Université 08 mai 1945 / Guelma Faculté des MI & SM Département de Science de La matière / physique Réalisé par: Gheribi Leyla Khellaf Selma Mme : Doughmane Aggoune Zahra Guebai Sara 1

PLAN Introduction. 1. C’est quoi la spectroscopie infrarouge? 2. Qu’est-ce qu’un spectre infrarouge ? 3. Principe. 4. L’appareillage en spectrophotométrie infrarouge. 5. Déroulement de l’analyse en spectroscopie infrarouge. 6. Techniques Expérimentales en spectroscopie Infrarouge. * Le spectromètre à onde continue. * Le spectromètre à transformée de Fourier. Conclusion. 2

Introduction La spectroscopie est l’étude des spectres des rayonnements électromagnétiques émis, absorbés ou diffusés par une substance.spectresélectromagnétiques on s’intéresse sur l'une de ses classe c’est la spectroscopie infrarouge. 3

1. C’est quoi la spectroscopie infrarouge? C’est une classe de spectroscopie qui traite de la région infrarouge du spectre électromagnétique. Elle recouvre une large gamme de techniques, la plus commune étant un type de spectroscopie d'absorption. Comme pour toutes les techniques de spectroscopie, elle peut être employée pour l'identification de composés ou pour déterminer la composition d'un échantillon.spectroscopieinfrarougespectre électromagnétiquespectroscopie d'absorption 4

5

2. Qu’est-ce qu’un spectre infrarouge ? Le spectre infrarouge est obtenu après l’analyse d’une poudre, d’un liquide ou d’un gaz à la lumière infrarouge. Ils sont utilisés pour identifier les différents types de liaisons présentes dans les molécules organiques. 6

7

3. Principe Chaque liaison chimique présente une fréquence d’oscillation propre à elle, appelée fréquence de résonance ou fréquence propre (les liaisons se comportent comme un ressort). Lors de l’interaction avec une onde électromagnétique ayant la même fréquence que la liaison, cette dernière vibre. Ce qui est traduit par une absorption de la radiation. Pour les liaisons dites chimiques (C-C, C-H, C-O, N- H…), leurs fréquences se situent dans le domaine de l’infrarouge. 8

Vibration d’élongation ou de valence : les atomes vibrent suivant l’axe de la liaison chimique qui les relie. Les vibrations de liaison peuvent être de deux natures différentes : Vibration de déformation : les atomes vibrent perpendiculairement à l’axe de la liaison chimique qui les relie. 21 9

La spectroscopie IR consiste donc à envoyer des radiations IR sur un échantillon à analyser. Ainsi, certaines longueurs d’onde vont être absorbées par les liaisons chimiques de l’échantillon (par les liaisons chimiques des molécules y présentes). Ce qui génère ensuite un spectre IR présentant les différentes liaisons chimiques. L’intérêt qualitatif de l’IR se situe dans l’identification et la caractérisation des molécules inconnues en se basant sur les liaisons chimiques identifiées. Elle peut également nous aider à tester la présence ou l’absence d’une espèce chimique dans une matière donnée. L’IR peut être également une technique quantitative de dosage dans certaines conditions. 10

11

4. L’appareillage en spectrophotométrie infrarouge L’appareillage en spectrophotométrie infrarouge est relativement simple, compact et peu coûteux. Il nécessite : Une lampe émettant un faisceau de lumière infrarouge, Une cellule réceptionnant l’échantillon, Un interféromètre, permettant de s’affranchir d’un échantillon référence Un détecteur Le tout est relié à un ordinateur permettant le traitement du signal obtenu ainsi que le paramétrage de l’analyse. 12

5. Déroulement de l’analyse en spectroscopie infrarouge L’analyse infrarouge est l’une des rares permettant l’analyse de composés dans les trois états 13

6. Techniques Expérimentales en spectroscopie Infrarouge Deux techniques principales sont utilisées pour l'obtention des spectres infrarouge. Plus ancien Plus précise,rapide, mais Simple à mettre en œuvre dont la théorie sous-jacente est Simple à comprendre rapide moins accessible. Le spectromètre à onde continue Le spectromètre à transformée de Fourier 14

Le spectromètre à onde continue Le spectromètre se présente la plupart du temps sous la forme d'un double faisceau. Le premier est destiné à recevoir l'échantillon à analyser et le second la référence. 15

Les signaux de chaque faisceau sont alors combinés de manière à faire disparaître l'influence de la référence puis un système dispersif monochromateur (prisme ou réseau) sépare les différentes longueurs d'onde présentes dont l'intensité est ensuite mesurée par le détecteur. Certains appareils sont toutefois à simple faisceau, le spectre de référence étant alors enregistré avant l'expérience puis soustrait lors du traitement. Cette technique nécessite un temps important puisque chaque longueur d'onde doit être traitée séparément, la résolution étant d'autant plus grande que la vitesse de balayage est lente, si l'on ajoute la perte d'énergie associée et la faible sensibilité. On peut aisément comprendre que cette technique soit aujourd'hui de plus en plus abandonnée au bénéfice des appareils à transformée de Fourier. 16

Le spectromètre à transformée de Fourier Le spectromètre à transformée de Fourier est basé sur un interféromètre de Michelson. Lors de l'acquisition du spectre, un miroir mobile coulisse régulièrement conduisant à une figure d'interférence qui est enregistrée par le détecteur en fonction de la différence de marche p. 17

L'avantage de cette technique est que l'ensemble des longueurs d'onde est étudié simultanément, ce qui conduit à un gain de temps important et permet l'acquisition de plusieurs spectres augmentant le rapport signal/bruit de celui- ci. La résolution est aussi meilleure : il est possible de montrer que la résolution est inversement proportionnelle à la différence de chemin optique maximale entre les deux bras de l'interféromètre. Ainsi, une résolution de 0,1 cm -1 ne nécessite qu'un déplacement du miroir que de 5 cm. 18

Conclusion  La spectrophotométrie infrarouge est une technique d'analyse qui consiste à soumettre un échantillon à un rayonnement infrarouge. Les molécules organiques soumises à ce rayonnement absorbent ces radiations en modifiant leurs énergies de vibration. Suivant les types de liaisons et de fonctions chimiques présentes dans le milieu, un spectre infrarouge caractéristique de l'échantillon ou de sa surface analysée est obtenu.  La spectroscopie IR est très utilisée pour déterminer les groupes fonctionnels d’une molécule. La spectroscopie IR est basée sur l’interaction de la lumière IR avec le nuage électronique des liaisons chimiques. 19

Références [1] [2] [3] [4] spectroscopie/spectre-infra-rouge.html [5] spectroscopie-infrarouge html [6] spectroscopie-infrarouge-ir-754 [7] dessais/item/spectrophotometrie-infrarouge-irtf Les figures : [a]figure1: Dr%20MOUNI%20Lotfi-Chimie?download=3874:m%C3%A9thode%20d%27analyse1 [b]figure2: SE_SPECTRALE.htm [c] figure3 : [d]figure [4, 6] : la-spectroscopie-infrarouge-ir

21