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Introduction à la spectroscopie infrarouge

Transcription de la vidéo

si on expose une molécule à de la lumière infrarouge il est possible que la molécule absorbe de l'énergie qui provient de cette lumière et cette énergie va provoquer alors un phénomène d'élongation d'une des liaisons de la molécule c'est ce qu'on appelle la vibration d'élongation en fait il existe d'autres types de vibrations possible pour une liaison comme par exemple les vibrations de déformation mais dans les vidéos qui suivent on va simplement interprété les spectre infrarouge comme étant dues aux vibrations d'élongation des liaisons c'est une simplification de l'analyse du spectre et lavera sont d'élongation d'une maison et bien comment est-ce qu'on pourrait se la représenter mon père fait imaginer que les liaisons chimiques entre deux atomes sont comme des ressorts et la vibration d'élongation de la liaison ça s'apparente en fait à un mouvement de ce resort on va s'intéresser plus en détail à cette liaison carbone hydrogène ici de cette molécule donc cette liaison ici entre ce carbone et cet hydrogène qu'on va pouvoir modéliser comme étant un petit ressort donc j'imagine que ici j'ai mon atomes d'hydrogène qui va être lié par un ressort à l'atome de carbone que je représente comme ceux ci on a donc deux masses aux deux extrémités du ressort et si on apporte de l'énergie on peut apporter des modifications au niveau de ce ressort ici par exemple on peut avoir telle énergie qui va en fait comme si on tirait cette masse ici du carbone vers ici ou encore cet hydrogène vers l'autre côté de cette manière avec ce mouvement on va en fait à allonger leur sort mais on sait que les ressorts peuvent aussi se contracter donc on peut aussi imaginer un mouvement plutôt dans ce sens au niveau du carbone ou dans ce sens au niveau de l'hydrogène et avoir alors une contraction du resort qui représente la liaison entre ces deux atomes tour on peut avoir ces deux masses qui s'éloigne ou bien ces deux masses qui se rapproche au final on peut donc avoir en fait une oscillation de ce resort et c'est en fait comme ça qu on modélise la vibration d'élongation comme une oscillation d'un resort leur sang représentant la liaison donc regardons maintenant le spectre infrarouge qu'on a ici qui le spectre infrarouge de cette molécule le oct 1 il ne si on éclaire avec une gamme de longueurs d'onde ou de fréquence de lumière infrarouge un échantillon de ce composé est bien certaines de ces longueurs d'onde certaines de ces fréquences vont pouvoir être sorbet par le composé et c'est ça qu'on voit en fait sur le spectre infrarouge on va regarder d'abord qu'est-ce qu'on a en abscisse en abscisse masse qu'on appelle le nombre d' onde et tu vois ici au niveau des valeurs on tourne autour de 500 milles jusqu'à 4000 on va revenir plus en détail sur ses membres dont juste après en ordonner qu'est ce qu'on a on alla transmittance ça s'exprime en pourcentage si on à 100% de transmittance ça veut dire que toute la lumière émise pour la longueur d'onde correspondante pour la fréquence correspondante n'est pas absorbée par l'échantillon et traverse en fait l'échantillon donc c'est ce que j'ai par exemple à peu près ici j'aurais à peu près ici je peux prêt à 100% transmittance pour des nombreux dons de l'ordre de 3800 cm - 1 ici j'ai quasiment 100% de 38 ans la lumière n'est pas absorbée par contre si je regarde par exemple ici la gym transmettant ce qui vaut à peu près 20% donc là on a en fait de la lumière qui va être absorbé par l'échantillon qui va apporter de l'énergie à l'échantillon et provoquer des vibrations d'élongation pour des liaisons de notre molécule donc là ici je descends je suis un nombre d'onde d'environ 3300 cm - un essai band app stores sont ici correspond justement à la liaison carbone hydrogène à laquelle je me suis intéressé tout à l'heure donc sept bandes d'absorption à environ 3300 cm 1 indique la présence de cette liaison carbone hydrogène ce qui signifie que l'énergie qui est absorbé ici entraîne l'oscillation du resort qui peut mobiliser cette liaison carbone hydrogène alors on va revenir maintenant un peu en détails aux nombreux dons de donc on va voir comment est ce que ce nombre d'ont est relié à la lumière à ce qu'on connaît sur la lumière donc le nombre d' onde en fait on le note nubar donc nue c'est la lettre grecque il est exprimé tu vois un centimètre - 1 parce qu'en fait le nombre d' onde c1 sur la longueur d'onde lambda qu'on exprime en cm un peu ici voilà la définition du nombre d'onces qu'on note nubar alors à prendre un exemple si on a une longueur d'onde qui vaut 000 de centimètres c'est à dire en fait vers nanomètres on va alors avoir le nombre de correspondants qui vaut 1 / 0,002 je trouve donc résultat 2 500 cm - 1 donc je regarde au niveau de mon spectre ici j'ai la valeur 500 tout à droite donc ça correspond à une longueur d'onde de 20 nanomètres ce que je sais également sur la lumière c'est que la longueur d'onde elle est liée à la vitesse de propagation de la lumière donc on a poussé par la formule suivante la longueur d'onde que multiplie la fréquence qu'on a tenu et et gallas et la célérité de la lumière donc si j'isole la fréquence onu génie qui est égal à c'est