La spectroscopie infrarouge (IR) est utilisée pour analyser des molécules. Il existe de nombreux types de spectroscopie qui sont utilisés pour déterminer les différentes propriétés et caractéristiques d’une molécule. L’instrumentation de spectroscopie IR est utilisée pour élucider quels groupes sont présents dans un échantillon.
La bande de rayonnement IR comprend des longueurs d’onde de 800 à 1,000,000 2,500 16,000 nanomètres. Cette lumière est invisible à l’œil humain, bien que les effets du rayonnement infrarouge soient ressentis sous forme de chaleur. La plage de rayonnement utilisée dans l’instrumentation de spectroscopie IR est de XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX nanomètres. Cette plage est appelée la région de fréquence de groupe.
Les liaisons chimiques dans une molécule peuvent être amenées à s’étirer, se plier ou se tordre lorsqu’elles sont exposées au rayonnement IR. Cela se produit à une longueur d’onde qui est 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 de rayonnement à un ensemble discret de longueurs d’onde.
L’instrumentation de spectroscopie IR conventionnelle nécessite une source de rayonnement, un conteneur pour l’échantillon et des capteurs IR pour détecter les longueurs d’onde qui ont traversé l’échantillon. Le spectromètre IR traditionnel est appelé spectromètre à réseau dispersif. Cela fonctionne en divisant le rayonnement de la source IR en deux flux, un flux traversant l’échantillon et l’autre étant utilisé comme 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 1,500 degrés Fahrenheit (environ XNUMX XNUMX degrés Celsius). Les sources comprennent les fils ou filaments électriques enroulés, le carbure de silicium et l’oxyde de métal des terres rares. L’échantillon peut être un solide, un liquide ou un gaz. Il peut également être en solution liquide, mais dans cet état, il faut bien faire la distinction entre les absorptions par le solvant et les 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, réalisée à l’origine manuellement, est devenue informatisée. Les spectromètres IR à transformée de Fourier (FTIR) ont offert des résultats beaucoup plus précis, précis et sensibles que la technologie IR à réseau dispersif.
En pratique, les présences de groupements chimiques dans une molécule sont déterminées via 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 liaison simple carbone-oxygène, ce qui signifie que l’échantillon contient un groupe carboxylique (-CO2-). La présence d’au moins un groupe acide carboxylique (-CO2-H) serait confirmée si une absorption à une longueur d’onde correspondant à un groupe hydroxyle (-OH) est observée.