Un spectrophotomètre infrarouge est un appareil utilisé en chimie organique pour recueillir des informations sur les propriétés structurelles des molécules et des composés organiques. Dans ce type particulier de spectrophotomètre, la lumière infrarouge est absorbée par les composés chimiques et le mouvement des liaisons chimiques est analysé. Les spectrophotomètres infrarouges peuvent être utilisés pour identifier des produits chimiques inconnus et pour déterminer la pureté de l’échantillon. Ils sont fréquemment utilisés dans des applications de recherche pour les universités et les industries de transformation chimique.
Le spectrophotomètre infrarouge, souvent appelé spectrophotomètre IR, utilise la lumière infrarouge pour provoquer un mouvement dans les liaisons des molécules organiques. La lumière infrarouge se situe entre la lumière visible et le rayonnement micro-ondes sur le spectre de rayonnement électromagnétique. Ce type de lumière peut être divisé en gammes IR proche, moyenne et lointaine, la gamme IR moyenne étant la plus utile en spectroscopie infrarouge. La lumière dans cette région peut avoir une longueur d’onde, ou , de 3×10-4 à 3×10-3 centimètres. Cette plage peut également être exprimée en termes de nombre d’onde, ou , qui est l’inverse de la longueur d’onde.
Les molécules organiques peuvent absorber la lumière infrarouge et, par conséquent, elles peuvent vibrer de différentes manières. L’absorption de la lumière infrarouge se produit chaque fois que l’énergie rayonnante de la lumière elle-même correspond à l’énergie d’une vibration moléculaire donnée. Le mouvement peut être décrit par l’étirement symétrique et asymétrique des liaisons moléculaires et la flexion des liaisons moléculaires.
Un spectrophotomètre infrarouge qui utilise un prisme ou un réseau pour diviser la source de rayonnement infrarouge en fréquences distinctes est appelé spectrophotomètre infrarouge dispersif. Une conception plus moderne, le spectrophotomètre infrarouge à transformée de Fourier, est l’appareil préféré dans les milieux de la recherche et de l’industrie. La précision des nombres d’onde rapportés est constante dans toute la région de balayage de l’appareil en raison d’un pouvoir de résolution constant.
Un spectrophotomètre infrarouge à transformée de Fourier se compose de cinq éléments de base : la source de rayonnement infrarouge, l’interféromètre, l’échantillon, le détecteur et l’ordinateur. La source de rayonnement infrarouge est généralement une source de corps noir brillant, et la quantité d’énergie émise est contrôlée par une ouverture. L’interféromètre est un dispositif optique qui effectue un codage spectral sur le faisceau de rayonnement infrarouge. Le faisceau traverse l’échantillon puis le détecteur qui décode les signaux d’interférogramme de l’interféromètre. La dernière étape est l’ordinateur, qui effectue une transformée de Fourier sur les données et les présente dans une interface utilisable.
Le spectrophotomètre infrarouge est unique en ce qu’il peut être utilisé pour identifier des groupes fonctionnels dans un échantillon inconnu. Certains groupes fonctionnels ont une empreinte digitale ou un pic d’absorption unique qui peut être identifié à partir d’un graphique de sortie de spectrophotomètre infrarouge. Les bibliothèques et bases de données de lectures de produits chimiques organiques peuvent être utilisées pour identifier des échantillons organiques inconnus.