Qu'est-ce que l'instrumentation de spectroscopie IR?
La spectroscopie infrarouge (IR) est utilisée pour analyser des molécules. De nombreux types de spectroscopie sont utilisés pour déterminer différentes propriétés et caractéristiques d'une molécule. Les instruments de spectroscopie IR sont utilisés pour déterminer quels groupes sont présents dans un échantillon.
La bande de rayonnement infrarouge comprend des longueurs d'onde de 800 à 1 000 000 nanomètres. Cette lumière est invisible à l’œil humain, bien que les effets du rayonnement infrarouge se traduisent par de la chaleur. La gamme de rayonnement utilisée dans les instruments de spectroscopie IR est comprise entre 2 500 et 1 000 nanomètres. Cette plage s'appelle la région de fréquence du groupe.
Les liaisons chimiques dans une molécule peuvent s’étirer, se plier ou se tordre lorsqu’elles sont exposées à un rayonnement infrarouge. Cela se produit à une longueur d'onde unique pour chaque liaison et chaque type de vibration. Par conséquent, la présence d'une liaison spécifique est caractérisée sur un spectre IR par l'absorption d'un rayonnement à un ensemble discret de longueurs d'onde.
Les instruments de spectroscopie IR conventionnels nécessitent une source de rayonnement, un conteneur pour l’échantillon et des capteurs IR pour détecter les longueurs d’onde ayant traversé l’échantillon. Le spectromètre IR traditionnel est appelé spectromètre à réseau dispersif. Cela fonctionne en divisant le rayonnement de la source infrarouge en deux flux, un flux passant à travers l'échantillon et l'autre servant de contrôle. Le spectromètre compare l'absorption relative du contrôle et de l'échantillon pour calculer l'absorption relative pour chaque longueur d'onde.
La source infrarouge est généralement un solide qui a été chauffé à plus de 2 700 degrés Fahrenheit (environ 1 500 degrés Celsius). Les sources incluent des fils ou des filaments électriques enroulés, du carbure de silicium et de l'oxyde de métal de terres rares. L'échantillon peut être un solide, un liquide ou un gaz. Il peut aussi être en solution liquide, mais dans cet état, il faut bien distinguer les absorptions par le solvant des absorptions par l'échantillon dissous.
La fin du 20e siècle et le début du 21e siècle ont vu de nombreux progrès dans l'instrumentation de spectroscopie IR. L'analyse des spectres IR, effectuée à l'origine manuellement, a été informatisée. Les spectromètres IR à transformée de Fourier (FTIR) offrent des résultats beaucoup plus précis, précis et sensibles que la technologie IR à réseau dispersif.
En pratique, les présences de groupes chimiques dans une molécule sont déterminées par un processus d'élimination. Par exemple, l'absorption à un ensemble particulier de longueurs d'onde implique la présence d'une double liaison carbone-oxygène, ce qui signifie que le composé pourrait contenir une gamme de groupes organiques. Une absorption supplémentaire à une autre longueur d'onde suggère qu'il existe également une simple liaison carbone-oxygène, ce qui signifie que l'échantillon contient un groupe carboxylique (-CO 2 -). La présence d'au moins un groupe acide carboxylique (-CO 2 -H) serait confirmée si l'absorption à une longueur d'onde correspondant à un groupe hydroxyle (-OH) était observée.