La Spectroscopie Infrarouge : Identifier les liaisons chimiques 🔍🔬

La spectroscopie infrarouge, également connue sous le nom de Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), est une technique d’analyse qui permet d’étudier les liaisons chimiques présentes dans un matériau en utilisant le rayonnement infrarouge. Grâce à la détection des vibrations caractéristiques des liaisons chimiques, elle permet de dresser une cartographie des fonctions chimiques présentes dans l’échantillon.

Comment ça fonctionne ?

L’appareil émet un rayonnement infrarouge sur une plage de longueurs d’onde allant de 25 à 2,5 micromètres, soit de 4000 à 40O cm-1. Lorsque la longueur d’onde du rayonnement se rapproche de celle des vibrations ou de l’absorption des molécules présentes dans l’échantillon, une partie du rayonnement est absorbée. Ces absorptions se traduisent par des pics d’intensité lumineuse sur le capteur de l’appareil.

Chaque fonction chimique réagit à une longueur d’onde différente, ce qui se manifeste par des creux d’absorption spécifiques. Cependant, toutes les vibrations ne génèrent pas nécessairement une absorption, cela dépend de la géométrie et de la symétrie des molécules. La position de ces bandes d’absorption est influencée par la différence d’électronégativité des atomes et par leur masse. En fonction de la configuration géométrique de la molécule, différentes vibrations peuvent se produire et donc différentes absorptions peuvent être observées (pliage, étirement, rotation).

Schéma théorique de fonctionnement de la spectroscopie à infrarouge (FTIR spectroscopy)

Le principe de l’interféromètre de Michelson

Le faisceau infrarouge émis par la source IR est dirigé vers l’interféromètre de Michelson, qui module chaque longueur d’onde à une fréquence différente. Le faisceau est ensuite divisé en deux parties : l’une est dirigée vers le miroir fixe et l’autre passe à travers la séparatrice vers le miroir mobile. Lorsque les deux faisceaux se recombinent, des interférences constructives ou destructives se produisent en fonction de la position du miroir mobile.

Le faisceau modulé est ensuite réfléchi vers l’échantillon, où des absorptions se produisent. Le faisceau est ensuite capté par le détecteur, qui le transforme en signal électrique. Le signal du détecteur se présente sous la forme d’un interférogramme, qui est la somme de toutes les fréquences du faisceau en fonction de la position du miroir. Cet interférogramme est ensuite converti en un spectre infrarouge par une opération mathématique appelée Transformée de Fourier (TF).

Reconnaissance de la chimie de surface

Le FTIR permet d’obtenir le spectre de l’échantillon à analyser. En connaissant l’identité spectrale des liaisons chimiques telles que la cétone ou le cycle aromatique, il est possible de déterminer les liaisons chimiques présentes à la surface de l’échantillon étudié. En effet, chaque type de liaison a une longueur d’onde spécifique, il suffit donc de lire le spectre pour identifier les liaisons existantes.

La spectroscopie infrarouge est une méthode puissante pour analyser les liaisons chimiques et comprendre la composition des matériaux. Elle trouve de nombreuses applications dans des domaines tels que la chimie, la pharmacologie et les sciences des matériaux. Grâce à cette technique, nous pouvons décoder les secrets de la chimie de surface et approfondir notre compréhension des matériaux qui nous entourent.