Chimie analytique instrumentale
Notions de spectrométrie Infra-Rouge
Etienne QUIVET 04 91 10 62 43 etienne.quivet@univ-provence.fr
Laboratoire Chimie Provence, UMR 6264, Université de Marseille

Spectroscopie Infra-Rouge
1. Principe 2. Instrumentation 3. Echantillonnage 4. Applications

Principe (rappel)

Théorie corpusculaire

∆E = h.c / λ = h.c.ν

λ → longueur d’onde du rayonnement (mètre, m) ν → nombre d’onde (par mètre, m-1)

En IR, le domaine spectral est donné essentiellement en cm-1

Principe (rappel) Énergie d’un électron ne peut prendre que certaines valeurs (Bohr, 1913)

Existence de niveaux d’énergie discrets que l’électron peut occuper (barreaux d’une échelle)

Énergie potentielle (ou mécanique) totale de la molécule est la somme de plusieurs type d’énergie : ∆Etot. = ∆Eélec. + ∆Evib. + ∆Erot. Avec ∆Eélec. > ∆Evib. > ∆Erot.

Principe
Evib → énergie vibrationnelle due aux vibrations des noyaux de la molécule : elle dépend de leurs masses (m1 et m2), et de leur arrangement. Modèle de l’oscillateur harmonique 2 masses glissant sans frottement sur un même plan et réunis par un ressort m1 m2

m1

m2

m1

m2

si on les écarte puis qu’on les relâche, elles oscillent à une fréquence ν en fonction de la constante de raideur k du ressort et des masses

Loi de Hooke

ν = ½.π.(k/µ)½

Avec µ = (m1.m2)/(m1 + m2)

Principe
Origine de l’absorption Interactions entre la composante électrique de l’onde électromagnétique et les dipôles électriques des liaisons non symétriques. Le dipôle électrique oscille à sa fréquence propre. La composante électrique transmet son énergie à la liaison s’il y a résonance entre les deux fréquences (mécanique et électromagnétique). En l’absence de dipôle permanent (ex : molécule diatomique), il n’y a pas d’absorption → liaisons non polaires transparentes en IR.

O2, N2 et H2 n’absorbent pas dans l’IR : ce ne sont pas des gaz à « effet de serre »

CO2, H2O, CH4, N2O, O3, Halocarbure