L'instrument de base de la spectrométrie IR est le spectromètre infrarouge (IR).
Cet appareil est essentiel pour déterminer les types de liaisons présentes dans une molécule en analysant l'absorption de longueurs d'onde spécifiques de la lumière infrarouge par ces liaisons.
4 points clés à comprendre
1. Principe de fonctionnement
Un spectromètre IR fonctionne selon le principe que les différents types de liaisons covalentes dans une molécule absorbent des longueurs d'onde spécifiques de la lumière infrarouge.
Cette absorption se produit parce que chaque liaison peut être comparée à un minuscule ressort, capable de vibrer de différentes manières.
Lorsque la lumière infrarouge interagit avec un échantillon, les liaisons absorbent sélectivement les longueurs d'onde qui correspondent à leurs fréquences de vibration.
Cette lumière absorbée est alors convertie en énergie vibratoire au sein de la molécule.
2. Préparation et analyse de l'échantillon
L'échantillon à analyser est placé sur le trajet d'un faisceau de lumière infrarouge.
Selon l'état de l'échantillon (solide, liquide ou gazeux), différentes techniques de préparation sont utilisées.
Pour les solides, on utilise des méthodes telles que la technique de mull ou la méthode de réflexion totale atténuée (ATR).
La technique du mull consiste à mélanger l'échantillon avec un agent de mullage comme le Nujol pour former une pâte, qui est ensuite appliquée sur des plaques de sel pour l'analyse.
La méthode ATR, quant à elle, permet de mesurer directement des échantillons de poudre en les pressant contre un prisme à indice de réfraction élevé, tel que le séléniure de zinc ou le germanium, et en analysant la lumière qui est totalement réfléchie à l'intérieur.
3. Interprétation des résultats
En examinant les longueurs d'onde de la lumière absorbée par l'échantillon, les chimistes peuvent déduire les types de liaisons présentes dans la molécule.
Par exemple, une double liaison C=O absorbe généralement la lumière à 5800 nm.
Le schéma d'absorption à différentes longueurs d'onde fournit une empreinte spectrale de la molécule, ce qui facilite son identification et son analyse structurelle.
4. Applications de la spectrométrie IR
La spectrométrie IR n'est pas seulement utilisée dans l'analyse chimique, mais aussi dans la surveillance de l'environnement.
Par exemple, elle permet de mesurer les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère à l'aide d'analyseurs de gaz à infrarouge.
Ces appareils mesurent l'absorption de longueurs d'onde spécifiques par des gaz tels que le CO, le CO2 et le CH4, fournissant ainsi des données précieuses pour les études environnementales et les processus industriels.
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