En réagissant avec les ions thiocyanate SCN^–, les ions fer III, Fe³⁺ donnent un complexe coloré

de formule [Fe(SCN)]²⁺ qui permet de détecter des traces d’ions Fe³⁺.

Quelle est la couleur de la solution ?

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

Couleur de la solution :

-  On peut déterminer la valeur de λ_max.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  La solution absorbe principalement dans le violet, le bleu et un peu dans le vert

(principalement entre 380 nm et 500 nm).

-  La solution apparaît jaune-orangé.

Réalisé avec le logiciel gratuit CHROMA v.3.6.

a)-  Glycine :

b)-  Sérine :

c)-  Asparagine :

d)-  Phéromone de la reine chez les abeilles :

e)-  Arôme de cannelle :

a)-  Glycine :

-  On est en présence d’un acide α-aminé : acide aminoéthanoïque.

b)-  Sérine :

-  On est en présence d’un acide α-aminé possédant un groupe hydroxyle :

-  Acide 2-amino-3-hydroxypropanoïque.

c)-  Asparagine :

-  Acide 2,4-diamino-4-oxobutanoïque.

d)-  Phéromone de la reine chez les abeilles :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  Acide (2 E)-9-oxodec-2-énoïque

e)-  Arôme de cannelle :

-  (2 E)-3-phénylprop-2-anal (aldéhyde cinnamique)

1)- Fonction chimique et nom

a)- 

-  Groupe C = C.

-  Nom : 2-méthylbut-2-ène.

b)- 

-  Groupe hydroxyle : – OH : Fonction alcool

-  Nom : 5-méthylhexan-2-ol.

c)- 

-  Groupe amino : – NH₂ : Fonction amine

-  Nom : Pentan-2-amine

d)- 

-  Groupe carbonyle  ; Fonction cétone

-  Nom : 4-éthylhexa-2-one.

e)- 

-  Groupe carbonyle  ; Fonction aldéhyde

-  Nom : butanal.

f)- 

-  Groupe amine – NH – ; Fonction amine

-  Nom : N-éthylbutan-2-amine.

g)- 

-  Groupe  : Fonction ester.

-  Nom : 2-méthylbutanoate d’éthyle.

h)- 

-  Groupe  : Fonction amide.

-  Nom : N-méthylbutanamide

1)- Écrire la formule topologique des composés suivants :

a)-  (E)-5méthylhex-3-ène.

b)-  4-méthylpentan-2-ol.

c)-  4-éthyl-2-méthylhexan-3-one.

d)-  Acide 2-éthylpentonoïque.

e)-  Propanoate de 1-méthyléthyle.

f)-  3-méthylpentanoate de 2-méthylpropyle.

g)-  N-méthyl-N-éthylpropan-2-amine.

h)-  N-éthyl-3-méthylpentanamide.

2)- Repérer les groupes caractéristiques présents, en associant à chacun d’eux une fonction chimique.

1)- Formule topologique et fonction chimique des composés suivants :

a)-  (E)-2-méthylhex-3-ène.

-  Groupe alcène et fonction alcène.

b)-  4-méthylpentan-2-ol.

-  Groupe hydroxyle et fonction alcool.

c)-  4-éthyl-2-méthylhexan-3-one.

-  Groupe carbonyle et fonction cétone.

d)-  Acide 2-éthylpentanoïque.

-  Groupe carboxyle et fonction acide carboxylique.

e)-  Propanoate de 1-méthyléthyle.

-  Groupe ester et fonction ester.

f)-  3-méthylpentanoate de 2-méthylpropyle.

-  Groupe ester et fonction ester.

g)-  N-méthyl-N-éthylpropan-2-amine.

-  Groupe amine et fonction amine.

h)-  N-éthyl-3-méthylpentanamide.

-  Groupe amine et fonction amide.

Un extrait du spectre infrarouge de l’hexan-2-ol est donné ci-dessous.

Tableau simplifié

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

1)- Écrire la formule semi-développée de l’hexan-2-ol.

    En déduire le groupe caractéristique et la fonction chimique de ce composé.

2)- Identifier alors les bandes d’absorption notées (a), (b), (c) et (d).

1)- Formule semi-développée de l’hexan-2-ol.

 En déduire le groupe caractéristique et la fonction chimique de ce composé.

-  Groupe hydroxyle : Fonction alcool : Alcool secondaire

2)- Bandes d’absorption notées (a), (b), (c) et (d).

