Chapitre 10
Spectrométrie du moyen et du proche
infrarouge
L’infrarouge analytique met à profit la plage des radiations électromagnétiques comprise
entre 1 et 50 mm pour identifier ou doser des composés par des procédés basés sur l’absorption ou la réflexion de la lumière par l’échantillon. Cette bande spectrale est divisée
en proche infrarouge (de 1 à 2,5 mm) et en moyen infrarouge (2,5–50 mm). Bien que le
domaine du proche infrarouge soit pauvre en absorptions spécifiques, il a pris une grande
importance dans les laboratoires de contrôle comme moyen d’analyse quantitative. Le domaine du moyen infrarouge est, par contre, plus riche en informations sur les structures des
composés examinés. De ce fait, il est très utilisé comme procédé non destructif pour identifier les composés moléculaires organiques dont il permet de garder une sorte d’empreinte.
Pour effectuer ces analyses, on dispose d’une panoplie d’appareils allant des spectromètres
à transformée de Fourier aux divers analyseurs portables de type dispersif ou non, spécialisés dans le dosage de composés prédéfinis (analyse des gaz et des vapeurs) ou qui
permettent de faire des mesures en continu avec des sondes à immersion sur les unités de
production. La spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier, qui complète la méthode
dispersive initiale, offre de nombreuses possibilités de traitement des spectres et permet des
applications dans l’analyse de micro-échantillons structurés (microanalyse infrarouge).
10.1 ORIGINE DE L’ABSORPTION LUMINEUSE DANS
L’INFRAROUGE
Dans le proche et le moyen infrarouge, l’absorption de la lumière par la matière a pour
origine l’interaction entre les radiations de la source lumineuse et les liaisons chimiques.
Plus précisément, on sait que les atomes situés aux deux extrémités d’une liaison sont
animés d’un mouvement de vibration l’un par rapport à l’autre et que s’ils sont différents,
ils forment un dipôle électrique oscillant à cette même fréquence. Si on irradie une telle
liaison non symétrique par une source lumineuse monochromatique dont la fréquence est la
même que la fréquence de vibration, il va naître une interaction avec le dipôle électrique de
la liaison. Autrement dit la composante électrique de l’onde pourra transmettre son énergie
à la liaison à condition qu’il y ait accord entre sa fréquence mécanique de vibration et la
fréquence électromagnétique de la radiation (fig. 10.1). Cette approche simplifiée explique
qu’en l’absence de dipôle permanent, ce qui est le cas des molécules telles O 2 , N 2 , Cl 2 , aux
liaisons non polaires, il n’y ait pas couplage avec l’onde électromagnétique et qu’aucune
absorption d’énergie ne se produise. Ces liaisons sont dites « transparentes » dans le moyen
infrarouge.
Spectrométrie du moyen et du proche
infrarouge
L’infrarouge analytique met à profit la plage des radiations électromagnétiques comprise
entre 1 et 50 mm pour identifier ou doser des composés par des procédés basés sur l’absorption ou la réflexion de la lumière par l’échantillon. Cette bande spectrale est divisée
en proche infrarouge (de 1 à 2,5 mm) et en moyen infrarouge (2,5–50 mm). Bien que le
domaine du proche infrarouge soit pauvre en absorptions spécifiques, il a pris une grande
importance dans les laboratoires de contrôle comme moyen d’analyse quantitative. Le domaine du moyen infrarouge est, par contre, plus riche en informations sur les structures des
composés examinés. De ce fait, il est très utilisé comme procédé non destructif pour identifier les composés moléculaires organiques dont il permet de garder une sorte d’empreinte.
Pour effectuer ces analyses, on dispose d’une panoplie d’appareils allant des spectromètres
à transformée de Fourier aux divers analyseurs portables de type dispersif ou non, spécialisés dans le dosage de composés prédéfinis (analyse des gaz et des vapeurs) ou qui
permettent de faire des mesures en continu avec des sondes à immersion sur les unités de
production. La spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier, qui complète la méthode
dispersive initiale, offre de nombreuses possibilités de traitement des spectres et permet des
applications dans l’analyse de micro-échantillons structurés (microanalyse infrarouge).
10.1 ORIGINE DE L’ABSORPTION LUMINEUSE DANS
L’INFRAROUGE
Dans le proche et le moyen infrarouge, l’absorption de la lumière par la matière a pour
origine l’interaction entre les radiations de la source lumineuse et les liaisons chimiques.
Plus précisément, on sait que les atomes situés aux deux extrémités d’une liaison sont
animés d’un mouvement de vibration l’un par rapport à l’autre et que s’ils sont différents,
ils forment un dipôle électrique oscillant à cette même fréquence. Si on irradie une telle
liaison non symétrique par une source lumineuse monochromatique dont la fréquence est la
même que la fréquence de vibration, il va naître une interaction avec le dipôle électrique de
la liaison. Autrement dit la composante électrique de l’onde pourra transmettre son énergie
à la liaison à condition qu’il y ait accord entre sa fréquence mécanique de vibration et la
fréquence électromagnétique de la radiation (fig. 10.1). Cette approche simplifiée explique
qu’en l’absence de dipôle permanent, ce qui est le cas des molécules telles O 2 , N 2 , Cl 2 , aux
liaisons non polaires, il n’y ait pas couplage avec l’onde électromagnétique et qu’aucune
absorption d’énergie ne se produise. Ces liaisons sont dites « transparentes » dans le moyen
infrarouge.