Comprendre la spectroscopie infrarouge

DÉCOUVRIR Comprendre la spectroscopie infrarouge principes et mise en ?uvre Les vibrations moléculaires sont à l'origine de l'absorption du rayonnement infrarouge IR par la matière car les niveaux d'énergie moléculaires vibrationnels sont séparés par des énergies qui tombent dans le domaine infrarouge du spectre électromagnétique La partie infrarouge du rayonnement électromagnétique est partagée en trois domaines le proche infrarouge le plus énergétique qui s'étend de à cm- - m en longueurs d'onde l'infrarouge moyen qui va de à cm- - m et en ?n l'infrarouge lointain qui couvre le domaine spectral de à cm- - m La mise en ?uvre de l'interaction d ? un rayonnement infrarouge avec un échantillon puis la détection et l'analyse spectrale par transmission ou par ré exion de ce rayonnement après qu'il ait interagi avec la matière est l'objet de la spectroscopie infrarouge Cette spectroscopie très sélective est couramment utilisée pour l ? identi ?cation de composés mais elle permet également d ? obtenir des informations très importantes sur les interactions inter- et ou intra-moléculaires sur la conformation des molécules sur l ? organisation de la matière ? Laurent SERVANT Gwena? lle LE BOURDON Thierry BUFFETEAU Université Bordeaux Institut des sciences moléculaires Groupe de spectroscopie moléculaire l servant ism u-bordeaux fr Fréquence de vibration et activité Les atomes constitutifs de la matière sont liés entre eux et vibrent avec une fréquence liée à leur masse et à la force des liaisons chimiques dans lesquelles ils sont engagés Une approximation simple et utile permet de comparer la fréquence de vibration d ? une molécule diatomique A-B à celle d ? un oscillateur harmonique idéal liant les deux masses mA et mB des atomes A et B à ses extrémités o? mA mB mA mB est la masse réduite de l ? oscillateur et k la constante de raideur du ressort qui caractérise la force de la liaison chimique Une telle relation est approximative car elle ne tient pas compte de la nature quantique de la liaison chimique mais elle permet cependant d ? apprécier simplement certains e ?ets sur les spectres de vibration ?? les bandes d ? absorption sont situées plutôt vers les basses fréquences quand des atomes lourds sont impliqués ?? la constante de force étant sensiblement proportionnelle à la nature des liaisons simple double ou triple la fréquence associée à la vibration d ? une liaison éthylénique est environ fois plus élevée que celle associée à une simple liaison carbone-carbone Si on reprend l ? analogie de la vibration moléculaire avec un oscillateur la mécanique quantique prévoit que l ? énergie vibrationnelle E d ? un oscillateur harmonique de fréquence propre est quanti ?ée et dépend d ? un nombre quantique de vibration V V E h V Quand la fréquence du rayonnement incident est identique à une fréquence possible de la vibration de la liaison il pourra y avoir absorption de l ? énergie transportée par l ? onde incidente Cette condition est nécessaire mais pas su ?sante Pour qu ? il

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