QCM : Méthodes spectroscopiques d’analyse (17 questions)

Explication

Le bombardement électronique, généralement réalisé à 70 eV, produit des ions dont on examine la nature et l’abondance relative, en particulier celles des ions positifs. L’analyse des molécules neutres, celle des ions négatifs et la mesure de la vitesse des molécules confondent cette finalité avec d’autres grandeurs.

Explication

Les ions sont séparés selon leur rapport masse/charge, noté $m/z$. La masse seule et la charge seule négligent une partie de ce rapport, tandis que l’énergie des électrons concerne leur production.

Explication

L’échantillon est d’abord volatilisé puis diffuse dans la chambre d’ionisation, où il est ionisé par bombardement électronique sous vide poussé; les ions sont ensuite accélérés par des électrodes sous potentiel $V$. La diffusion avant volatilisation inverse les deux premières étapes, l’accélération avant l’ionisation inverse les dernières, et une séparation préalable omet la procédure décrite.

Explication

Dans un spectre de masse, l’ordonnée représente l’intensité, correspondant à l’abondance relative des ions, et l’abscisse indique $m/z$. Placer $m/z$ en ordonnée inverse les axes; la masse moléculaire neutre et le potentiel des électrodes ne sont pas la grandeur représentée sur cet axe.

Explication

Le pic moléculaire représente l’ion moléculaire, alors que le pic de base désigne le pic de plus forte intensité; ils peuvent donc être différents. Les confondre, assimiler le pic moléculaire au plus grand $m/z$ ou l’identifier au fragment le plus intense mélange ces deux critères.

Explication

Les alcools tendent davantage à se fragmenter, ce qui s’accompagne d’un pic moléculaire faible, tandis qu’un cycle aromatique stabilise l’ion moléculaire et favorise le pic parent. Attribuer cette stabilisation à l’alcool inverse la tendance; assimiler fragmentation accrue à un pic moléculaire renforcé confond deux effets, et l’intensité comparable ignore leur différence.

Explication

Les ultraviolets couvrent les longueurs d’onde de 10 à 400 nm et sont plus énergétiques que le visible ; 250 nm se trouve donc dans leur domaine. Dire qu’ils sont moins énergétiques inverse leur rapport énergétique, tandis que les deux autres réponses placent à tort cette longueur d’onde hors des UV.

Explication

Un spectre UV-visible rend compte de l’absorption des rayonnements UV-visibles par une molécule. L’émission inverse le phénomène, l’infrarouge relève d’un autre domaine spectral et les atomes isolés ne correspondent pas à la définition donnée.

Explication

L’absorption peut promouvoir un électron vers une orbitale d’énergie plus élevée et placer la molécule dans un état excité. L’état fondamental correspond à une énergie plus basse, tandis que la relaxation décrit une perte d’énergie plutôt que la transition absorbante.

Explication

L’effet hyperchromique désigne l’augmentation importante de $\varepsilon$ par conjugaison, alors que l’effet bathochromique déplace le maximum vers les grandes longueurs d’onde. Inverser ces associations confond les deux effets ; un déplacement vers les petites longueurs d’onde contredit la définition du bathochromique.

Explication

La RMN détecte les composés diamagnétiques et permet l’analyse de différents noyaux, dont H et F. Limiter l’analyse à H oublie la diversité des noyaux ; la réponse faisant intervenir des composés paramagnétiques inverse la propriété, et celle excluant F contredit les exemples de noyaux étudiables.

Explication

Les performances dépendent de la puissance de l’appareil, donnée dans une plage de 60 à 700 MHz, et aussi du temps d’accumulation des expériences. La fréquence n’est donc pas le seul facteur ; le temps d’accumulation ne change pas la fréquence nominale, et 300 MHz appartient bien à la plage citée.

Explication

L’analyse d’un spectre RMN du proton repose sur le déplacement chimique, l’intégration et la multiplicité. La référence et la concentration ne remplacent pas l’un de ces trois critères.

Explication

Le déplacement chimique correspond à la position du signal, exprimée en ppm, et renseigne sur l’environnement des protons. L’intégration décrit l’aire, tandis que la multiplicité indique le nombre de pics.

Explication

L’aire d’intégration est proportionnelle au nombre de protons responsables du signal : un rapport d’aires de $3:2$ correspond ici à trois protons contre deux. Inverser le rapport donnerait trois protons pour le second signal; l’intégration ne mesure ni les pics ni une égalité entre signaux.

Explication

Deux protons sont voisins s’ils sont séparés par trois liaisons, simples ou multiples. Exclure les liaisons multiples, ou modifier le nombre requis de liaisons, applique une autre règle que celle du couplage RMN.

Explication

La règle des $n+1$ donne trois pics lorsque le groupe possède deux protons voisins non équivalents : $2+1=3$. Un doublet correspondrait à un voisin, un quadruplet à trois voisins et un singulet à aucun voisin.