Molécule d'oxyde de carbone
Examinons le cas de la molécule de dixoyde de carbone . Si on dénombre les modes de vibration, on trouve
Modes de libertés de la molécule | modèle linéaire exemple : \(\mathrm{CO_2}\) | \(\mathrm{CO_2}\) |
degrés de libertés | 3n | 3n = 3 x 3 = 9 |
modes de translation | 3 | 3 |
modes de rotation | 2 | 2 |
modes de vibration | 3n-5 | 9 - 5 = 4 |
On doit donc retrouver ces quatre modes vibrationnels sur le spectre Infra Rouge de la molécule de dioxyde de carbone. Voici les deux types de vibration d'élongation. Mais en fait on ne va pas observer deux bandes dans la partie haute du spectre...
Considérons ces vibrations d'élongation et les moments dipolaires :
dans le cas de l'élongation symétrique, la molécule restant symétrique, le moment dipolaire reste nul.
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dans le cas de l'élongation asymétrique, la molécule n'étant pas symétrique, il se crée un moment dipolaire.
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Comme en Infra Rouge, on observe une bande uniquement lorsque l'on a variation du moment dipolaire, on observera donc une seule bande d'élongation dans la partie haute du spectre.
Considérons maintenant les vibrations de déformation
La molécule présente une symétrie par rapport à l'atome de carbone et une symétrie axiale.
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De ce fait, les deux déformations dans les deux plans orthogonaux sont en fait strictement identiques.
On n'observe qu'une seule bande d'absorption.
Ce résultat est dû à la symétrie de la molécule.
Finalement, si le dioxyde de carbone présente 4 modes de vibration, du fait de la symétrie de la molécule, on n'observe que deux bandes de vibration.
Dans la partie haute, une bande d'élongation et dans la partie basse, une "bande dégénérée" correspondant à la déformation de la molécule. L'existence et les intensités de ces deux bandes correspondent aux variations plus ou moins importantes du moment dipolaire de la molécule.
Résumé
Retenez que pour qu'une vibration soit active en spectroscopie IR, c'est-à-dire qu'elle donne naissance à une bande d'absorption observable, il faut qu'une variation du moment dipolaire existe pendant la vibration et bien entendu, il faut que la fréquence d'absorption résultante soit dans le domaine IR et qu'une variation du moment dipolaire existe pendant la vibration. Cette condition entraîne des remarques importantes :
l'intensité de la bande sera d'autant plus importante que la modification du moment dipolaire sera grande. Si la modification est faible, la bande peut ne pas être observée.
les molécules symétriques et axiales n'ayant pas de moment dipolaire initial, les modes de vibration qui ne créent pas de variation du moment dipolaire ne seront pas perçus.
Enfin, la fréquence de la bande d'absorption peut coïncider avec la fréquence d'absorption d'une autre bande.