Solutions détaillées - Plateforme e

Correction des exercices spectres infrarouge des molécules organiques
complexes
1. Calculer la valeur de la constante de force pour la vibration d'élongation de la liaison C=O
produisant une absorption à 1715cm-1. Même question pour la vibration de la liaison simple
C-O produisant une absorption à 1050cm-1.
On a :
=

1
k
2c 
On peut donc en déduire facilement k.
on calcule d'abord µ :
=
M C M O 103
−26
=1,14 10
kg
M C M O N a
Puis k :
Pour C=O : k = 2c 2=1190 N.m−1
Pour C-O : k= 446 N.m-1
2. On considère une vibration d'élongation C-H donnant lieu à une absorption à 3100 cm-1.
Quelle sera la valeur du nombre d'onde de l'absorption correspondante de l'homologue
deutérié ? (On considérera que la valeur de la constante de force est la même dans les deux
cas)
Calculons tout d'abord la constante de force entre les deux atomes (elle est identique):
M C M H 103
CH =
=1,53 10−27 kg
M C M H N a
donc k =CH 2c   2=523 N.m−1
Calculons µCD :
M C M D 103
CD=
=2,85 10−27 kg
M C M D N a
l'atome de Deuterium a une masse molaire de 2g.mol-1
On en déduit donc σCD:
1
k
 CD =
=2275 cm−1
2c  CD

3. Les différents types d'hydrocarbures se différencient assez distinctement dans la zone 2800-3400
cm-1 où se trouvent les absorptions d'élongation des C-H. On peut ainsi rencontrer des pics à
3300(1), 3100(2), 3050(3) & 2970-2850(4) cm-1. Quels sont les hydrocarbures correspondants ?
3300 cm-1 : alcyne élongation HC
3100 cm-1 : alcène élongation CH
3050 cm-1 : aromatique élongation CH
2970-2850 cm-1 : CH aliphatique (hydrocarbure saturé)
4.
Les absorptions de déformation des liaisons C-H sont elles aussi différentes suivant la nature
de l'hydrocarbure. Il est moins facile de les utiliser pour l'identification fonctionnelle car les pics
sont mélangés à d'autres et moins facilement localisables. Néanmoins ils doivent être présents et il
convient de les rechercher lorsque l'on pense identifier tel ou tel hydrocarbure. Donner
l'interprétation des pics ou groupes de pics suivants : 1460-1450 (1), 1375 (2), un ou deux pics entre
1000 et 900 (3), un ou deux pics entre 700 et 900 (4), 1250 (faible) et 630(5) cm-1
1460-1450 cm-1 : déformation CH2 et CH3
1375 cm-1 : déformation CH3
1000 et 900 cm-1 : déformation CH alcène
700 et 900 cm-1 : déformation CH aromatique
1250 (faible) et 630 cm-1 : déformation alcyne
5. Indiquez parmi les absorptions suivantes dues à des liaisons CC celles qui sont associées aux
alcanes, alcènes, alcynes et hydrocarbures aromatiques : 2220 (1), 1650 (2), 1600 1500 et 1450 (3)
cm-1, aucune (4).
2220 cm-1 : alcynes
1650 cm-1: alcènes
1600, 1500 et 1450 cm-1: hydrocarbures aromatiques
aucune : alcane
6. A quelle liaison peut-on attribuer un pic intense vers 1710-1730 cm-1 ? Généralement le spectre
présente également un pic faible vers 3400 cm-1, à quoi peut-on attribuer ce pic ?
1710-1730 cm-1 : il s'agit de l'élongation C=O du groupe carbonyle.
Le pic faible vers 3400 est en général une harmonique.
7. Pour chacun des spectres suivants quels sont les groupes fonctionnels que vous pouvez
identifier ?
Elongation C-H
alcane
Elong C≡C
Déformation C-H
alcane
Elong C=O
Elong C-O
Groupe
fonctionnel
Liaison
Mode de vib
σ Lu (cm-1)
Rques
CH3 et
CH2
C-H
Elong
≈2900
Déform
≈1450
+ 1380 ?
alcyne
C≡C
Elong
≈2200
Non terminal
Pas d’élong
≡C-H
ester
C=O
Elong
≈1720
• faible
≈3400
(conjug?)
≈1250
≈1050
acétate
harm
C-O
Elong
Harmoniques
C=C aromatique
Elong C-H
Aromatique?
Elong C=C
Elong O-H
aromatique
alcool
Déform C-H arom.
caract. substitution
Pas de CH aliphatique?
Elong C-O
Phénol (1220)
antisym
sym
Elong N-H
Amine primaire
Elongation C-H
alcanes
Déform N-H
Amine primaire
Déform N-H
amine
Déformation C-H
alcanes
Vérif ni ester, ni aldéhyde
harmonique
harmonique
Elongation C-H
Elongation C-H
alcène
alcanes
Déformation C-H
Alcène=CH2
Déformation C-H
alcanes
Elong C=O
Cétone
Elong C=C