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UNIVERSITE CONSTANTINE 3
FACULTE DE MEDECINE
DEPARTEMENT DE PHARMACIE
CHIMIE ANALYTIQUE
Dr. Yazid MAMERI
Maitre de conférences en chimie analytique
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La spectrophotométrie d’absorption IR est basé
essentiellement sur l’absorption des photons peu
énergétique par des substances. Ce qui va donc entrainer
des mouvements de vibration et de rotation parmi les
atomes de ces substances. Son domaine s’étend de 4000 à
600 cm-1.
INTRODUCTION
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Théorie de l’infrarouge
Domaine énergétique de l’IR
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Théorie de l’infrarouge
Principe
L’absorption d’une radiation IR ne peut provoquer une modification de l’état
énergétique des électrons puisqu’elle est de faible énergie.
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Théorie de l’infrarouge
Principe
Par contre elle peut exciter les niveaux vibrationnels et rotationnels d’une
molécule, entrainant ainsi des mouvements de vibration et de rotation au
sein de la molécule même.
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Théorie de l’infrarouge
Principe
Donc à chaque groupe d’atome pouvant subir la vibration et la rotation.
𝑣1= 1
λ1
𝑣2= 1
λ2
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Théorie de l’infrarouge
Principe
On observe principalement:
-Les bandes de vibration de valence (axe de liaison):
-Les bandes de vibration de déformation(variation de
l’angle de liaison):
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Théorie de l’infrarouge
Etude d’une molécule diatomique A-B
-Molécule linéaire:
On observe principalement:
A B A B
Allongement Rétrécissement
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Théorie de l’infrarouge
Etude d’une molécule diatomique A-B
-Molécule linéaire:
- Ces vibrations permettent de calculer la constante de la force de la liaison, soit k
cette constante.
- Ce calcul n’est possible qu’en fonction de la transition v=0 à v=1, car elle permet
la détermination de la fréquence de vibration fondamentale ν0 :
- Pour une molécule diatomique A-B (ex: HCl)
𝑬𝒗𝒊𝒃 =𝒉
𝟐𝝅
𝒌
𝝁(𝒗 + 𝟏 𝟐)
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Théorie de l’infrarouge
Etude d’une molécule diatomique A-B
-Molécule linéaire:
v= 0 → v= 1⇒ 𝐸𝑣1 − 𝐸𝑣0 =𝒉
𝟐𝝅
𝒌
𝝁
Mais ∆𝐸 = ℎν0⇒
𝝂𝟎 =𝟏
𝟐𝝅
𝒌
𝝁: La loi de Hooke
On peut l’exprimer en cm-1 (𝑣):
𝑣 =𝟏
𝟐𝝅𝒄
𝒌
𝝁avec 𝜇 =
𝑚𝐴𝑚𝐵
𝑚𝐴+𝑚𝐵𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑢𝑛𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒
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Théorie de l’infrarouge
- ν : fréquence vibration- μ : masse réduite- k : constante de force de la liaison - mA et mB : masses des atomes A
et B respectivement
Donc k est de la forme :
𝒌 = 𝒗𝟐 × 𝟒𝝅𝟐𝒄𝟐𝝁
Cette méthode permet de comparer les liaison simples, doubles, et triples.
-Pour les molécules diatomiques, les vibrations actives en IR son celles qui
possèdent un moment dipolaire non nul et aucun élément de symétrie.
Br-Br : non active en IR ;H-Br active en IR
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Théorie de l’infrarouge
Etude des molécules polyatomiques
-Dans une molécule polyatomique les modes de vibrations sont
très nombreux, on peut distinguer (pour la molécule d’H2O par
exemple):
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Théorie de l’infrarouge
Spectre des molécules polyatomiques:
Cette théorie devient vite complexe pour les molécules polyatomiques à
cause de la superposition de plusieurs mouvements de vib et de rot, qui se
font à des différentes fréquences.
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Théorie de l’infrarouge
Il va en résulter un spectre de bandes correspondant à un groupe d’atome qui est
caractérisé par une fréquence de groupe exprimer en cm-1.
Ceci va permettre l’identification des groupes fonctionnels d’un composé.
Spectre des molécules polyatomiques:
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Théorie de l’infrarouge
Spectre des molécules polyatomiques:
Un spectre IR est composé de 2 régions:
4000-1000 cm-1 : correspondant aux vibration de valence.
1000-600 cm-1 : correspondant aux vibration de déformation.
RQ:La région entre 600 et 1400 cm-1 est riche en pics et épaulements, elle
est utilisé comme empreinte digitale pour distinguer des molécules de
groupements fonctionnels est des absorptions identiques entre 1400 -
4000 cm-1
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Théorie de l’infrarouge
Interprétation des spectres:
Les hydrocarbures:
Ils différent par la vibration de valence C-H
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Théorie de l’infrarouge
Interprétation des spectres:
Les hydrocarbures:
• Composés oxygéné: CxHyO
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Théorie de l’infrarouge
Interprétation des spectres:
Les hydrocarbures:
• Composés oxygéné: CxHyO2
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Théorie de l’infrarouge
Interprétation des spectres:
Les hydrocarbures:
• Les amines:
N-H → 3300-3500 cm-1
-Amine Iaire :2 pics
-Amine IIaire :1 pics
-Amine IIIair : pas de pic
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III – THECHNIQUE D’UTILISATION
Préparation des échantillons:
Les spectres IR peuvent être enregistrés avec des substances
gazeuses, liquides ou solides
-Les gaz et les liquides à bas point d’ébullition sont examinés dans
des cellules spéciales dans lesquelles on fait préalablement un vide.
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III – THECHNIQUE D’UTILISATION
Préparation des échantillons:
Les liquides sont examinés à l’état pur ou en solution
*Liquides purs : (0,005 mm – 0,1 mm)
*les solutions : (0,1 – 1 mm)
À noter que pour les solutions on obtient de bons résultats pour
des […] de 1% à 10 % en m/v
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III – THECHNIQUE D’UTILISATION
Préparation des échantillons:
Les solides: sont examinés soit en suspension soit sous forme de
pastille.
• En suspension dans un liquide visqueux (huile de paraffine)
• Sous forme de pastille 1% environ dans du KBr
L’ensemble est réduit à l’état de poudre et transformé en pastille à
l’aide d’une presse hydraulique.
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IV – Appareillage
- On peut considérer un montage à monofaisceau et à double faisceau
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1: Source: lampe de Nerst
2: Monochromateur
3: Cellule d’analyse
4: Détecteur
5: Enregistrement
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V – Application
- Cette technique de l’IR est utilisée pour le contrôle des médicaments
En particulier pour vérifier l’authenticité d’un principe actif.
• Dans l’analyse fonctionnelle, la recherche des différents groupes de
Fonctions appartenant à la substance.
• Structure des hormones stéroides et leurs pureté.
• Hormones (œstrogènes, progestatifs, corticostéroïdes)
• Utilisée pour l’identification.