Spectroscopie infrarouge et UV-visible
La spectroscopie infrarouge identifie les groupes fonctionnels par leurs absorptions vibrationnelles, tandis que la spectroscopie ultraviolet-visible sonde les systèmes conjugués et électroniques, fournissant ensemble une lecture rapide de la fonctionnalité d'une molécule organique.
Definition
La spectroscopie infrarouge mesure l'absorption résultant des vibrations des liaisons moléculaires, et la spectroscopie UV-visible mesure l'absorption due aux transitions électroniques ; les deux techniques relient les caractéristiques spectrales aux groupes fonctionnels et à la conjugaison.
Scope
Ce sujet couvre les bases de l'absorption vibrationnelle (infrarouge) et des fréquences de groupe caractéristiques, la région des empreintes digitales, les transitions électroniques en spectroscopie UV-visible, l'effet de la conjugaison sur la longueur d'onde d'absorption et les chromophores.
Core questions
- Comment les absorptions infrarouges identifient-elles les groupes fonctionnels tels que les carbonyles et les hydroxyles ?
- Pourquoi une conjugaison étendue déplace-t-elle l'absorption UV-visible vers des longueurs d'onde plus longues ?
- Quelles informations complémentaires ces deux techniques fournissent-elles sur une molécule ?
Key theories
- Fréquences de groupe vibrationnelles (infrarouges)
- Chaque type de liaison absorbe le rayonnement infrarouge à une fréquence caractéristique déterminée par la force de la liaison et les masses atomiques, de sorte que le spectre révèle quels groupes fonctionnels sont présents.
- Transitions électroniques et conjugaison
- L'absorption UV-visible résulte de la promotion d'électrons entre les orbitales moléculaires ; l'augmentation de la conjugaison diminue l'énergie de transition et déplace l'absorption vers des longueurs d'onde plus longues.
Mechanisms
Les photons infrarouges excitent les modes vibrationnels des liaisons qui modifient le moment dipolaire ; les bandes d'absorption résultantes, en particulier dans la région diagnostique au-dessus de la région des empreintes digitales, permettent de localiser les groupes fonctionnels. Les photons UV-visible promeuvent les électrons des orbitales liantes ou non-liantes vers les orbitales antiliantes, l'écart énergétique — et donc la longueur d'onde d'absorption maximale — diminuant à mesure qu'un chromophore conjugué est étendu.
Clinical relevance
La spectroscopie infrarouge et UV-visible est couramment utilisée pour identifier et quantifier les substances médicamenteuses et pour surveiller la pureté ; l'absorbance UV-visible est à la base de nombreux dosages quantitatifs dans les laboratoires cliniques et pharmaceutiques.
History
Le catalogue d'absorptions infrarouges de Coblentz au début du XXe siècle a établi le lien entre les bandes vibrationnelles et la structure chimique, et la maturation des spectromètres commerciaux a fait de la spectroscopie infrarouge et UV-visible des outils standards pour l'analyse organique de routine.
Key figures
- William Coblentz
- Arthur Adamson
Related topics
Seminal works
- pavia2015
- silverstein2014
Frequently asked questions
- Qu'est-ce que la région des empreintes digitales d'un spectre IR ?
- La région des empreintes digitales est la partie basse fréquence du spectre infrarouge où apparaissent des motifs de vibrations complexes et spécifiques à la molécule ; bien que difficile à attribuer bande par bande, elle est très caractéristique et utile pour confirmer que deux échantillons sont le même composé.
- Pourquoi un composé coloré absorbe-t-il la lumière visible ?
- Un composé apparaît coloré lorsque son système électronique conjugué possède un écart énergétique suffisamment faible pour absorber la lumière dans le domaine visible ; les longueurs d'onde complémentaires transmises ou réfléchies lui confèrent sa couleur.