Spectroscopies IR et RMN : 32 questions de concours corrigées
17 épreuves X-ENS, CCINP, E3A et Banque PT, sessions 2020 à 2026, filières MP, PSI, PC, PT et BCPST.
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Spectroscopie infrarouge (nombres d'onde caractéristiques des groupes), RMN du proton (déplacement chimique, intégration, multiplicité, couplages), spectroscopie UV-visible pour l'identification de structures.
Au programme : en sup (1re année) pour PC et BCPST.
Les questions, avec indice et corrigé
32 questions, incontournables d'abord, puis de la plus accessible à la plus difficile.
Banque PT Physique B PT 2023, Q27
Justifier l'allure de ce graphe à l'aide d'une loi que l'on précisera.
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q33
En utilisant le spectre RMN ¹H, identifier l'adduit formé majoritairement lorsque l'aldéhyde est réduit. Attribuer les différents signaux observés en justifiant soigneusement.
- spectroscopie rmn 1h
- couplage scalaire
ENS Physique-Chimie L PC 2020, Q3
Commenter l'intégralité des données spectroscopiques obtenues en spectroscopie RMN ¹H et IR.
- résonance magnétique nucléaire
- spectroscopie infrarouge
CCINP Modelisation PSI 2026, Q30
Rappeler la loi de Beer-Lambert en rappelant l'unité des différentes grandeurs introduites.
CCINP Modelisation PSI 2026, Q31
La figure 7 donne le coefficient d'extinction molaire de HClO et ClO⁻ en fonction de la longueur d'onde. En se plaçant à 290 nm, pour simplifier, donner les coefficients d'absorption molaire des…
CCINP Physique MP 2026, Q42
Déduire l'information que Major Tom pourrait extraire de l'absorbance.
- spectroscopie d'absorption
- pulsation de résonance
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q28
Justifier que, lors de la mise en œuvre de la méthode de Folin-Ciocalteu, la mesure de l'absorbance de l'échantillon soit réalisée à 760 nm.
Banque PT Physique B PT 2026, Q3
Donner, à 10 nm près, la valeur de la longueur d'onde d'absorption maximale dans la gamme visible (notée λ_max ,vis) de ce colorant.
Banque PT Physique B PT 2026, Q4
À l'aide de son spectre d'absorption, justifier la couleur rouge du colorant.
- synthèse soustractive
- couleur complémentaire
E3A Physique-Chimie MP 2024, Q46
Citer le nom de l'appareil permettant de mesurer l'absorbance d'une solution. Expliciter la manière avec laquelle on procède pour choisir la longueur d'onde λ de travail optimale. Définir…
ENS Physique BCPST 2023, Q23
À partir de la figure 7, définir, parmi les filtres disponibles sur le microscope, le filtre d'excitation qui est le plus approprié pour exciter la molécule fluorescente ATTO565TM.
- spectre d'absorption
- filtre optique
- excitation
Banque PT Physique B PT 2023, Q26
On décide de travailler à une longueur d'onde de 808 nm. Justifier ce choix.
- spectrophotométrie uv-visible
- choix de longueur d'onde
Banque PT Physique B PT 2023, Q29
L'absorbance mesurée pour la solution de laiton est de 0,62. En déduire la concentration approximative de la solution en ions cuivre.
- dosage par étalonnage
- spectrophotométrie
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q33
À quelle longueur d'onde est-il judicieux d'enregistrer l'absorbance de la solution ? Justifier.
CCINP Modelisation PC 2026, Q14
En s'aidant des résultats de la question Q13 et en justifiant la réponse, attribuer les trois valeurs de nombre d'onde suivantes 1 650 cm⁻¹, 1 300 cm⁻¹ et 2 200 cm⁻¹ aux trois liaisons suivantes…
- spectroscopie infrarouge
- multiplicité de liaison
CCINP Modelisation PSI 2026, Q32
On supposera qu'à part l'eau, aucune autre espèce n'absorbe à cette longueur d'onde. Réécrire la loi de Beer-Lambert en y faisant apparaître uniquement la concentration molaire [HClO] comme…
CCINP Modelisation PSI 2026, Q33
La figure 8 donne αₑ, le coefficient d'absorption par mètre d'eau traversé en fonction de la longueur d'onde, tel que αₑ z = log ((I(0))/(I(z))). Peut-on négliger l'absorption des UV due à l'eau à…
CCINP Modelisation PSI 2026, Q34
En déduire l'expression de l'intensité I(z) du rayonnement UV à la profondeur z. On notera I₀ = I(0) l'intensité lumineuse à la surface du bassin.
Banque PT Physique B PT 2026, Q5
À partir de la Figure 2, donner une estimation de la valeur de la constante k dans le cas du colorant A, à la longueur d'onde λ_max ,vis, en précisant l'unité de cette constante.
