| Chimie générale |
Les techniques
spectroscopiques permettent de sonder la matière par différentes méthodes pour en
déduire des informations sur la structure des molécules qui composent cette matière.
Une technique spectroscopique à pour principe d'irradier (radiations électromagnétiques) un corps et de voir quelles sont les conséquences de cette radiation sur ce corps. Selon la technique mise en jeu, on pourra déduire des spectres obtenus des informations à caractère structural.
Découverte par Bunsen et Kirchhoff, la spectroscopie est aujourd'hui la technique la plus utilisée en chimie, physique et biologie pour extraire des informations du monde microscopiques.
Généralités sur les méthodes spectroscopiques
Les méthodes spectroscopiques permettent de déterminer les caractéristiques géométriques et énergétiques des molécules. Elles sont essentiellement utilisées pour déterminer les structures moléculaires.
La spectroscopie résulte de l’interaction entre un rayonnement électromagnétique et une molécule. L’énergie d’une molécule résulte de quatre contributions : L’énergie des électrons (Ee), l’énergie de translation (Et), l’énergie de vibration (Ev) et l’énergie de rotation (Er). Ces énergies sont quantifiées. L’absorption d’une radiation électromagnétique de fréquence n induit une variation d’énergie de la molécule, sans action Et :
E = Ee + Et + Ev + Er
DE = hn = DEe + DEv + DEr
Energie
Niveaux
vibrationnels
Niveaux __________________ v = 3
électroniques __________________ v = 2
__________________ v = 1
n = 2
__________________ v = 0
v = 3
v = 2
Niveaux
rotationnels®
================
================
================v = 1
n = 1
__________________ v = 0
Ordres de grandeur :
- D Ee de l’ordre de l’eV : transition dans l’UV-visible.
- D Ev de l’ordre du 1/10 d’eV : transition dans l’IR.
- D Er de l’ordre du 1/1000 d’eV : transition dans les micro-ondes.
Spectroscopies d’absorption moléculaires
- Spectroscopie micro-onde : spectroscopie de rotation. Informations sur les longueurs de liaison de molécules polaires diatomiques.
- Spectroscopie IR : spectroscopie de vibration - rotation. Informations sur les déformations et élongations de liaisons : grande importance en chimie organique.
- Spectroscopie UV-visible : spectres de transitions électroniques.
- Spectroscopie photoélectronique. Utilisation de photons X pour ioniser l’atome ou la molécule : hn = ½ mv² + EI. Information sur EI et sur l’énergie des niveaux électroniques.
Autres méthodes
RMN, RPE, Spectrométrie de masse.
- Nenner I., Beswick A. et Jouvet C. 1995 - La lumière, scalpel des molécules - La Recherche, 273, p. 136-141.
Bibliographie expérimentale
- Poulton G.A. 1975 - Isomer Analysis by Spectral Methods - J. Chem. Ed., 52, p. 397-398.
