Spectres infrarouge

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Spectres infrarouge (fiche - Terminale S)

Objectifs Présenter le principe et la finalité d’une spectros copie infrarouge (IR). Décrire succinctement le fonctionnement d’un spectrophotomè tre IR. Montrer comment interpréter un spectre IR. 1. Principe de la spectroscopie infrarouge Une liaison chimique entre deux atomes peut être vu e comme un ressort, où les atomes sont assimilés à des masses accrochées à ses extrémités. Ce système présente unefréquenced’oscillationqui lui est propre, ditefréquence de résonance ou fréquence propre. Elle peut ainsi vibrer lorsqu’ elle est frappée par une radiation électromagnétique dont la fréquence correspond à sa fréquence propre. Ce faisant, elle absorbe la radiation. Chaque type de liaison (C-C, C-H, C-O, …) possède une fréquence de résonance qui lui est spécifique.

Pour les liaisons chimiques, ces fréquences se situ ent dans l’infrarouge. En conséquence, le principe d’unespectroscopie IRest d’envoyer des radiations IR sur un échantillon à tester.Certaines longueurs d’onde sont alors absorbées par les liaisons chimiques des moléculesse trouvant dans l’échantillon. On génère alors un spectre IR, qui permet dedéterminer ces liaisons chimiques.

Une spectroscopie infrarouge peut ainsi avoir diffé rentes finalités: •Identifier et caractériser une molécule inconnue, en référençant ses liaisons. •Tester la présence ou l’absence d’une moléculedans un échantillon. • Dans certains cas, procéder à undosaged’une espèce chimique. 2. Etablir un spectre IR Le schéma ci-dessous décrit le principe de fonction nement d’unspectrophotomètre IR à double faisceaux.

Le faisceau du haut passe à travers l’échantillon testé. Le faisceau du bas correspond à un témoin. Comme pour l’UV, lesréceptacles recevant les échantillons ne peuvent pas être en verre, car celui-ci est opaque pour les radiations IR utilisées. Dans la pratique, on emploie par exemple des pastil les de chlorure de sodium monocristal, ou du bromure de potassium. Pour chaqu e longueur d’onde, l’intensité transmisepar l’échantillon est comparée àl’intensité incidente , afin d’en déduire latransmittance .

Pour établir le spectre, au lieu de la longueur d’o nde, il est courant de manipuler le nombre d’onde, exprimé en , et, noté défini comme l’inverse de la longueur