On classe les atomes en différentes familles chimiques en fonction de leur place dans le tableau périodique (les alcalins, les halogènes, les gaz nobles, etc.). Tous les atomes d'une même famille ont des propriétés chimiques semblables.

Peut-on classer les molécules en familles comme les atomes ?

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Par intuition

Quels pourraient être les points communs des molécules d'une même famille ?

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Doc. 1
Spectroscopie infrarouge (IR)

La spectroscopie infrarouge, appelée spectroscopie IR est une technique d'analyse des molécules en chimie organique. Cette technique étudie la vibration des liaisons dans les molécules suite à une excitation électromagnétique (ou absorption d'énergie, voir chapitre 18, p. 365) : absorption d'un photon d'énergie \Delta E = h \cdot \nu.

Chaque type de liaison vibre à une fréquence particulière et cette fréquence est reliée à une valeur appelée nombre d'onde et notée \sigma (en cm^-1). Les nombres d'ondes v étudiés correspondent à des longueurs d'onde \lambda (tel que \sigma =\dfrac{1}{\lambda} ) qui sont dans le domaine des infrarouges (750 nm \lt \lambda \lt 0,1 mm).

Un spectre IR représente la transmittance T (en %), en fonction du nombre d'onde \sigma (en cm^-1).

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Doc. 2
Spectre infrarouge d'une molécule

L'animation

présente les spectres infrarouges de différentes familles chimiques.

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Doc. 3
Groupes caractéristiques et familles

Un groupe caractéristique est un assemblage d'atomes identique pour une même famille de molécules. Il confère des propriétés chimiques particulières aux molécules de cette famille. Chaque famille chimique correspond à un groupe caractéristique et a donc les mêmes propriétés chimiques.

Cliquez ici
pour retrouver des molécules en 3D pour découvrir différentes familles chimiques.

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Supplément numérique

Télécharger les molécules à classer en cliquant
ici
.

Regardez
en vidéo
quelques applications des rayons IR.

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Questions

Compétence(s)

RAI/MOD : Respecter les conventions en chimie

1. Doc. 3 Classer les étiquettes à télécharger dans les suppléments numériques en familles de 4 molécules.

2. Doc. 3 Donner le groupe caractéristique et le nom de chaque famille.

3. Doc. 3 À quel domaine de longueurs d'ondes exprimées en mètre correspond le rayonnement infrarouge ?

4. Doc. 1 et 2 Donner la ou les bandes caractéristiques de nombre d'onde \sigma (en cm^-1) pour chaque famille chimique.

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Synthèse de l'activité

Réaliser une carte mentale qui précise les caractéristiques de chaque famille chimique.

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Physique-Chimie 1re Spécialité

Familles et molécules

Par intuition

Doc. 1 Spectroscopie infrarouge (IR)

Doc. 2Spectre infrarouge d'une molécule

Doc. 3 Groupes caractéristiques et familles

Supplément numérique

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Doc. 1
Spectroscopie infrarouge (IR)

Doc. 2
Spectre infrarouge d'une molécule

Doc. 3
Groupes caractéristiques et familles