Spectroscopie Flashcards
Spectroscopie
Echange d’energie entre le rayonnement electromagnetic (r.e.m) et la matière (molécules)
A Quoi sert la mecanique quantique a l’chelle moleculaire
Elle est utilsée pour décrire correctement les mouvements des molecules (énergi cinetque ) ET les interaction au sein des molecules (énergie potentielle )
Quelle est la différence entre énergie cinétique et énergie potentielle ?
L’énergie cinétique est liée au mouvement d’un objet, tandis que l’énergie potentielle est liée à sa position ou aux interactions entre ses composants.
Donne un exemple d’énergie cinétique et d’énergie potentielle dans un système moléculaire.
Énergie cinétique : les vibrations d’une molécule.
Énergie potentielle : l’énergie des liaisons chimiques entre les atomes d’une molécule.
A quoi sert l’equation de schrondinger
Elle permet de trouvers les differents types d’energie pour 1 seule molecules
Elle s’ecrit :
H^ψ=Eψ
ψ C’est ?
C’est la fonction d’onde moleculaire qui décrit l’état quantique de la particule ou du système (comme sa position et son énergie).
E c’est ?
C’est l’énergie totale de la molcule
H Cest ?
C’est l’opérateur hamiltonien, qui représente l’énergie totale du système (somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle)
H =Tn +Te +Ven +Vee* +Vnn*
Qu’est-ce que l’approximation de Born-Oppenheimer ?
C’est une simplification qui suppose que les noyaux bougent beaucoup plus lentement que les électrons, permettant de traiter séparément leurs mouvements.
Pourquoi utilise-t-on l’approximation de Born-Oppenheimer ?
Pour simplifier les calculs en chimie quantique, en séparant les mouvements des noyaux et des électrons, et interpréter les spectres vibrationnels et électroniques.
Quelle est la conséquence de l’approximation de Born-Oppenheimer ?
L’énergie totale est la somme de l’énergie électronique (pour des noyaux fixes) et de l’énergie nucléaire.
Équation de Schrödinger électronique :
Heψe = Eeψe
He: L’opérateur hamiltonien électronique, qui inclut :
𝑇𝑒 : Énergie cinétique des électrons.
Ven : Interaction électrons-noyaux.
𝑉𝑒𝑒: Interaction électrons-électrons.
𝜓𝑒: Fonction d’onde électronique, dépendant des positions des électrons.
𝐸𝑒: Énergie électronique, calculée en supposant que les noyaux sont fixes.
Exam Question 1
Combien de modes de vibration ont les molécules suivantes : H₂, CO, CO₂, CH₄ ?
Les modes de vibration dépendent du nombre d’atomes de la molécule. Le nombre total de modes de vibration est donné par :
Molécules linéaires (comme H₂, CO, CO₂) : 3N - 6 ou N est le nombre d’atomes
Molecules non-lineares comme CH4 : 3N-6
Prenons H2, N+2 donc 1 mode de vibration
Quelles molécules peuvent changer d’état vibrationnel en absorbant du rayonnement électromagnétique ?
Pour qu’une molécule puisse absorber du rayonnement en changeant d’état vibrationnel, elle doit avoir un moment dipolaire qui varie pendant une vibration. Cela permet d’interagir avec le champ électrique du rayonnement.
Analyse :
H₂ :
Molécule homonucléaire, donc pas de moment dipolaire. Ne peut pas absorber.
CO :
Molécule hétéro-nucléaire avec un moment dipolaire permanent qui varie pendant la vibration. Peut absorber.
CO₂ :
Molécule linéaire, mais certaines vibrations (comme asymétriques) entraînent une variation du moment dipolaire. Peut absorber.
CH₄ :
Molécule symétrique, mais certaines vibrations (comme déformations asymétriques) peuvent entraîner une variation du moment dipolaire. Peut absorber.
Quelles molécules peuvent changer d’état rotationnel en absorbant du rayonnement électromagnétique ?
Pour qu’une molécule puisse absorber du rayonnement en changeant d’état rotationnel, elle doit avoir un moment dipolaire permanent. Ce moment dipolaire permet d’interagir avec le rayonnement électromagnétique.
Analyse :
H₂ :
Molécule homonucléaire sans moment dipolaire permanent. Ne peut pas absorber.
CO :
Molécule hétéro-nucléaire avec un moment dipolaire permanent. Peut absorber.
CO₂ :
Molécule linéaire sans moment dipolaire permanent (à l’état fondamental). Ne peut pas absorber.
CH₄ :
Molécule symétrique sans moment dipolaire permanent. Ne peut pas absorber.
Hypothèse d’un Gaz parfait
Sont des molecules iden tique de gaz en movenment continue rectiligne :
- Avec des vitesse differentes
- De taille négligeable devant les distances parcourues entre chaque colission, ce sont donc des molecules ponctuelles sans moment d’inertie et sans energie de rotation
- Sans interaction entre elle , seule l’energie cinetique de translation compte, dont la somme est conservee lors des collisions,
- Ils sont aussi des chocs elastique
La spectroscopie moleculaires
Elle permet d’obtenir des informations sur la composition, la concentration, la geometrie et l’energie des molecules
