La spectroscopie infrarouge, également connue sous le nom de spectroscopie IR, peut révéler les structures de composés chimiques liés de manière covalente tels que les composés organiques. Ainsi, pour les étudiants et les chercheurs qui synthétisent ces composés en laboratoire, il devient un outil utile pour vérifier les résultats d'une expérience. Différentes liaisons chimiques absorbent différentes fréquences de l'infrarouge, et la spectroscopie infrarouge montre des vibrations à ces fréquences (affichées sous forme de « nombres d'onde ») en fonction du type de liaison.
Une fonction
La spectroscopie infrarouge est un outil utile dans la boîte à outils du chimiste pour identifier les composés. Il ne donne pas la structure exacte d'un composé, mais montre plutôt l'identité des groupes fonctionnels, ou fragments, dans une molécule - les différents segments de la composition de la molécule. En tant qu'outil inexact, la spectroscopie IR fonctionne mieux lorsqu'elle est utilisée conjointement avec d'autres formes d'analyse telles que la détermination du point de fusion.
En chimie professionnelle, l'IR est largement passé de mode, remplacé par des méthodes plus informatives comme la spectroscopie RMN (résonance magnétique nucléaire). Il est encore fréquemment utilisé dans les laboratoires d'étudiants, car la spectroscopie IR reste utile pour identifier caractéristiques importantes des molécules synthétisées dans les expériences de laboratoire d'étudiants, selon l'Université du Colorado Rocher.
Méthode
Généralement, le chimiste broie un échantillon solide avec une substance comme le bromure de potassium (qui, en tant que produit ionique composé, n'apparaît pas dans la spectroscopie IR) et le place dans un appareil spécial pour permettre au capteur de briller à travers. Parfois, elle ou il mélange des échantillons solides avec des solvants comme l'huile minérale (qui donne une lecture limitée et connue dans l'impression IR) pour utiliser la méthode liquide, qui consiste à placer un échantillon entre deux plaques de sel pressé (NaCl, chlorure de sodium) pour permettre à la lumière infrarouge de briller, selon l'État du Michigan Université.
Importance
Lorsque la « lumière » ou le rayonnement infrarouge frappe une molécule, les liaisons dans la molécule absorbent l'énergie de l'infrarouge et réagissent en vibrant. Généralement, les scientifiques appellent les différents types de vibrations la flexion, l'étirement, le balancement ou le cisaillement.
Selon Michele Sherban-Kline de l'Université de Yale, un spectromètre IR possède une source, un système optique, un détecteur et un amplificateur. La source émet des rayons infrarouges; le système optique déplace ces rayons dans la bonne direction; le détecteur observe les changements dans le rayonnement infrarouge et l'amplificateur améliore le signal du détecteur.
Les types
Parfois, les spectromètres utilisent des faisceaux infrarouges uniques, puis les divisent en longueurs d'onde composantes; d'autres conceptions utilisent deux faisceaux séparés et utilisent la différence entre ces faisceaux après que l'un d'eux ait traversé l'échantillon pour donner des informations sur l'échantillon. Les spectromètres à l'ancienne amplifiaient le signal optiquement, et les spectromètres modernes utilisent l'amplification électronique dans le même but, selon Michele Sherban-Kline de l'Université de Yale.
Identification
La spectroscopie IR identifie les molécules en fonction de leurs groupes fonctionnels. Le chimiste utilisant la spectroscopie IR peut utiliser un tableau ou un graphique pour identifier ces groupes. Chaque groupe fonctionnel a un « numéro d'onde » différent, indiqué en centimètres inverses, et une apparence typique, par exemple, l'étirement d'un Le groupe O-H, comme celui de l'eau ou de l'alcool, occupe un pic très large avec un nombre d'onde proche de 3500, selon la Michigan State University. Si le composé synthétisé ne contient aucun groupe alcool (également appelé groupe hydroxyle), cela peut indiquer la présence accidentelle d'eau dans l'échantillon, une erreur courante des élèves dans le laboratoire.