Comprendre le principe de la spectroscopie

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Analyse spectrale
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Comprendre le principe de la spectroscopie

FB_Bac_98601_ChiT_S_001

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Rappels de cours

1Quantification de l’énergie


 L’énergie d’un atome est quantifiée. À chaque atome ou molécule correspond un ensemble de niveaux d’énergie « discrets » qui le caractérise.

 Un photon est une particule de masse nulle se déplaçant à la vitesse de la lumière, soit dans le vide : .

 On appelle quantum d’énergie l’énergie transportée par un photon :



, en

fréquence en et longueur d’onde en

, constante de Planck

, célérité de la lumière dans le vide

2Principe de la spectroscopie

 En spectroscopie électromagnétique, une onde, constituée de photons, est envoyée sur un système (atome ou molécule) au repos dans son état fondamental . Si l’énergie apportée par l’onde possède une valeur suffisante, le système est excité : il passe dans un niveau d’énergie supérieure . On dit qu’il y a absorption. Lorsque l’onde excitatrice s’arrête, le système retourne à l’état fondamental, plus stable : il y a alors émission.


 Selon la valeur de l’énergie , différents processus sont engagés :

  • siest grande (rayons X), on excite les électrons de cœur (couches internes) ;
  • siest moins grande (ultraviolet-visible), on excite les électrons externes (impliqués dans des liaisons de valence) ;
  • sicorrespond au domaine infrarouge, les modes de vibration des liaisons entre atomes (élongation et déformation des liaisons) sont excités ;
  • avec des ondes hertziennes (radiofréquences), on excite des noyaux qui présentent des propriétés magnétiques (RMN).

En résonance magnétique nucléaire, le retour à l’état fondamental des noyaux excités conduit à l’obtention de signaux.

3Spectre électromagnétique

 Les techniques spectrales en UV-visible et infrarouge s’effectuent par transmission d’un signal, au travers d’un échantillon à caractériser qui absorbe certaines radiations.

En résonance magnétique nucléaire (RMN), c’est le retour à l’état fondamental des noyaux excités qui conduit à l’obtention de signaux (>dépliant,III et IV).

 Les spectres obtenus fournissent des informations sur la structure des espèces étudiées, sur la présence de groupes fonctionnels, etc.

 Certains types de spectroscopie permettent un suivi quantitatif de réactions.

Méthode

Déterminer le domaine d’une longueur d’onde

Un échantillon absorbe un quantum d’énergie de .

1. Déterminer la valeur de la longueur d’onde absorbée.

2. Dans quel domaine se situe-t-elle (>dépliant,IV) ?

Données : , , .

Solution

1..

Or , donc .

2. La longueur d’onde est dans le domaine de l’infrarouge.

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