Modes de vibration
Une molécule peut être assimilée à un système composé de plusieurs masses liées entre elles par des liaisons ayant des propriétés voisines d'un ressort.
Le modèle de l'oscillateur harmonique permet de déterminer, de manière théorique et approximative, la "fréquence" de l'absorption correspondant à la vibration d'une liaison entre deux atomes (ex :\( \textrm{C-H}\)). C'est le nombre d'onde associé à la vibration de la liaison :
\(\mathrm{\bar \nu = \frac{1}{2.\pi.c}\sqrt{\frac{k}{\mu}}}\)
avec
k constante de force de la liaison
\(\mu\) masse réduite des deux atomes
c vitesse de la lumière
On sait déterminer le nombre de modes de vibration d'une molécule possédant n atomes grâce aux relations :
Modes de libertés de la molécule | linéaire exemple : \(\mathrm{CO_2}\) | non linéaire exemple : \(\mathrm{H_2O}\) |
degrés de libertés | 3n | 3n |
modes de translation | 3 | 3 |
modes de rotation | 2 | 3 |
modes de vibration | 3n-5 | 3n-6 |
Connaissant la fréquence d'absorption associée à une vibration et le nombre de modes vibrationnels d'une molécule, on doit donc pouvoir prévoir le spectre Infra Rouge d'un composé ! Nous allons voir que les choses sont cependant à nuancer !