sûr lambda donc ça je peux également écrire un sur lambda x c1 ce danda on a vu que c'était nubar donc ça c'est égal avenue bar fois c'est si je reprends mon exemple numérique de tout à l'heure avec un nombre de nombre de 500 cm - 1 la fréquence correspondant tenue c'est également qu'à 500 cm - c'est que multiplient à la vitesse de la lumière que je devoir exprimer dans la même unité donc en fait ici pour avoir des cm utilise l'expression de la vitesse de la lumière en centimètres par seconde c'est à dire du coup 3 x 10 puissance 10 cm par seconde donc ma fréquence dans ce cas là elle vaut donc les cm vont s'annuler et donc je trouve nul à fréquence qui vous 1,5 x 10 puissance 13 secondes - 1 on peut noter aussi herti comme unité pour cette fréquence donc ici j'avais trouvé que n'eussent était égal à nu parfois c'est donc je voudrais que ces récits du ségala nubar fois c'est donc si j'isole le nombre d'onde je trouve que c'est égal à la fréquence de la radiation lumineuse / la vitesse de propagation de la lumière donc ça on va garder dans un petit coin tu mets dans un petit coin de ta tête on va utiliser dans une vidéo un peu plus tard ce qui est intéressant ici c'est de voir que nombreux dons des fréquences sont proportionnelles c'est explique pourquoi parfois tu vas peut-être trouvé dans certains cours où certains exercices l'appellation fréquence à la place de nombreuses bombes donc c'est pas tout à fait exacts mais comme ils sont liés par une proportionnalité par la vitesse de la lumière il arrive que certaines personnes par abus de langage utilise le terme fréquence à la place du terme nombreux d'onde donc voilà pour le lien entre nombreux d'onde et lumière longueur d'onde vitesse de la lumière et fréquence on va remonter maintenant au spectre on a encore des choses à dire là dessus donc au niveau de mon spectre jeu peut le diviser en deux zones donc à partir en fait 2500 cm - un bon jeu tracer un trait vertical ici à 1500 cm - 20 donc là je dis fini mon spectre en deux zones une zone à la gauche de cette ligne est une zone à droite à gauche j'ai la zone qu'on appelle la zone de diagnostic pourquoi parce que les bandes d'absorption qu'on va trouver dans cette région vont être caractéristiques de fonction de groupes fonctionnels ou de type de liaison particulière et vont nous permettre ainsi d'identifier des fonctions ou des liaisons dans la molécule ça va nous permettre de savoir si notre molécule contient une fonction au h si on a des tripes liaison carbone carbone etc donc ça c'est une zone de diagnostic par exemple la bandes d'absorption qu'on a ici je regarde le nombre de correspondants a à peu près 2000 100 cm - 1 cette bande d'absortion ici elle est en fait caractéristique de la triple liaison carbone carbone je vais changer de couleur pour que ce soit un peu plus clair je m en verre donc la bande d'abstention ici à 2100 cm - elle correspond à la triple liaison carbone carbone voilà tout l'intérêt de l'analyse de cette zone de diagnostic à droite ici j'ai une zone qu'on appelle la zone d'empreintes digitales en anglais andy finger prints ici cette partie du spectre elle est beaucoup plus difficile à interpréter c'est très compliqué c'est vraiment pas évident d'en déduire la présence spécifiques qu'on fonctionne elle ni de distinguer certaines bandes d'absorption caractéristiques par contre ce qui est super intéressant c'est que cette partie du spectre ici elle est unique pour chaque molécule c'est pour ça qu'on appelle l'empreinte digitale en comparant ce qu'on a dans cette zone à une base de données on peut déterminer de quelles molécules il s'agit donc très puissant de savoir analyser ou en tout cas interpréter utiliser le spectre qu'on va avoir dans cette zone empreinte enfin pour les deux zones au diagnostic et emprunte finger print sachant que nous dans ce qui va nous intéresser dans ce qu'on va devoir apprendre à faire ensemble pour l'étude d'un spectre infrarouge c'est surtout d'analyser évidemment ce qu'on a dans la zone de diagnostic va pas vraiment utiliser cette zone empreinte on a vraiment s'intéresser à cette zone le diagnostic qui commence à 1500 cm 1 donc ce qu'on va devoir apprendre à faire c'est identifier les différentes bandes d'absorption qu'on va avoir dans cette zone bien identifier à quel nombre dont elles correspondent bien faire attention aux échelles qu'on a ici d'ailleurs là tu remarqueras que l'échelle utilisée là un peu spécial parce que c'est pas la même ici à gauche de 2000 et à droite de 2000 ça c'est simplement pour que le spectre rentre bien dans cette vidéo que ce soit bien clair pour expliquer ce que j'avais à dire ici donc faut juste bien faire attention aux échelles qu'on va avoir en abscisse pour bien déterminer à quel nombre dont tu corresponds la bandes d'absorption on va devoir aussi être capable de définir si la bande d'attention et plus ou moins films plus ou moins larges plus ou moins intenses et toute l'information vont pouvoir nous permettre de corréler cette banda torsion à la présence d'une fonction d'une liaison particulière tout ça on va le voir en détail dans des vidéos qui suivent dans la vidéo juste après on va développer l'idée de la modélisation des liaisons comme des ressorts avec un petit peu de physique classique mécanique