Techniques

Les vibrations des molécules organiques sont observables selon deux approches bien distinctes : l'absorption et la diffusion.

L'absorption d'une onde électromagnétique se fait par un phénomène d'accord de fréquence (ou résonance que nous reverrons en RMN) entre la fréquence du vibrateur moléculaire et la fréquence de l'onde électromagnétique. Plus précisément il y a une interaction résonante entre la composante électrique de l'onde et le dipôle (moment dipolaire caractérisant la liaison ou le groupe d'atomes associés dans la vibration).

L'onde, avec ses deux composantes électrique et magnétique, s'associe à la vibration du dipôle, dont elle augmente l'amplitude lorsque les fréquences sont en accord. Il y a transfert d'énergie : l'amplitude de la vibration croit et l'intensité de l'onde (composante électrique qui interagit avec le moment dipolaire) diminue. C'est cette approche qui est observée dans l'IR classique par absorption et que nous développons dans ce chapitre. Nous découvrons ainsi l'une des contraintes pour l'observation d'une absorption en IR : la présence nécessaire d'un moment électrique associé à la vibration observée. De ce fait les fonctions polaires seront très nettement discernables en IR, alors que les fonctions ou groupes symétriques non polarisés seront “transparents“ et souvent découverts après un raisonnement par défaut.

La confirmation de la présence de tels groupements non polarisés peut être obtenue par la spectroscopie Raman qui étudie les variations des longueurs d'ondes incidentes après diffusion par la molécule.

Le phénomène classique de diffusion se fait en grande partie sans modification de la longueur d'onde (diffusion Rayleigh). C'est ainsi qu'à la suite de la diffusion par les particules de l'atmosphère de certaines radiations solaires, notamment dans le bleu, le ciel nous offre sa couleur d'azur.

Cependant l'onde électromagnétique peut entrer en interaction avec les groupements polarisables (nous vous rappelons qu'ils doivent être polarisés pour l'absorption) et sa longueur d'onde est modifiée : c'est la diffusion Raman. Cette spectroscopie est moins utilisée, mais elle apporte des informations complémentaires à celles de l'absorption IR classique, parfois décisives pour les composés symétriques. La spectroscopie Raman est aussi plus performante et d'une mise en œuvre plus aisée que l'IR classique pour les basses fréquences (entre 400 et 200 cm-1) et donc (nous allons bientôt comprendre pourquoi) pour les vibrations impliquant des atomes lourds.

Nous n'aborderons pas ici cette spectroscopie (en plein essor grâce à l'usage des sources lasers) mais ce qui suit concernant les vibrateurs, leurs énergies, les modes de vibrations, y est également applicable. Seules les règles de sélection et les intensités de raies différent et en font une technique complémentaire de l'absorption IR.

Légende :
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