Tableau 5.1 Quelques techniques modernes de caractérisation et leurs particularités
Technique
moderne de
caractérisation
Support pour
l’échantillon au cours
de l’analyse
Principe
Utilité
(information structurale)
Analyse
élémentaire
• Dépôt direct
• Dissolution de
l’échantillon dans
du verre fondu
• Broyé en poudre
Combustion d’un échantillon suivie d’une analyse
gravimétrique ou spectroscopique.
Détermination de la
formule empirique d’un
composé
Spectroscopie
infrarouge (IR)
• Pastille de NaCl (si
l’échantillon est liquide)
• Pastille de KBr (si
l’échantillon est solide)
• Dépôt direct (technique
attenuated total re?ectance
[ATR])
L’énergie absorbée de la lumière infrarouge
correspond aux vibrations des liaisons à
l’intérieur du composé.
Détermination des
groupements fonction nels
d’un composé
Spectroscopie
ultraviolette
et visible
(UV-visible)
Cuvette de quartz ou
de plastique
L’énergie absorbée de la lumière ultraviolettevisible correspond à la structure distincte de
certains systèmes conjugués.
Détermination de la présence
d’un système conjugué (résonance) particulier au sein
d’un composé
Fluorescence
Cuvette de quartz
Absorption d’une énergie (souvent dans l’UV)
par un composé lui permettant d’atteindre un état
excité pour ensuite retourner rapidement à l’état
fondamental en libérant son énergie sous forme
de radiation lumineuse (?uorescence).
Caractéristique physicochimique propre à certains
matériaux
Résonance
magnétique
nucléaire
(RMN)
Tube RMN (tube de verre)
Image d’une tête obtenue
par IRM
• Première étape : Application d’un champ
magnétique externe permettant aux noyaux
des
1
H ou des
13
C de s’orienter parallèlement (état
de spin de même sens) ou antiparallèlement
(état de spin de sens opposé) au champ
a
.
• Deuxième étape : Irradiation des noyaux avec
des ondes radio. Si l’énergie est absorbée par
les noyaux, il y aura basculement de spins
( transition de spin nucléaire), et les noyaux
entrent alors en résonance avec la radiation
fournie. L’énergie des transitions est affectée
par l’environnement chimique (autres atomes).
• Détermination de la
position des protons (
1 H)
ou des carbones (
13
C)
dans le squelette carboné
d’un composé
• L’imagerie par résonance
magnétique (IRM) est
une technique employée
en médecine exploitant ce
même principe.
Spectrométrie
de masse
Dépôt direct
• Première étape : Bombardement d’électrons
sur l’échantillon pour générer des molécules et
des fragments ionisés.
• Deuxième étape : Séparation par déviation et
détection des molécules et des fragments ionisés
à la suite de leur passage à travers un champ
magnétique.
Détermination de la masse
molaire et de la formule
moléculaire d’un composé
Cristallographie Dépôt direct d’un solide
cristallin
Les rayons X, d’énergie élevée, traversent le réseau
cristallin d’un composé et sont diffractés. Une carte
de densité élec tronique est obtenue et interprétée.
Détermination de l’arrangement tridimensionnel des
atomes et des longueurs
des liaisons d’un composé
a. Plusieurs noyaux (atomes) peuvent être étudiés. En chimie organique, ce sont principalement les noyaux de
1
H et de
13
C qui sont analysés.
228 Chapitre 5 Spectroscopie
Technique
moderne de
caractérisation
Support pour
l’échantillon au cours
de l’analyse
Principe
Utilité
(information structurale)
Analyse
élémentaire
• Dépôt direct
• Dissolution de
l’échantillon dans
du verre fondu
• Broyé en poudre
Combustion d’un échantillon suivie d’une analyse
gravimétrique ou spectroscopique.
Détermination de la
formule empirique d’un
composé
Spectroscopie
infrarouge (IR)
• Pastille de NaCl (si
l’échantillon est liquide)
• Pastille de KBr (si
l’échantillon est solide)
• Dépôt direct (technique
attenuated total re?ectance
[ATR])
L’énergie absorbée de la lumière infrarouge
correspond aux vibrations des liaisons à
l’intérieur du composé.
Détermination des
groupements fonction nels
d’un composé
Spectroscopie
ultraviolette
et visible
(UV-visible)
Cuvette de quartz ou
de plastique
L’énergie absorbée de la lumière ultraviolettevisible correspond à la structure distincte de
certains systèmes conjugués.
Détermination de la présence
d’un système conjugué (résonance) particulier au sein
d’un composé
Fluorescence
Cuvette de quartz
Absorption d’une énergie (souvent dans l’UV)
par un composé lui permettant d’atteindre un état
excité pour ensuite retourner rapidement à l’état
fondamental en libérant son énergie sous forme
de radiation lumineuse (?uorescence).
Caractéristique physicochimique propre à certains
matériaux
Résonance
magnétique
nucléaire
(RMN)
Tube RMN (tube de verre)
Image d’une tête obtenue
par IRM
• Première étape : Application d’un champ
magnétique externe permettant aux noyaux
des
1
H ou des
13
C de s’orienter parallèlement (état
de spin de même sens) ou antiparallèlement
(état de spin de sens opposé) au champ
a
.
• Deuxième étape : Irradiation des noyaux avec
des ondes radio. Si l’énergie est absorbée par
les noyaux, il y aura basculement de spins
( transition de spin nucléaire), et les noyaux
entrent alors en résonance avec la radiation
fournie. L’énergie des transitions est affectée
par l’environnement chimique (autres atomes).
• Détermination de la
position des protons (
1 H)
ou des carbones (
13
C)
dans le squelette carboné
d’un composé
• L’imagerie par résonance
magnétique (IRM) est
une technique employée
en médecine exploitant ce
même principe.
Spectrométrie
de masse
Dépôt direct
• Première étape : Bombardement d’électrons
sur l’échantillon pour générer des molécules et
des fragments ionisés.
• Deuxième étape : Séparation par déviation et
détection des molécules et des fragments ionisés
à la suite de leur passage à travers un champ
magnétique.
Détermination de la masse
molaire et de la formule
moléculaire d’un composé
Cristallographie Dépôt direct d’un solide
cristallin
Les rayons X, d’énergie élevée, traversent le réseau
cristallin d’un composé et sont diffractés. Une carte
de densité élec tronique est obtenue et interprétée.
Détermination de l’arrangement tridimensionnel des
atomes et des longueurs
des liaisons d’un composé
a. Plusieurs noyaux (atomes) peuvent être étudiés. En chimie organique, ce sont principalement les noyaux de
1
H et de
13
C qui sont analysés.
228 Chapitre 5 Spectroscopie