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Ma chère mère Mon cher père Mes chers frères

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Text of Ma chère mère Mon cher père Mes chers frères

Universit Kasdi Merbah Ouargla

FACULTE DES SCIENCES ET SCIENCES DE L'INGENIEUR

DEPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES

Mmoire Prsent pour l'obtention du diplme de

MAGISTER

Spcialit : Gnie des procds Option : Gnie chimique

Par : LAOUINI Salah Eddine

Thme

Soutenu publiquement le : 15 /03/2005

Devant le jury compos de :

Dr. Ouahrani Med Reda M.C. Universit de Ouargla Prsident Dr. Malek Rassoul Yacine Al Hillo Pr. Universit dOm El-Bouaghi Examinateur Dr. Sakhri Lakhdar Pr. Universit de Ouargla Examinateur Dr. Ladjel Segni M.C. Universit de Ouargla Rapporteur

N dordre : N de srie :

ELABORATION D'UN PROGRAMME DE CALCUL DES

STRUCTURES CHIMIQUES DES COMPOSES ORGANIQUES

.

13-

. 90

. :

. 13-

Rsum :

Ce travail de recherche rentre dans le cadre de dveloppement de logiciel de Calcul des proprits spectroscopiques des composs organiques en se basant sur les caractristiques spectrales des molcules.

Gnralement dans la recherche de la structure chimique des composs organiques ont recourt le plus souvent diffrent techniques d'analyses spectrales tel que : La spectromtrie de masse, l'infrarouge, l'ultra violet et la rsonance magntique nuclaire du proton et du carbone treize, le programme dvelopp utilise une banque de donne qui aide rgler le problme de la dtermination de la structure des molcules organiques partir de leur donns spectrales.

Le programme ralis utilise le langage Fortran 90, il est constitu de plusieurs bases de donns, chacune correspondant une mthode danalyse. A partir des donnes spectrales il donne les proprits correspondantes.

Mots cls : Spectroscopie des composs organiques, SM, UV, IR, RMN, Simulation.

:Abstract This work of research goes in the setting of development of software of Calculation of

the spectroscopic properties of the organic compounds while being based on the spectral features of the molecules.

Generally in the research of the chemical structures of the organic compounds have resorted the most often to techniques of spectral analyses as: The spectrometry of mass, the infrared, the ultraviolet and the nuclear magnetic resonance of the proton and the carbon thirteen, the developed program uses a data base of given them that helps to settle the problem of the determination of structure of the organic molecules from given them spectral.

The achieved program uses the language Fortran 90; it is constituted of several bases of given, each correspondent to a method of analysis. From given them spectral it gives the corresponding properties.

Key words: Spectroscopy, MS, UV, IR, RMN, Simulation.

DEDICACE

Je ddie ce mmoire : Ma chre mre

Mon cher pre

Mes chers frres (Tarek, Bougdadi, Idrisse et Ibrahim)

Mes chres surs (Yasmina, Noura, Soumaia et la petite Marwa)

A toute ma famille

A tout mes amis (Mosbah, Rachid, Imad, Abd El-hamide,

ebd El-rrahim, Mohammed, farhat, Nadji, Othmane, Yacine,

Soufiane, Walide, Hamz ..

A tous

SALAH EDDINE

REMRCIEMENTS

Je remercie Dieu le tout puissant qui ma donn du courage, la patience et la

force jusqu' la fin de ce modeste travail.

Il est difficile dexprimer, en quelques mots ma profonde gratitude et mon

sincre remerciement pour les aides prcieuses, les conseils utiles et lencouragement de

mon promoteur et mon enseignent Monsieur LADJAL SEGNI, matre de confrence

luniversit Kasdi Merbah Ouargla.

Je remercie les professeurs de dpartement de gnie de procds,

particulirement, Monsieur OUAHRANI MED REDHA, matres de confrence et le

professeur Monsieur SAKHRI LAKHDAR luniversit Kasdi Merbah Ouargla.

Mes remerciements sadressent aussi Monsieur KORICHI MOURAD matre

assistant charg des cours luniversit Kasdi Merbah Ouargla pour tous les conseils

et les aides.

Je remercie respectivement monsieur BOUCHKIMA BACHIR, professeur

luniversit Kasdi Merbah Ouargla et chef de projet et conseill de la promotion

magister gnie de procds.

Jaimerais remercier spcialement mon collgue Monsieur MENNOUCHE

DJAMEL pour toutes les aides pendant llaboration du programme informatique.

Je tiens galement remercier mes collgues chacun son nom (SOUAAD,

FATIMA, ACHA, NACER EDDINE, DJAMEL, BABA HANNI, ABD EL-

HAKIM, BAKHTI, MOHAMMED, CHAWKI, SAMIR ET EL-IDE) de la

promotion de magister gnie de procds.

