L'UV-Visible

Objectifs : L’objectif du TP sera d’étudier en utilisations la spectroscopie dans le domaine de l’UV-Visible, le déplacement des bandes d’absorptions en fonction  de la polarité de 3 solvants différents : eau, 2-propanol, hexane. En effet la position, l’intensité et la forme des bandes d’absorption des composés en solution dépendent du solvant. Les interactions physiques soluté-solvant modifient la différence d’énergie entre état fondamental et état excité.

Il existe 4 effets possibles :

•  L'intensité peut augmenter  = effet hyperchrome
•  L'intensité peut diminuer  = effet hypsochrome
•  La longueur d'onde du maximum peut diminuer = effet hypsochrome
•  La longueur d'onde du maximum peut augmenter = effet bathochrome

Ainsi on pourra identifier  la nature des transitions électroniques observées dans les différents solutés : l’acétone, l’acétaldéhyde, l’acetylacétone et  l’oxyde de mésityle.

Introduction :

La Spectroscopie est l’étude des interactions entre la matière et un rayonnement électromagnétique. Une molécule absorbera une radiation de fréquence  sʼil  existe des transitions nécessitant une énergie tel que :

∆E= hc/ λ

 h = 6,63 10-34 Js, cte de Planck

c= 299 792 458 m.s-1

Il y a absorption d’un rayonnement dans le domaine de l’UV-Visible : excitation d’électrons de valence de l’état fondamental à l’état excité

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3][pic 4][pic 5]

Domaine longueur d’onde

190-400 nm : proche UV

400-700 nm : Visible

Dans le cas des composés organiques il existe différents type de transitions électroniques

- transitions σ          σ*                          λmax< 160nm (UV très dur)[pic 6]

- transition n             σ*                            170 nm < λmax < 260 nm[pic 7]

- transitions n        π* et  π          π*    165 nm < λmax < 700 nm[pic 8][pic 9]

Description des modes opératoires :

On dispose d’un spectrophotomètre UV-Visible de résolution 2nm et d’une paire de  cuves transparente en quartz.

Calibrage et mise à zéro du spectrophotomètre 

 -  on remplit une première cuve avec l’eau qui servira de référence.

 - dans une seconde cuve on introduit le même solvant de référence

 - on fait l’acquisition, on  trace le spectre et on vérifie qu’on a un spectre   quasi nul (la différence observée entre les deux cuves doit être nulle) (nettoyer les cuves si nécessaire)

Spectres de composés en phase liquide

On commence le protocole en utilisant l’eau comme premier solvant :

-  on remplit une première cuve avec l’eau qui servira de cuve de référence.

- dans une seconde cuve on introduit le même solvant de référence et on ajoute quelques   gouttes de soluté à l’aide d’une pipette pasteur.

- on agite la cuve afin que le mélange solvant/soluté puisse se faire.

- on fait l’acquisition, on  trace le spectre et on relève la valeur du λ max.

- Pour l’acétaldéhyde en solution dans l’hexane, on tracera sa courbe d’absorption et sa dérivée seconde.

Voir les spectres obtenus en annexe

Spectres de l’acétaldéhyde en phase gazeuse

- après nettoyage et séchage des cuves on effectue la ligne de base avec les deux cuves vides

- puis on ajoute une goutte d’acétaldéhyde au  fond de la cuve

- on ferme la cuve aussitôt pour procéder à l’acquisition avant l’évaporation du soluté

- on trace le spectre d’absorption et sa dérivée quatrième

Voir spectre obtenu page 5

Remarque :

- Il faut faire le blanc du spectrophotomètre à chaque fois qu’on change de solvant (cuve de référence contenant le nouveau solvant).

- L’absorbance mesurée doit être comprise entre 0.2 et 2 (contrainte de l’appareil)

 Si l’absorbance maximale est inférieure à 0,2 il faut ajouter une goutte de soluté.

Si l’absorbance est supérieure à 2, on vide partiellement la cuve puis on ajoute du solvant les traces de soluté qu’il reste dans la cuve suffisent pour la mesure.

Présentation des résultats :

[pic 10]

° Acétone

[pic 11]

° Acétaldéhyde

[pic 12]

°Acétylacétone [pic 14][pic 15][pic 16]

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