou deux pics entre et

,

(faible) et

et

, un ou deux pics entre

.

3. Parmi les absorptions suivantes dues à des liaisons CC, indiquez celles qui sont associées aux alcanes, alcènes, alcynes et hydrocarbures aromatiques : aucune Donnée: les masses molaires d’Avogadro

; le nombre

; la célérité

;

Spectroscopie RMN (4 points) Soit les deux molécules isomères de formule Brute O

O CH3

H3C

OH

H

A

O

B

1. Peut-on distinguer entre A et B par la spectroscopie RMN. Justifiez votre réponse. 2. Dessiner l’allure des spectres

et

et B.

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(avec découplage) des isomères A