4.3 • La spectroscopie infrarouge (IR)
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L’excitation des niveaux vibrationnels va consister à irradier une molécule par un
rayonnement infrarouge. Pour certaines valeurs de ν (donc de ν∗ ou de λ) la différence d’énergie sera exactement égale à la valeur E n − E n + 1 , il y aura donc passage
du niveau n au niveau n + 1 avec absorption d’un photon.
Il est cependant important de remarquer, et ceci est le résultat de la théorie, qu’une
liaison possédant un moment dipolaire nul ne donnera aucun signal en spectroscopie infrarouge. Ainsi le dioxygène O=O n’aura pas de bandes actives en infrarouge,
par contre l’éthène présentera des signaux dus aux liaisons C–H mais la double liaison
C=C ne sera pas active son moment dipolaire étant nul en raison de la symétrie de la
molécule.
b) Les types de vibration
Pour une molécule diatomique (CO, HCl…), la seule vibration
possible est la vibration de valence, c’est-à-dire celle qui a lieu le
long de la liaison. Le problème se compliquera dans le cas des molécules polyatomiques (fig. 4.6) car aux vibrations de valence déjà
présentes dans les molécules diatomiques vont s’ajouter des vibrations de déformation.
Figure 4.6 Différentes vibrations d’une molécule triatomique.
Les vibrations de déformation nécessitent moins d’énergie que les
vibrations de valence.
c) Quelles informations va nous apporter un spectre
infrarouge ?
Un spectre infrarouge s’obtient en plaçant l’échantillon dans une cuve
généralement en NaCl ou en KBr. Le spectre IR indique en général la
transmittance en fonction du nombre d’ondes entre 4 000 et 500 cm –1 .
Dans la pratique on s’intéressera surtout aux vibrations de valence des
liaisons CH, CC, OH, CO, CN ( > 1100 cm –1 ) qui permettront
d’identifier certains groupes fonctionnels. Le domaine de longueur
En spectroscopie infrarouge une longueur d’onde d’absorption va
le plus souvent caractériser une fonction.
Vibration de valence
Vibration de déformation
dans le plan
Vibrations de déformation
hors du plan
Symétrique
( ν ν s )
Antisymétrique
( ν ν as )
Sissoring
( δ δ s )
Rocking
( ρ ρ )
Twisting
( γ γ )
Wagging
( ω ω )
ν
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L’excitation des niveaux vibrationnels va consister à irradier une molécule par un
rayonnement infrarouge. Pour certaines valeurs de ν (donc de ν∗ ou de λ) la différence d’énergie sera exactement égale à la valeur E n − E n + 1 , il y aura donc passage
du niveau n au niveau n + 1 avec absorption d’un photon.
Il est cependant important de remarquer, et ceci est le résultat de la théorie, qu’une
liaison possédant un moment dipolaire nul ne donnera aucun signal en spectroscopie infrarouge. Ainsi le dioxygène O=O n’aura pas de bandes actives en infrarouge,
par contre l’éthène présentera des signaux dus aux liaisons C–H mais la double liaison
C=C ne sera pas active son moment dipolaire étant nul en raison de la symétrie de la
molécule.
b) Les types de vibration
Pour une molécule diatomique (CO, HCl…), la seule vibration
possible est la vibration de valence, c’est-à-dire celle qui a lieu le
long de la liaison. Le problème se compliquera dans le cas des molécules polyatomiques (fig. 4.6) car aux vibrations de valence déjà
présentes dans les molécules diatomiques vont s’ajouter des vibrations de déformation.
Figure 4.6 Différentes vibrations d’une molécule triatomique.
Les vibrations de déformation nécessitent moins d’énergie que les
vibrations de valence.
c) Quelles informations va nous apporter un spectre
infrarouge ?
Un spectre infrarouge s’obtient en plaçant l’échantillon dans une cuve
généralement en NaCl ou en KBr. Le spectre IR indique en général la
transmittance en fonction du nombre d’ondes entre 4 000 et 500 cm –1 .
Dans la pratique on s’intéressera surtout aux vibrations de valence des
liaisons CH, CC, OH, CO, CN ( > 1100 cm –1 ) qui permettront
d’identifier certains groupes fonctionnels. Le domaine de longueur
En spectroscopie infrarouge une longueur d’onde d’absorption va
le plus souvent caractériser une fonction.
Vibration de valence
Vibration de déformation
dans le plan
Vibrations de déformation
hors du plan
Symétrique
( ν ν s )
Antisymétrique
( ν ν as )
Sissoring
( δ δ s )
Rocking
( ρ ρ )
Twisting
( γ γ )
Wagging
( ω ω )
ν