Cours de tleS – Spectres infrarouges – Terminale
Un spectre infrarouge permet d’identifier les liaisons présentes dans un composé organique. Il est composé de bandes d’absorption qui peuvent être : Intenses ou faibles, larges ou fines.
Utilisation pour l’identification de liaisons
Un spectre IR donne l’évolution de la transmittance T (pourcentage de l’intensité lumineuse transmise) en fonction du nombre d’onde σ (en cm-1). Il se présente sous la forme d’une série de plusieurs bandes d’absorption et est caractéristique de l’espèce étudiée.
Un spectre IR permet d’identifier les liaisons et les groupes caractéristiques présents dans un composé. En effet, chaque type de liaison peut être associé à une ou plusieurs bandes(s), située(s) à un nombre d’onde compris entre 600 et 4 000 cm-1 dépendant très peu du reste de la molécule.
Certaines liaisons donnent des bandes dans une région bien précise :
Entre 2 500 et 4 000 cm-1, on trouve les bandes des liaisons simples de type X-H (où X est le carbone, l’oxygène ou l’azote).
Entre 1 500 et 1 800 cm-1, on trouve les bandes des liaisons doubles C=C (moyennement intense) et C=O (très intenses).
En revanche, la zone entre 600 et 1 500 cm-1 est peu exploitable, car on trouve un grand nombre de bandes qui se superposent.
Mise en évidence des liaisons hydrogène
Grace aux spectres IR, on peut mettre en évidence les liaisons hydrogène établies par les hydrogènes des groupes carboxyle (COOH) et hydroxyle (OH).
Une liaison O-H dont le H n’est pas impliqué dans une liaison hydrogène (OH libre) apparaît sous forme d’une bande fine (intensité faible), située vers 3 600 cm-1. En revanche, une liaison O-H dont le H est engagé dans une liaison hydrogène (OH lié) apparaît sous forme d’une bande (très) large et intense, située entre 2 500 et 3 500 cm-1.
Allure
La spectroscopie IR est l’étude de l’absorption des espèces organiques pour des rayonnements de longueurs d’onde λ comprises entre 800 et 1 000 nm. Les spectres IR présentent généralement :
En abscisse, le nombre d’onde, exprimé en cm-1. L’axe est gradué selon les valeurs décroissantes du nombre d’onde de 4 000 à 500 cm-1.
En ordonnée, la transmittance T(en %) Une transmittance de 100% signifie qu’il n’y a pas d’absorption.
Remarque :
Une faible valeur de transmittance correspond à une forte absorption.
Les bandes d’absorption sont orientées vers le bas.
L’axe des abscisses est orienté vers la gauche. Cette échelle n’est pas toujours linéaire.
On distingue deux zones principales dans le spectre IR :
- Le nombre d’onde compris entre 1500 et 4000 cm–1.
Cette zone ne contient qu’un nombre limité de bandes, correspondant à des types de liaisons particuliers. Chaque bande est caractérisée par :
Sa position dans le spectre (la valeur du nombre d’onde du minimum de transmittance.
Sa largeur (bande large ou fine).
Son intensité (faible, moyenne ou forte), correspondant à la valeur minimale de la transmittance.
- Le nombre d’onde compris entre 400 et 1500 cm–1.
Il s’agit d’une zone très riche en bandes d’absorption pour les molécules organiques possédant un ou plusieurs atomes de carbone.
Elle est généralement exploitée qu’en comparaison avec un spectre de référence.
Cette zone s’appelle l’empreinte digitale de la molécule.
