13.2 : Spectroscopie IR: Vibration moléculaire - Présentation

Lorsque le rayonnement infrarouge (IR) traverse une molécule liée de manière covalente, les liaisons passent d'un niveau vibratoire inférieur à un niveau vibratoire supérieur. Les mouvements vibratoires fondamentaux qui entraînent une absorption infrarouge peuvent être classés comme vibrations d'étirement ou de flexion.

Les vibrations d'étirement sont des mouvements vibratoires qui se produisent le long de la ligne de liaison, modifiant la longueur de liaison ou la distance entre deux atomes liés. Elles sont en outre distinguées comme symétriques ou asymétriques. Dans l'étirement symétrique, la vibration simultanée de deux liaisons s'allonge et se contracte ensemble. En revanche, l'étirement asymétrique implique qu'une liaison se déplace dans une direction tandis qu'une autre liaison se déplace dans la direction opposée.

Contrairement à l'étirement, les vibrations de flexion ne se produisent pas le long de la ligne de liaison ; elles modifient plutôt l'angle de liaison. Les vibrations de flexion peuvent être divisées en flexions dans le plan et hors plan. Les vibrations de flexion dans le plan sont classées comme cisaillement (symétrique) et bascule (asymétrique), tandis que la flexion hors plan est classée comme torsion (symétrique) et oscillation (asymétrique).

Pour les molécules non linéaires, le nombre total de vibrations fondamentales autorisées est donné par la formule 3n − 6, où n représente le nombre d'atomes. En revanche, les molécules linéaires comme HBr n'autorisent que 3n − 5 vibrations fondamentales. Pour HBr, un seul type de vibration est possible.

En spectroscopie IR, la fréquence correspondant à l'excitation des liaisons de l'état fondamental à l'état excité de plus basse énergie est appelée fréquence d'absorption fondamentale. Les multiples entiers des fréquences d'absorption fondamentales sont appelés harmoniques. Toute vibration physique génère des harmoniques dans une molécule. La bande produite en raison de la fusion de deux fréquences vibratoires, qui est active dans l'IR, est appelée bande de combinaison. En comparaison, la bande résultant de la différence entre deux bandes est appelée bande de différence. De plus, la résonance de Fermi fait référence à la vibration couplée créée par l'interaction de la bande fondamentale avec la bande harmonique ou combinée.