CCINP Physique-Chimie MP 2024, Q38
La figure 11 donne les courbes d'absorbance de TiO₂ et de ZnO en fonction de la longueur d'onde pour des tailles de particules de l'ordre de 100 nm. Expliquer les formulations combinées en TiO₂ et…
ENS Physique BCPST 2023, Q19
Commenter l'allure des spectres d'émission de l'atome d'hydrogène et de ATTO565TM et expliquer l'origine de la différence de forme de ces spectres.
- spectre de raies
- spectre de bandes
- niveau vibrationnel
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q22
Expliquer l'intérêt d'utiliser un solvant deutéré en RMN du proton, et donner la raison de l'ajout de BF₃-OEt₂.
- solvant deutéré
- référence rmn
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q14
Donner la structure de la molécule 2 et attribuer les différents signaux du spectre RMN.
Banque PT Physique B PT 2023, Q28
Quelle grandeur caractéristique de l'ion cuivre peut-on déterminer à l'aide de ce graphe ? La calculer sachant que l'épaisseur de la cuve est de 1 cm.
CCINP Modelisation PSI 2026, Q36
En interprétant αₑ et αₜ [HClO] comme des probabilités linéiques d'absorption d'un photon, en déduire l'expression de la proportion τ de photons absorbés par le chlore libre.
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q23
Vérifier en justifiant si le spectre RMN ¹¹B du mélange avant réaction est compatible avec la présence d'une paire de Lewis frustrée.
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q25
Attribuer les différents signaux en RMN ¹H (tableau (1)) et commenter la multiplicité du signal à 4,10 ppm.
Banque PT Physique B PT 2023, Q30
Quels sont les pourcentages massiques de cuivre et de zinc de ce laiton ? Conclure.
- pourcentage massique
- composition d'un alliage
X-ENS Physique PSI 2021, Q32
On souhaite déterminer la fréquence de l'onde acoustique dans le cristal. Un spectromètre optique usuel possède une résolution d'environ Δλ_spec = 1 nm. On considère une onde acoustique de fréquence…
- spectre visible
- résolution spectrale
- décalage en fréquence
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q61
Les spectres RMN ¹H du composé 11 et du produit obtenu après hydrogénation catalytique sont présentés dans le document 8. Attribuer le spectre correspondant au composé 11 en justifiant votre…
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q24
À l'aide des spectres obtenus après réaction et de la table de déplacement chimique en annexe (figure (8)), déterminer les structures des composés 3 et 4 qui composent le solide blanc obtenu.
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q24
Attribuer les signaux RMN donnés dans le tableau 2. La réponse doit être suffisamment justifiée pour que l'attribution proposée soit univoque.
Pièges classiques
- Ne pas confondre le maximum absolu d'absorption d'un spectre (souvent situé dans l'UV) avec le maximum d'absorption dans le domaine visible, qui est le seul à déterminer la couleur perçue de la solution.
Question source :Banque PT Physique B PT 2026, Q3
- Oublier de dénombrer les protons éthyléniques, alors qu'il s'agit du critère RMN le plus rapide et discriminant pour identifier le degré de substitution d'un alcène (par exemple un proton pour un motif trisubstitué contre trois pour un motif vinyle).
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q33
- Considérer comme équivalents des groupements identiques portés par un alcène : la rotation bloquée autour de la liaison double \mathrm{C=C} peut les rendre diastéréotopiques et leur conférer des déplacements chimiques distincts.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q33
- Oublier que le coefficient d'absorption molaire \varepsilon est usuellement tabulé en \mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\cdot\mathrm{cm}^{-1}, ce qui impose de laisser la largeur de cuve \ell en centimètres ou de convertir \varepsilon en unités SI (\mathrm{m}^2\cdot\mathrm{mol}^{-1}).
Question source :Banque PT Physique B PT 2023, Q28
- Confondre les singulets intégrant pour 3\,\mathrm{H} : le groupement méthoxy d'un ester -\mathrm{OCH_3} résonne vers 3{,}7\text{ ppm} par effet inductif direct de l'oxygène, alors que le méthyle d'une cétone -\mathrm{COCH_3} résonne plus haut champ, vers 2{,}1\text{ à }2{,}3\text{ ppm}.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2023, Q14
- Appliquer à tort la règle des (n+1) multiplets et le triangle de Pascal lors d'un couplage avec un noyau de spin I \neq 1/2 : le couplage avec un noyau ^{11}\mathrm{B} (spin I = 3/2) produit un quadruplet d'intensités égales 1:1:1:1.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q25
- En spectrofluorimétrie, choisir une longueur d'onde d'excitation correspondant au pic d'émission du fluorophore, ce qui rend impossible la séparation spectrale entre la lumière incidente diffusée et la fluorescence émise.
