Spectroscopie infrarouge (IR)
Vibrations moleculaires et identification des fonctions
Principe
La spectroscopie infrarouge repose sur l'absorption de rayonnement IR par les liaisons chimiques d'une molecule. Chaque liaison vibre a une frequence caracteristique. En mesurant quelles frequences sont absorbees, on identifie les groupes fonctionnels presents.
Le spectre IR represente la transmittance (%) en fonction du nombre d'onde σ (en cm⁻¹). Les bandes d'absorption apparaissent comme des creux (minima de transmittance).
Types de vibrations
Elongation (stretching)
Variation de la longueur de la liaison (symetrique ou antisymetrique). Absorbe a haute frequence (1500-4000 cm⁻¹).
Deformation (bending)
Variation de l'angle entre les liaisons. Absorbe a basse frequence (400-1500 cm⁻¹). Zone « empreinte digitale ».
Bandes d'absorption caracteristiques
| Liaison | σ (cm⁻¹) | Aspect | Fonction |
|---|---|---|---|
| O-H (libre) | 3580-3650 | Fine et intense | Alcool dilue |
| O-H (lie) | 3200-3550 | Large et forte | Alcool, acide |
| N-H | 3300-3500 | Moyenne, 1 ou 2 bandes | Amine, amide |
| C-H | 2800-3100 | Moyenne | Alcane, alcene |
| C=O | 1650-1750 | Forte et fine | Cetone, ester, acide, aldehyde |
| C=C | 1620-1680 | Moyenne a faible | Alcene |
| C-O | 1000-1300 | Forte | Alcool, ester, ether |
Methode de lecture d'un spectre IR
1. Zone 3200-3600 cm⁻¹
Chercher O-H (large) ou N-H (moyenne). Si absent : pas d'alcool, acide, amine.
2. Zone 1650-1750 cm⁻¹
Chercher C=O (forte). Si present : cetone, aldehyde, acide, ester ou amide.
3. Recouper les informations
O-H large + C=O ~1710 = acide carboxylique. C=O ~1735 seul = ester. C=O ~1715 sans O-H = cetone.
La zone 400-1500 cm⁻¹ est l'empreinte digitale : unique pour chaque molecule mais difficile a interpreter. On compare avec des spectres de reference.
Ce qu'il faut retenir
- 1. La spectroscopie IR identifie les groupes fonctionnels par leurs vibrations.
- 2. O-H large : alcool/acide. C=O forte : carbonyle.
- 3. Croiser les bandes pour identifier la fonction precise.
- 4. Zone 400-1500 = empreinte digitale (comparaison avec references).