-  Bande d’absorption notée (a) :

-  Bande d’absorption notée (b) :

-  Bande d’absorption notée (c) :

-  Bande d’absorption notée (d) :

1)- Bandes de possède le composé A :

a)-   Liaison C_tét – H :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  On retrouve bien ces deux bandes sur le spectre.

-   La molécule possède des atomes de carbone tétragonaux liés à des atomes d’hydrogène.

b)-  Liaison C_tri – H :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  On retrouve bien cette bande sur le spectre.

-  La molécule possède des atomes de carbone trigonaux liés à des atomes d’hydrogène.

c)-  Liaison C – C :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  On retrouve bien cette bande (fine et forte) sur le spectre.

-  La molécule possède des liaisons carbone-carbone.

d)-  Liaison C = C :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  On retrouve bien cette bande (fine et moyenne) sur le spectre.

-  La molécule possède une double liaison carbone-carbone.

e)-  Liaison O – H :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  On ne retrouve pas ces bandes (forte) dans le spectre.

-  La molécule ne possède pas de liaison O – H.

-  Fonction du composé A.

-  Comme le composé A possède une double liaison C = C, il possède la fonction alcène.

2)- Justification des bandes d’absorption du spectre.

-  Formule semi-développée de l’hex-1-ène.

-  Cette molécule possède

-  Des liaisons C_tét – H ;

-  Des liaisons C_tri – H ;

-  Des liaisons C – C ;

-  Et une double liaison C = C.

Tableau :

1)- L’éthanoate de méthyle , présente deux signaux correspondant,

l’un à δ₁ = 2,0 ppm, l’autre à δ₂ = 3,7 ppm.

Attribuer à chaque groupe méthyle CH₃ – son signal.

2)- Les protons des deux groupes méthyle CH₃ – Br et CH₃ – CH₂ –Br résonnent,

l’un à δ₁ = 1,7 ppm, l’autre à δ₂ = 2,7 ppm.

Attribuer à chaque groupe méthyle CH₃ – son signal.

3)- Les protons des deux groupes méthylène – CH₂ – de CH₃ – O – CH₂ – CH₃

et C₆H₅ – O – CH₂ – CH₃ résonnent l’un à δ₁ = 3,4 ppm, l’autre à δ₂ = 4,3 ppm.

Attribuer à chaque groupe méthylène – CH₂ – son signal.

4)- Les protons des deux groupes méthyne – CH – de (CH₃)₂ CH – O – H

et (CH₃)₂ CH – O – NH₂ résonnent l’un à δ₁ = 2,8 ppm, l’autre à δ₂ = 3,9 ppm.

 Attribuer à chaque groupe méthyne – CH – son signal.

1)- Préciser la multiplicité des signaux correspondant aux groupes méthyle CH₃ –

présents dans les extraits de chaînes carbonées suivants :

a)-  CH₃ – CH₂ –

b)-  (CH₃)₃ C–

c)-  (CH₃)₂ CH–

2)- Préciser la multiplicité des signaux correspondant aux groupes méthylène – CH₂ –

présents dans les molécules suivantes :

a)-  CH₃ – CH₂ – OH

b)-  (CH₃)₂ CH – CH₂ – Br

c)-  NH₂ – CH₂ – CH₂ – NH₂

d)-  HO – CH₂ – CH₂ – Cl

3)- Préciser la multiplicité des signaux correspondant aux groupes méthyne – CH –

présents dans les molécules ci-dessous :

a)-  (CH₃)₂ CH – Cl

b)-  (CH₃)₃ CH

c)-  HCCl₃

d)-  (CH₃) CH Cl₂

1)- Multiplicité des signaux correspondant aux groupes méthyle CH₃ –

présents dans les extraits de chaînes carbonées suivants :

a)-  CH₃ – CH₂ –

-  Le groupe méthyle possède deux protons équivalents voisins.

-   Le signal observé est un triplet (2 + 1).

b)-  (CH₃)₃ C–

-  Le groupe méthyle ne possède pas de protons voisins.

-   On observe un singulet (0 + 1).

c)-  (CH₃)₂ CH–

-  Le groupe méthyle possède un proton équivalent voisin.

-   On observe un doublet (1 + 1).

2)- Multiplicité des signaux correspondant aux groupes méthylène – CH₂ –

présents dans les molécules suivantes :

a)-  CH₃ – CH₂ – OH

-  Le groupe méthylène possède trois protons équivalents voisins.

-   Le signal observé est un quadruplet (3 + 1).

b)-  (CH₃)₂ CH – CH₂ – Br

-  Le groupe méthylène possède un proton équivalent voisin.