Sans oublier, de remercier tous ceux quils mont aid de prs ou de loin pour

raliser ce travail.

Sommaire

IV

Liste des tableaux........VIII

Liste des figures.......X

Introduction.1

Partie thorique

Chapitre I : Spectromtrie de masse

I.1-Introduction.3

I.2-Principe3

I.3-Instrumentation...5

I.3.1-Introduction de lchantillon dans la source.7

I.3.2-Mode dionisation en spectromtrie de masse.7

I.3.3-Sparation des ions et analyse des rapports m/z......8

I.3.4-Les dtecteurs...9

I.4-Ion molculaire et dtermination de la formule du compos organique.............10

I.5-Principales ractions de fragmentation des molcules organique.........11

Chapitre II : Spectromtrie dabsorption de lultraviolet/visible

II.1-Introduction....57

II.2-Le domaine spectral UV-Visible et lorigine des absorptions...........57

II.3-Le spectre UV-Visible et labsorption lumineuse......58

II.4-Transitions lectroniques des composs organiques......59

II.4.1-Transition .......59

II.4.2-Transition n .60

Sommaire

II.4.3-Transition n .60

II.4.4-Transition 60

II.5-Groupement chromophore61

II.6-Effet due aux solvants (solvachromi)63

II.7-Effet sur le coefficient dabsorption.....63

II.8-Instrumentation dans UV-Visible.....64

II.8.1-Les sources lumineuses....64

II.8.2-Les systmes dispersifs...64

II.8.3-Les dtecteurs.64

II.9-Mthodes utilises en analyse quantitative....65

II.10-Approche gnrale....65

Chapitre III : Spectromtrie infrarouge

III.1-Introduction67

III.2-Origine de labsorption lumineuse dans linfrarouge.67

III.3-Prsentation des absorptions dans linfrarouge..67

III.4-Modle simplifi pour les vibrations des liaisons vibrationnelles..68

III.5-Spectromtre et analyseur infrarouge.69

III.6-Spectromtre IR classiques (scanning)...71

III.6.1-La source de radiation.71

III.6.2-Les matriaux optiques...71

III.6.3-Les dtecteurs.71

III.7-Spectromtres IR a transforme de Fourier72

III.8-Prparation des chantillons...72

III.8.1-Mesure en phase gazeuse72

III.8.2-Mesure ltat liquide.72

III.8.3-Mesure en solution..72

III.8.4-Mesure ltat solide......73

III.9-Interprtation du spectre.....73

III.10-Absorption caractristiques des groupes dans les molcules organiques.....74

III.11-Spectroscopie Raman....75

V

Sommaire

Chapitre IV : Spectromtrie de rsonance magntique nuclaire

IV.1-Gnralits...88

IV.2-Phnomne de rsonance.........88

IV.3-Dplacements chimiques .....91

IV.3.1-Les ppm....93

IV.3.2-Intensit du pic.93

IV.4-Origine du couplage spin-spin.93

IV.5-Spectroscopie de RMN-1H..94

IV.5.1-Prparation des chantillons et obtention des spectres...94

IV.5.2-Dplacements chimiques de 1H...95

IV.5.3-Couplage 1H,1H.......95

IV.5.4-Corrlation des dplacements chimiques de 1H .96

IV.6-Spectroscopie de RMN-13C.......104

IV.6.1-Prparation des chantillons et enregistrement des spectres.104

IV.6.2-Dplacement chimique de 13C.104

Partie calcul

Chapitre I : Prsentation du programme

I.1- Introduction110

I.2- Prsentation du programme110

I.2.1-Calcul de la formule brute dun compos analys......113

I.2.2- Calcul des principaux fragments du compos...113

I.2.3-Calcul des proprits vis--vis la spectroscopie ultraviolet du compos analys..113

I.2.4-Calcul des principaux groupes fonctionnels des composs analyss..113

I.2.5-Calcul des proprits spectroscopiques vis--vis de la rsonance magntique nuclaire de

proton....114

I.2.6-Calcul des proprits spectroscopiques vis--vis de la rsonance magntique nuclaire de

carbone treize.114

I.2.6-Programme d'identification des principales proprits spectroscopiques des composs

organiques avec le langage Fortran 90 .115

VI

Sommaire

I.2.7-les bases de donnes utilises dans le programme....123

La base de donnes ralise pour dterminer la formule brute du compos analys et

leInombre dinsaturation (DBE)..123

La base de donnes ralise dans le programme pour dterminer les structures imputes des

principaux fragments perdus..187

La base de donnes ralise pour dterminer les groupes fonctionnels.190

La base de donnes ralise pour dterminer les groupes lis aux atomes supports le

proton.193

La base de