Question source :ENS Physique BCPST 2023, Q23
À retenir
- Pour un alcène, les constantes de couplage vicinales et géminales suivent la hiérarchie stricte ^3J_{\mathrm{trans}}\,(12\text{ à }18\text{ Hz}) > {^3J_{\mathrm{cis}}}\,(6\text{ à }12\text{ Hz}) > {^2J_{\mathrm{gem}}}\,(0\text{ à }3\text{ Hz}), ce qui permet d'attribuer sans ambiguïté la configuration (E)/(Z).
Questions sources :ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q24E3A Physique-Chimie PC 2020, Q61ENS Physique-Chimie L PC 2020, Q3
- Un dosage spectrophotométrique est conduit au maximum d'absorption \lambda_{\max} pour maximiser la sensibilité (valeur de \varepsilon maximale) et minimiser l'incertitude liée au calage en longueur d'onde car \mathrm{d}A/\mathrm{d}\lambda \approx 0.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2026, Q28E3A Physique-Chimie MP 2024, Q46Banque PT Physique B PT 2023, Q26
- La loi de Beer-Lambert A = \varepsilon\,\ell\,c n'est valable que pour une lumière monochromatique, un milieu homogène et des solutions diluées (typiquement c < 10^{-2}\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} ou A \lesssim 1{,}5) afin d'éviter les interactions soluté-soluté.
Questions sources :CCINP Modelisation PSI 2026, Q30Banque PT Physique B PT 2023, Q27
- L'absorbance globale d'un mélange de plusieurs espèces absorbantes indépendantes est additive : A = \sum_i \varepsilon_i\,\ell\,c_i.
Question source :CCINP Modelisation PSI 2026, Q30
- La couleur perçue d'une solution correspond à la couleur complémentaire de celle absorbée à son maximum d'absorption dans le domaine visible (par exemple bleu absorbé donne une solution orange, violet absorbé donne du jaune).
Question source :Banque PT Physique B PT 2026, Q4
- Le « blanc » spectrophotométrique compense les pertes d'intensité indépendantes du soluté d'intérêt, notamment les réflexions aux parois de la cuve ainsi que l'absorption résiduelle et la diffusion par le solvant.
Questions sources :E3A Physique-Chimie MP 2024, Q46Banque PT Physique B PT 2023, Q27
- La conjugaison d'un carbonyle \mathrm{C=O} avec une double liaison ou un cycle aromatique affaiblit la liaison par effet donneur mésomère et abaisse son nombre d'onde d'élongation IR de 20\text{ à }30\text{ cm}^{-1}.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2020, Q3
- L'utilisation de solvants deutérés en RMN (comme \mathrm{CDCl}_3) permet d'éviter la saturation du détecteur par les signaux du solvant tout en servant de signal de référence pour le verrouillage de fréquence (« lock »).
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q22
- Un couplage scalaire hétéronucléaire direct ^1J_{\mathrm{X-H}} (avec \mathrm{X} = {}^{31}\mathrm{P}, {}^{13}\mathrm{C}, {}^{11}\mathrm{B}) présente une constante de couplage bien supérieure (plusieurs dizaines à centaines de Hertz) aux couplages vicinaux ou géminaux.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q24
- Un spectre d'absorption ou d'émission moléculaire en solution est formé de larges bandes en raison du couplage des transitions électroniques avec les états vibrationnels et rotationnels, contrairement aux spectres de raies atomiques.
Question source :ENS Physique BCPST 2023, Q19
- Le groupement protecteur tert-butyldiméthylsilyle (TBS) se reconnaît en RMN ^{1}\mathrm{H} à deux singulets très blindés : 6\,\mathrm{H} vers 0\text{ ppm} (\mathrm{SiMe}_2) et 9\,\mathrm{H} vers 0{,}9\text{ ppm} (t-Bu).
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q24
- Le coefficient d'absorption molaire \varepsilon exprimé en \mathrm{L}\cdot\mathrm{mol}^{-1}\cdot\mathrm{cm}^{-1} se convertit dans l'unité SI (\mathrm{m}^2\cdot\mathrm{mol}^{-1}) par division par un facteur 10, tandis qu'un coefficient linéique en \mathrm{cm}^{-1} correspond à 100\text{ m}^{-1}.
Questions sources :CCINP Modelisation PSI 2026, Q31CCINP Modelisation PSI 2026, Q32
Les questions sont classées par chapitre à partir des corrigés détaillés de WikiPrépa ; une question peut relever de deux chapitres. La difficulté, de 1 (application directe) à 4 (difficile), est une estimation. Comment les corrigés sont rédigés et relus
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