-   Le signal observé est un doublet (1 + 1).

_c)-  NH₂ – CH₂ – CH₂ – NH₂

-  Le groupe méthylène ne possède pas de proton équivalent voisin.

-   Le signal observé est un singulet (0 + 1).

-   La molécule présente une symétrie.

d)-  HO – CH₂ – CH₂ – Cl ou HO – CH₂ – CH₂ – Cl

-  Chaque groupe méthylène possède

deux protons équivalents voisins.

-   Chaque signal observé est un triplet (2 + 1). .

3)- Multiplicité des signaux correspondant aux groupes méthyne – CH –

présents dans les molécules ci-dessous :

a)-  (CH₃)₂ CH – Cl

-  Le groupe méthyne possède six protons équivalents voisins.

-   Le signal observé est un septuplet ou heptuplet (6 + 1).

b)-  (CH₃)₃ CH

-  Le groupe méthyne possède neuf protons équivalents voisins.

- Le signal observé est un décuplet (9 + 1).

_c)-  HCCl₃

-  Le groupe méthyne ne possède pas de proton équivalent voisin.

- Le signal observé est un singulet (0 + 1).

_d)-  (CH₃) CH Cl₂

-  Le groupe méthyne possède trois protons équivalents voisins.

- Le signal observé est un quadruplet (3 + 1).

On dispose de deux spectres (I) et (II) de RMN ci-dessous.

Ces spectres sont ceux de deux composés choisis parmi les quatre composés suivants :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

a)-  (CH₃)₂ CH – NO₂

b)-  Br – CH₂ – CH₂ – CN

c)-  CH₃ – CH₂ – O – CH₂ – CH₃

d)-  CH₃ – O – CH₃

En exploitant les multiplicités des signaux, attribuer chacun des spectres à son composé.

a)-  Molécule de 2-nitropropane :

-  Le spectre RMN de cette molécule comprend deux signaux. 

- Pour des raisons de symétrie, les protons des deux groupes méthyle sont équivalents et donnent lieu à un seul signal.

- Le proton du groupe (B) possède 6 protons équivalents voisins.

- Le signal correspondant est un septuplet ou heptuplet (7 pics)

- Les protons équivalents du groupe (A) possèdent un proton voisin.

- Le signal correspondant est un doublet (2 pics).

- Ceci est en accord avec le spectre RMN (II).

- Je n’ai pas trouvé le spectre RMN du 2-nitropropane, mais le spectre du chloro-2-propane est du même type.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

b)-  La molécule de 3-bromopropanenitrile :

-  Cette molécule possède deux groupes de protons équivalents :

-  Les protons équivalents du groupe (A) possèdent deux protons équivalents voisins.

-  Le signal correspondant est un triplet (3 pics).

-  De même, les protons équivalents du groupe (B) possèdent deux protons équivalents voisins.

-  Le signal correspondant est un triplet (3 pics).

-  Ceci n’est pas en accord avec les spectres donnés.

c)-  La molécule d’éther diéthylique (éthoxyéthane) :

-  Pour des raisons de symétrie, la molécule possède deux groupes de protons équivalents.

-  Les protons équivalents du groupe (A) possèdent deux protons équivalents voisins.

-  Le signal correspondant est un triplet (3 pics).

-  Les protons équivalents du groupe (B) possèdent trois protons équivalents voisins.

-  Le signal correspondant est un quadruplet (4 pics).

- Ceci est en accord avec le spectre RMN (I).

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

d)-  Molécule de méthoxyméthane :

- Pour des raisons de symétrie, la molécule ne possède qu’un groupe de protons équivalents.

- Le spectre RMN ne comprend qu’un seul signal.

- Ceci n’est pas en accord avec les spectres donnés.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

►    En phase vapeur : spectre A

-  Il n’y a pas de liaisons hydrogène entre les molécules d’acide butanoïque.

-  Dans ce cas on observe une bande fine et forte.

-  La liaison O – H est dite libre, que l’on note O – H_lib.

►  En phase condensée : Phase liquide : Spectre B

- À l’état liquide, il existe des liaisons hydrogène entre les molécules d’acide butanoïque.

-  La liaison O – H se manifeste par une bande d’absorption forte et large de 3200 cm^–1 à 3400 cm^–1.

-  Les liaisons hydrogène établies entre les molécules d’acide butanoïque affaiblissent les liaisons covalentes O – H

et conduisent à un abaissement du nombre d’onde σ_{O – H}.

