Rayonnement UV-visible transition électronique

Rayonnement IR vibration des liaisons

SPECTROSCOPIE INFRAROUGE

2 types de vibration :

vibration d’élongation correspondant à l’étirement d’une liaison A - B.

vibration de déformation (ou flexion) correspondant à la variation d’un angle de valence.

Spectre Infrarouge

Le spectre IR s’étend de 600 à 4000 cm-1, ce qui correspond à des longueurs d’onde dans le vide comprises entre 2,5 et 17 micromètre.

Deux domaines sur un spectre Infrarouge

Par exemple C=O, C=C, C-H, O-H, N-H…qui permet l’identification de groupes caractéristiques.

Bandes C-H

Pour la liaison C — H, le nombre d'ondes σ C−H , voisin de 3000 cm-1, dépend de la nature du carbone: il est plus faible pour un atome de carbone tétragonal (Ctét) que pour un atome trigonal (Ctri). Ceci permet de repérer un groupe alcène de type H-C=C.

Bandes C-H

Le spectre des alcanes, tels que le pentane, présente aussi une absorption intense vers 1460 cm-1 ; elle est liée à la déformation angulaire des liaisons C-H.

Bandes C=C

Propène

La liaison C-C donne une très faible absorption vers 1150 cm-1 généralement non exploitable. En revanche, la liaison C=C des alcènes tels se repère par sa bande d'absorption intense vers 1640 cm-1.

Remarque : Lorsqu'elle est conjuguée à d'autres doubles liaisons, la liaison C=C est affaiblie et le nombre d'ondes correspondant diminue.

Bandes C=O

La liaison C=O est présente dans de nombreuses molécules organiques (aldéhydes, cétones, acide carboxyliques, esters, amides, etc.); la position de la bande d'absorption dépend de la nature de la fonction. Elle est généralement comprise entre 1650 cm-1 et 1750 cm-1.

Bandes C=O

O

CH 3

O

CH 3C H 3

O

CH 3H

O

CH 3O H

O

CH 3Cl

O

CH 3

cétone conjuguée

cétonealdéhydeesteracide carboxyliqueChlorure d'acyle

169517201730175017601807

Sigma (cm-1)

OCH3

La fréquence d’absorption d’une liaison donnée dépend de l’environnement de la liaison. En conséquence elle renseigne sur le type de fonction où apparait cette liaison.

Liaison conjuguée

Bandes O-H

Éthanol gazeux

Éthanol liquide

À l'état gazeux, la liaison O-H donne une bande d'absorption forte et fine vers 3620 cm-1

À l'état liquide, la liaison O-H se manifeste par une bande d'absorption forte et large de 3200cm-1 à 3400cm-1.

⥤ pas de liaison hydrogène

⥤ liaison hydrogène

Bandes diverses

Bande C-O

La liaison C-O se rencontre dans les alcools, les acides carboxyliques, etc… Sa bande d'absorption se situe entre 1070 cm-1 et 1450 cm-1. 

Bande N-H

La liaison N-H, présente dans certaines amines et certains amides, absorbe entre 3100 cm-1 et 3500 cm-1.

Tables Infrarouge

L’exploitation d’un spectre se fait par :

Repérage des bandes caractéristiques des groupes fonctionnels, grâce aux tables existantes.

Les bandes seront analysées selon leurs : Position (cm-1), Intensité (faible, moyenne, forte) et Forme (large ou étroite).

Comparaison du spectre étudié et, en particulier, de la région « empreinte digitale » à un spectre de référence.

Exploiter un spectre infrarouge

Un spectre IR permet :

d’identifier un composé inconnu ; ou tout au moins ces groupes caractéristiques

de suivre un processus réactionnel en étudiant l’apparition ou la disparition des bandes caractéristiques de certains groupes fonctionnels

de vérifier la pureté d’un produit connu par l’absence de bandes signalant la présence d’impuretés.

Exploiter un spectre infrarouge