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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.

questions corrigées
32
questions corrigées
épreuves
17
épreuves
concours
5
concours
sessions
2020-2026
sessions

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.

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

Voir aussi