16.9: Spectroscopie UV-Vis des systèmes conjugués

La région UV-visible du spectre électromagnétique s’étend de 200 à 800 nm.

Les composés organiques avec des systèmes π conjugués absorbent fortement dans cette région, provoquant des transitions électroniques.

Rappelons que le 1,3-butadiène a quatre orbitales moléculaires π. L’HOMO est une orbitale π-liante occupée par deux électrons, et la LUMO est une orbitale antiliante vide π*.

L’absorption de la lumière UV à 217 nm favorise un électron de l’HOMO au LUMO, ce qui entraîne une transition π → π*.

Un graphique de l’intensité d’absorption en fonction de la longueur d’onde donne le spectre d’absorption UV-visible du 1,3-butadiène, où les maxima d’absorption, λ_max, correspondent à l’écart d’énergie HOMO-LUMO.

Il est intéressant de noter qu’à mesure que l’étendue de la conjugaison augmente, l’écart d’énergie HOMO-LUMO diminue et λ_max se déplace vers des longueurs d’onde plus élevées.

Dans les systèmes hautement conjugués, λ_max s’étend dans la région visible, conférant de la couleur à la molécule.

Par exemple, le β-carotène, un composé présent dans les carottes, a 11 doubles liaisons. Il absorbe fortement à 457 nm, ce qui est la région bleue du spectre visible, mais reflète la couleur complémentaire et apparaît orange.