8. Spectroscopie IR et RMN
Fiche de révision — Bac spécialité physique-chimie • mrnasri.com
- Identifier les bandes caractéristiques en infrarouge (IR)
- Comprendre le principe de la RMN du proton
- Exploiter un spectre IR pour identifier des groupes fonctionnels
- Lire un spectre RMN : déplacement chimique, intégration, multiplicité
I. Spectroscopie infrarouge (IR)
L'IR sonde les vibrations des liaisons. L'absorption se mesure en nombre d'onde (cm⁻¹).
Chaque groupe fonctionnel a une bande caractéristique dans un domaine spécifique :
- O−H alcool (libre) : 3650 cm⁻¹ • O−H (lié) : 3200–3500, large.
- O−H acide carboxylique : 2500–3300, très large.
- N−H amine : 3300–3500.
- C=O aldéhyde, cétone : 1650–1750, fine et intense.
- C=O acide / ester : 1700–1740.
- C−H : 2800–3000.
II. Spectroscopie RMN du proton (¹H)
La RMN détecte les protons (atomes H) dans un champ magnétique. Trois informations essentielles :
III. Déplacement chimique δ
Exprimé en ppm, il indique l'environnement chimique du proton :
- H−C aliphatique : 0,5 – 2 ppm
- H−C voisin d'un C=O ou d'un O : 2 – 4 ppm
- H−C aromatique : 6,5 – 8 ppm
- H−CHO (aldéhyde) : 9 – 10 ppm
- H−COOH (acide) : 10 – 13 ppm
IV. Courbe d'intégration
La hauteur du palier au-dessus de chaque pic est proportionnelle au nombre de protons équivalents dans le groupe.
V. Multiplicité — règle des (n+1)-uplets
Un proton ayant n protons voisins équivalents apparaît sous forme d'un multiplet à (n+1) pics :
- 0 voisin → singulet • 1 voisin → doublet
- 2 voisins → triplet • 3 voisins → quadruplet
VI. Exemple type Bac
Énoncé. Un spectre RMN d'éthanol (CH₃−CH₂−OH) présente : un triplet (3H, 1,2 ppm), un quadruplet (2H, 3,7 ppm), un singulet (1H, 2,6 ppm).
1) Attribuer chaque signal.
CH₃ (3H, triplet — 2 voisins H du CH₂) ; CH₂ (2H, quadruplet — 3 voisins H du CH₃) ; OH (1H, singulet).
2) Le spectre IR montre une bande large vers 3300 cm⁻¹. Cohérent ?
Oui : la liaison O−H lié par liaison H d'un alcool.
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
- Confondre IR (groupes fonctionnels) et RMN (atomes H).
- Compter mal les voisins (oublier la règle des n+1).
- Donner un déplacement chimique en cm⁻¹ au lieu de ppm.
- Oublier que l'intégration donne un rapport, pas un nombre absolu.
★ À retenir absolument
• IR : vibrations des liaisons, en cm⁻¹ (groupes fonctionnels)
• RMN : signaux des H, en ppm
• Triplet = 3 pics, donc 2 voisins (n+1)
• Intégration ↔ nombre de protons équivalents