-  De plus, la bande s’élargit, la liaison O – H est dans ce cas dite associée, on la note O – H_associé.

Tableau : Déplacements chimiques

Le spectre RMN d’un composé A, de formule C₃H₉N, est donné ci-dessous.

Certains signaux ont été zoomés afin de les rendre plus visibles.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

1)- Écrire les formules semi-développées de tous les isomères du composé A.

2)- À l’aide de la courbe d’intégration, déterminer le nombre de protons correspondant à chaque signal.

3)- En appliquant la règle des (n+1)-uplets déterminer, pour chaque signal, le nombre de protons voisins du (ou des) proton(s) correspondant à ce signal.

4)- Vérifier alors qu’une seule formule est compatible avec ce spectre RMN.

1)- Formules semi-développées de tous les isomères du composé A.

2)- Nombre de protons correspondant à chaque signal.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  Groupe (A) : δ_A ≈ 3,10. Ce groupe comprend un proton.

-  Groupe (B) : δ_B ≈ 1,22. Ce groupe comprend deux protons équivalents.

-  Groupe (C) : δ_C ≈ 1,07. Ce groupe comprend six protons équivalents.

3)- Nombre de protons voisins du (ou des) proton(s) correspondant à ce signal.

-  Signal du groupe A : Ce signal est constitué de 7 pics.

-  Le groupe (A) constitué d’un proton comprend 6 protons équivalents voisins.

-  Signal du groupe (B) :

-  Ce signal est constitué d’un seul pic.

-  Le groupe (B) constitué de 2 protons équivalents ne possède pas de proton équivalent voisin

(le ou les protons peuvent être portés par un hétéroatome : N, O, S, …)

-  Signal du groupe (C) :

-  Ce signal est constitué de deux pics.

-  Le groupe (C) constitué de 6 protons équivalents comprend 1 proton équivalent voisin.

4)- Formule et spectre RMN.

-  La propan-2-amine est la molécule qui correspond au spectre observé.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

Tableau déplacements chimiques :     Utilisation du tableau simplifié (IR) :

Les spectres infrarouges en phase vapeur et de RMN d’un composé A sont donnés ci-dessous.

La masse molaire M de ce composé A a été déterminée par spectrométrie de masse et sa composition centésimale par analyse élémentaire.

Ces mesures ont donné, pour le composé A,

M = 136,0 g / mol et un pourcentage de 70,6 % de carbone,

5,90 % d’hydrogène

et 23,5 % d’oxygène.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

1)- Déterminer la formule brute du composé A.

2)- Quelle hypothèse peut-on faire, sur la nature de la fonction présente dans le composé A, à partir du signal à δ = 12,2 ppm en RMN ?

Le spectre infrarouge confirme-t-il cette hypothèse ?

3)- Exploiter toutes les données du spectre de RMN et proposer une formule semi-développée pour le composé A.

4)- Commenter la forme de la bande IR à σ = 3600 cm^–1.

 1)- Formule brute du composé A.

-   

-   

-   

-  Formule Brute : C₈H₈O₂

2)- Hypothèse sur la nature de la fonction présente dans le composé A :

-  Signal à δ = 12,2 ppm en RMN :

-  Fonction acide ou fonction énol ?

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  L’étude du spectre IR indique qu’il s’agit d’un acide carboxylique

 car il y a une bande d’absorption vers 1800 cm^–1 due à la présence de la liaison – C = 0.

3)- Exploitation des données du spectre de RMN et formule semi-développée pour le composé A.

-  Le spectre RMN comprend 3 signaux.

-  Chaque signal comprend un pic.

-  La molécule possède 3 groupes de protons équivalents.

-  Les groupes ne possèdent pas de protons équivalents voisins

(ou ces protons sont portés par un hétéroatome).

-  Avec la courbe d’intégration, on peut déduire que :

-  Le groupe pour lequel δ ≈ 12,2 ppm est constitué d’un proton

-  Le groupe pour lequel δ ≈ 3,7 ppm est constitué de deux protons

-  Le groupe pour lequel δ ≈ 7,4 ppm est constitué de cinq protons.

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  Formule semi-développée :

-  Nom : Acide phényléthanoïque.

4)- Commenter la forme de la bande IR à σ = 3600 cm^–1.

-  En phase vapeur, il n’y a pas de liaison hydrogène entre les molécules d’acide phényléthanoïque qui sont toutes identiques

(bande fine et forte).

Avec ChemSketch :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir