Spectroscopie infrarouge

SPECTROSCOPIE INFRAROUGE 

La spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR : Fourier TransformedInfraRed spectroscopy) est basée sur l’absorption d’un rayonnement infrarouge par le matériau analysé. EllePermet via la détection des vibrations caractéristiques des liaisons chimiques, d’effectuer l’analyser des fonctions chimiques présentes dans le matériau.

Principe 

Dans les molécules, les liaisons vibrent à une fréquence bien déterminée qui dépend non seulement des atomes mais aussi de l’environnement de la liaison [39]. Pour une fréquence donnée, ces liaisons rentrent en résonance (énergie apportée est alors Consommée) : les molécules absorbent et la transmission diminue. Si on représente sur un graphe l’évolution de la transmission en fonction de la fréquence, on observe des variations.
Lorsque la longueur d’onde apportée par le faisceau lumineux est voisine de l’énergie de vibration de la molécule, cette dernière va absorber le rayonnement et on enregistrera une diminution de l’intensité réfléchie ou transmise.
L’analyse s’effectue à l’aide d’un spectromètre à transformée de Fourier qui envoie sur l’échantillon un rayonnement infrarouge et mesure les longueurs d’onde auxquelles le matériau absorbe et les intensités de l’absorption. Toutes les vibrations ne donnent pas lieu à une absorption, cela va dépendre aussi de la géométrie de la molécule et en particulier de sa symétrie. Pour une géométrie donnée, on peut déterminer les modes de vibration actifs en infrarouge grâce à la théorie des groupes. La position de ces bandes d’absorption va dépendre en particulier de la différence d’électronégativité des atomes et de leur masse. Par conséquent, à un matériau de composition chimique et de structure donnée va correspondre un ensemble de bandes d’absorption caractéristiques permettant de l’identifier.

Application aux oxoanions

L’ion oxalate

Les vibrations de valence de l’ion oxalate sont au nombre de quatre classées comme suit: deux vibrations d’espèce u et deux vibrations d’espèce g (schéma 1).

COMPLEXES ET DERIVES CONTENANT LE RESIDU SnR2 et SnR3

Dans le cas des complexes et dérivés contenant les résidus SnR2et SnR3 (R = Me, Bu, Ph), les géométries linéaires du résidu SnR2ou planes de symétrie D3h du résidu SnR3 sont respectivement liées à la non apparition de vsSnR2 ou vs SnR3. Quand ces bandes apparaissent en infrarouge, le squelette de SnR2 est coudé et celui de SnR3 de symétrie C3v (48-53).

CAS DE L’ION CARBOXYLATE

Dans l’ion carboxylate libre, les longueurs des liaisons CO sont égales et leur valeur est intennédiaire entre celle de la liaison C=O et de la liaison COH dans l’acide (les formes mésomères limites permettent de mieux rendre compte de ces faits).

Analyses élémentaires

L’analyse élémentaire a pour objet l’identification et le dosage des atomes constitutifs de la molécule ; appliquée au composé isolé à l’état pur, elle représente la première étape dans l’établissement de la formule brute. Ses méthodes comprennent deux phases successives :
• Destruction complète de la molécule par minéralisation oxydante ou réductrice.
• Dosage spécifique de l’élément ou des ions issus de la minéralisation.
Exemple : D’analyse élémentaire : carbone (C), hydrogène (H) et azote (N).
La méthode de Dumas est la méthode de référence applicable au dosage de l’azote à toutes les molécules hydrocarbures azotés. Elle repose sur le principe suivant :
Destruction du composé par chauffage vers 800° en présence d’ oxyde de cuivre CuO avec un courant d’ oxygène ; le carbone est transformé en dioxyde de carbone CO2, l’ hydrogène en eau H2O et avec formation d’ azote gazeux et faible quantité d’ oxyde d’azote NXOY (les faibles quantités de NXOY sont réduites en Azote N2 gazeux par le CO2). Divers adjudants favorisent la dégradation.
Oxydants : MnO2, oxyde de cérium
Catalyseurs d’oxydation : AgMnO4, oxyde de chrome ou contact (platine, palladium).
Pour déterminer les titres massiques de C, H, N on :
Mesure de volume d’azote dégagé par exemple par chromatographie en phase gazeuse.
Mesure de CO2 par Titrimétrie après réception dans l’hydroxyde de baryum titré.
Mesure de H2O par Gravimétrie après réception de l’eau sur du perchlorate de magnésium.
A partir de ces mesures on déduit les pourcentages de Carbone (C) de l’hydrogène (H) et de l’azote (N).

Synthèse des sels

Synthèse du sel d’acide benzénesulfonique

Le sel (MeNH3) PhSO3(L1) à été préparé en mélangeant l’acide benzénesulfonique (C6H5SO3H) avec l’hydroxyde de methylamine (MeNH3OH) dans la stœchiométrie 1 :1 en solution aqueuse. On obtient une solution trouble après deux heures d’agitation. Mise à l’étuve à 60° au bout de quelques jours après des cristaux sont récupérés

Synthèse du sel d’acide oxalique

Le sel MeNH3HC2O4.nH2O (L2) a été obtenu en mélangeant l’acide oxalique (C2O4.2H2O) avec l’hydroxyde de methylamine (MeNH3OH) dans la stœchiométrie 2 :1 en solution aqueuse. Le mélange obtenu est agité environ 2h à température ambiante. La solution limpideest mise à l’étuve à 60° pendant quelquesjours des cristaux blancs sont récupérés.

Synthèse du sel d’acide succinique

On obtient MeNH3(CH2)2CO2CO2H(L3) en mélangeant dans la stœchiométrie 2 :1 l’acide succinique COOH-(CH2)2-COOH avec l’hydroxyde de methylamineMeNH3OHen milieu aqueux. Le mélange obtenu est agité pendant deux heures puis mis à l’étuve à 60° ; on obtient quelques jours après des cristaux blancs.

Synthèse des complexes

Les complexes ont été obtenus en faisant réagir le dichlorure de dibutylétain ( SnBu2Cl2),le dichlorure d’étain di hydraté (SnCl2.2H2O), les halogénures métalliques tels le dichlorure de Cuivre, le dichlorure de Mercure, le dichlorure de Zinc, le dibromure de Cuivre avec les sels L1,L2 et L3, le solvant utilisé étant l’éthanol à 96%.Les mélanges obtenus sont agités environ deux heures, le précipité obtenu est filtré et séché à l’étuve à 60° pendant quelques minutes, les solutions limpides sont mises en évaporation lente à température ambiante pendant quelques jours et donnent de la poudre ou des monocristaux. Dans les tableaux suivants nous reportons les quantités de réactifs, les solvants utilisés, la nature du composé obtenu, sa couleur, les résultats des analyses élémentaires.