QCM : RMN du proton, spectre infrarouge, spectre UV-visible.
 


RMN du proton d'une molécule de formule brute C4H7OCl.
La molécule possède un groupe carbonyle non situé à l'extrémité de la chaîne et le spectre comporte 3 signaux :
un quadruplet centré à 4,5 ppm ;  un singulet centré à 2,4 ppm et un doublet centré à 1,4 ppm. La courbe d'intégration est donnée en pointillés rouges.

Cette molécule peut être :
A) CH2Cl-CH2-CO-CH3 ;
B) CH3-CHCl-CO-CH3  Vrai C) CH3Cl-CH2-CO-CH2 Cl ;
D) La courbe d'intégration correspondant au doublet présente un palier de hauteur triple de celle du palier correspondant au quadruplet. Vrai.
E)
CH2Cl-CH2-CH2 -CHO ; F) Aucune des propositions précédentes n'est vraie.
Le carbonyle n'étant pas à l'extrémité de la chaine carbonée, la molécule est une cétone.
Le singulet à 2,4 ppm est caractéristique du groupe méthyle -CH3 situé en a du carbonyle. ( ce groupe ne possède par d'hyrogène proche voisin).
Le doublet à 1,4 ppm correspond à un groupe méthyle : 3 protons couplés à un autre proton porté par le carbone en position a.
Le quadruplet à 4,5 ppm correspond à un unique proton couplé avec un groupe de trois protons équivalents
portés par le carbone en position a.


Quel est le spectre RMN du proton du propan-1-ol  CH3-CH2-CH2-OH ?
A) Spectre A ;
B) Spectre B ;  C) Spectre C ; D) Spectre D ; E) Aucun spectre ne convient.

-CH2-OH : 2 protons équivalents couplés avec deux autres protons équivalents ; le signal est un triplet centré vers 3,6 ppm.
CH3-CH2- : 3 protons équivalents couplés avec deux autres protons équivalents ; le signal est un triplet centré vers 0,9 ppm.
-OH : singulet vers 2,4 ppm. Le proton du groupe hydroxyle ne se couple pas avec les protons portés par les atomes de carbone.
 
CH3-CH2-CH2 : 2 protons équivalents couplés avec 5 autres protons ; le signal est un multiplet  centré vers 1,6 ppm.
Le spectre A convient.

.


Spectre IR du propan-1-ol.
 
A) la grandeur portée en abscisse, exprimée en cm-1 est la longueur d'onde. Faux.
Il s'agit du nombre d'onde, l'inverse d'une longueur d'onde.
B) La grandeur portée en oordonnée est l'absorbance. Faux.
La grandeur portée en ordonnée est la transmittance exprimée en %.
C) La large bande d'absorption intense entre 3600 et 3000 cm-1 est due à la présence de liaison O-H associée par liaisons hydrogène. Vrai.
D) Le propan-1-ol et le propan-2-ol ont le même spectre infrarouge. Faux.


Spectre IR de la vanilline en phase gazeuse.
A) La bande d'absorption fine et intense vers 3500 cm-1 est caractéristique de la liaison OH. Vrai.
B) La bande d'absorption fine et intense vers 1500 cm-1 est caractéristique de la liaison carbonyle. Faux.
C) La bande d'absorption fine et intense vers 1700 cm-1 est caractéristique des double liaisons C=C du cycle aromatique. Faux.
D) La bande d'absorption fine et intense vers 1700 cm-1 est caractéristique de la liaison carbonyle.Vrai.





Absorption d'énergie par une molécule.
Le spectre IR du diméthylsulfoxyde fait apparaître une bande fine et intense à 1100 cm-1.
On donne  : c = 3 108 m/s ; 1 eV = 1,6 10-19 J ; h = 6,6 10-34 Js.
La fréquence de la radiation absorbée vaut :
3,3 1013 Hz ( Vrai ) ; 3,3 1011 Hz ; 3,3 1015 Hz ; 2,7 105 kHz.
l = 1/1100 cm = 1/(1,1 105) m ; f = c / l =3 108 *1,1 105 = 3,3 1013 Hz.
L'énergie absorbée par la molécule vaut :
2,2 10-20 J ( Vrai ) ; 0,14 eV
( Vrai ) ; 2,2 10-18 J ; 1,4 meV.
E = h n = 6,6 10-34 *3,3 1013 =
2,2 10-20 J ou 2,2 10-20 /(1,6 10-19) ~0,14 eV.
Spectre UV visible du BBT.
L'indicateur coloré étudié est le bleu de bromothymol(BBT) dont les formes acide et basique seront notées respectivement InH et In-.
Les graphes A= f(l) sont les spectres d'absorption des formes acide et basique du BBT donnant l'absorbance de la solution aqueuse en fonction de la longueur d'onde l.
A) En milieu basique le BBT est jaune. Faux.
La forme In- prédomine en milieu basique ; celle-ci présente un maximum d'absorption vers 650 nm ( couleur jaune) ; la forme basique In- a la couleur complémentaire du jaune, c'est à dire le bleu.
B) En milieu basique le BBT est bleu. Vrai.
C) En milieu basique le BBT est vert. Faux.
En milieu neutre le BBT est vert.
D) En milieu basique le BBT est incolore. Faux.
E) En milieu acide BBT est jaune.  Vrai.
La forme InH prédomine en milieu acide ; celle-ci présente un maximum d'absorption vers 450 nm ( couleur bleue) ; la forme acide InH a la couleur complémentaire du bleu, c'est à dire le jaune.




  
L'eau de Dakin.
On donne la loi de Beer-Lambert : A = Le(l) c.
e(l) coefficient d'exctinction molaire ; c : concentration molaire volumique de l'espèce colorée ; L= 1 cm : longueur de solution traversée.
 L'eau de Dakin est un antiseptique- local contenant deux oxydants: les ions permanganate MnO4 et hypochlorite ClO. Sa couleur est rose pâle. On dispose au laboratoire de solutions étalons d'hypochlorite de sodium incolore et de permanganate de potassium violette de concentration c= 1,5.10-2 mol/L. Pour estimer la concentration molaire c' en ions colorés dans l'antiseptique, on réalise les spectres suivants :
Solution
lmax
Absorbance Amax
 Solution étalon permanganate de potassium diluée 100 fois  c = 1,5 10-4 mol/L 530 nm
0,35
Eau de Dakin
530 nm
0,15

A) Le maximum d'absorption de l'eau de Dakin est dans le vert. Vrai.
L'eau de Dakin est rose pâle ; la couleur complémentaire est le vert ; l'eau de Dakin présente un maximum d'absorption pour la couleur complémentaire du rose pâle.
B) emax = 23 L-1 mol cm-1.
emax =Amax / (Lc) = 0,35 / (1*1,5 10-4) =2,3 103 L mol-1 cm-1.
C) emax = 2,3 105 L mol-1 m-1. Vrai.
emax =Amax / (Lc) = 0,35 / (0,01*1,5 10-4) =2,3 105 L mol-1 m-1.
D) La concentration de l'espèce colorée dans l'eau de Dakin est c' = 6,4 10-5 mol/L.
Vrai.
c' = Amax/(Lemax) =0,15 / (0,01 *2,3 105)~6,4 10-5 mol/L.
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