Spectroscopie UV-visible et IR en transformations acide-base et titrages

Les spectroscopies UV-visible et IR permettent d'analyser et d'identifier les substances lors des transformations acide-base et des titrages.

Objectifs

Comprendre le principe de la spectroscopie UV-visible et IR.
Savoir utiliser ces techniques pour suivre un titrage ou une transformation acide-base.
Interpréter un spectre pour détecter des espèces chimiques.

Notions clés

Spectroscopie UV-visible : Absorption de lumière ultraviolette ou visible par des molécules, dépendante de leur structure électronique.
Spectroscopie IR : Absorption de rayons infrarouges par des liaisons chimiques, permettant d'identifĳier les groupes fonctionnels.

Exemples résolus

Exemple : Dans un titrage, on observe que l'absorbance UV d'une solution change au cours du temps. Comment utiliser cette information ?

On trace l'absorbance \( A \) en fonction du volume de titrant ajouté. La courbe permet de repérer le point d'équivalence lorsque l'absorbance présente un maximum ou un changement brusque.

Voir la solution

Ce changement indique la transformation chimique et permet de déterminer la concentration initiale de la soluté par calcul de l'équivalence.

Analyser un spectre IR

Identifier la présence de groupes fonctionnels en repérant les pics caractéristiques, par exemple :

\( \mathrm{=O} \) stretch à environ \( 1700\,cm^{-1} \) pour un cétone ou un aldéhyde;
\( \mathrm{OH} \) broad à \( 3200-3600\,cm^{-1} \) pour un alcool ou une acidité.

Comparez le spectre inconnu avec des spectres de référence pour confirmer la présence d'un groupe spécifique.

Voir la solution

Si le pic \( \mathrm{=O} \) est présent, on peut conclure à la présence d'un groupe carbonyle, souvent trouvé dans les acides ou les cétones.

Mini-quiz

Quelle affirmation est correcte concernant la spectroscopie UV-visible?

Elle détecte uniquement les ions métalliques.
Elle mesure l'absorption liée aux transitions électroniques.
Elle ne fonctionne qu'en présence d'eau.

C'est la bonne réponse car la spectroscopie UV-visible repose sur les transitions électroniques des molécules.

Spectroscopie UV-visible

Analyse des transitions électroniques par absorption de la lumière UV ou visible

Spectroscopie IR

Analyse des vibrations moléculaires par absorption infrarouge

Point d'équivalence en titrage

Moment où la quantité de titrant ajouté réagit complètement avec la substance à titrer

Résumé

Les spectres UV-visible et IR sont essentiels pour identifier et suivre les transformations chimiques.
Ils permettent de détecter des groupes fonctionnels ou des espèces grâce à leurs pics caractéristiques.
Leurs analyses facilitent la détermination de la concentration lors des titrages et des transformations acide-base.