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La théorie quantique des
spectres d’absorption ultra-violet et infra-rouge et des spectres de diffusion
Guy, J.,
Laruelle, P., Berton, A.
L'étude présente est destinée à faire le point des théories
actuelles concernant l'absorption (ultra-violet, visible et infra-rouge)
et la diffusion de la lumière par les molécules. Elle appartient à une nouvelle
série de conférences de la Faculté de Pharmacie de Paris, faisant tout
naturellement suite au cycle de l'année précédente, et nous supposerons en
particulier que les principales notions contenues dans l'article
intitulé «Applications de la Mécanique Ondulatoire à l'étude de la structure
des molécules
organiques» sont suffisamment connues.
Traité dans le même esprit que cette dernière
publication, cet exposé s'adresse encore principalement aux chimistes et aux
physico-chimistes dont les préoccupations sont avant tout d'ordre expérimental.
Son but essentiel est de mieux faire connaître les nombreux renseignements que
l'on peut déduire de l'observation des spectres, car ceux-ci peuvent aider
considérablement le chercheur, voire même le guider dans la pratique courante du
laboratoire.
Les démonstrations mathématiques sont évitées dans la
mesure du possible, mais le plan général reste toutefois identique à
celui qui pourrait être suivi au cours d'une étude théorique plus
complète et plus rigoureuse des mêmes phénomènes.
Pour un composé chimique défini, les spectres d'absorption
et de diffusion sont évidemment de véritables caractéristiques au même titre que le
poids moléculaire ou l'indice de réfraction. De plus, on peut déduire de
leur interprétation
correcte des connaissances nombreuses et variées à l'extrême, parmi lesquelles nous
citerons en particulier les énergies des liaisons valentielles, les distances internucléaires,
les forces de rappel apparaissant au cours d'une déformation quelconque et les
polarisabilités.
L'application de la théorie devient naturellement de plus
en plus difficile avec l'augmentation du nombre d'atomes constituant l'édifice
moléculaire, d'où la division logique suivante :
nous étudierons tout d'abord d'une manière aussi
précise et détaillée que possible les molécules diatomiques qui sont les
plus simples
si l'on fait abstraction des gaz rares monoatomiques. Les résultats obtenus
seront ensuite généralisés, afin d'aborder le problème des molécules
polyatomiques, grâce à l'introduction préalable de quelques concepts
supplémentaires, tels ceux relatifs aux vibrations normales des
molécules.
C'est seulement l'ensemble de ces connaissances théoriques
qui permet
de dégager les conclusions essentielles que l'on est en droit de déduire des
mesures spectrales, pour une molécule de structure imparfaitement connue.
Avant de commencer l'étude préliminaire des molécules
diatomiques, nous allons main-tenant rappeler brièvement les faits
expérimentaux puis donner quelques renseignements complémentaires au sujet de la
quantification< des molécules.
En conclusion, les spectres d'absorption< ultra-violets ne
constituent pas. en général, un moyen d'obtenir directement des indications précises sur la
structure détaillée des molécules. Néanmoins, dans certains cas, ils permettent
de prévoir l'existence de groupements d'atomes liés par des doubles liaisons.
On les utilise surtout pour déceler des modifications de
structure moléculaire par des changements corrélatifs dans les bandes d'absorption.
En outre, ils présentent un grand intérêt en analyse, comme
moyen d'identification, de dosage et de contrôle, principalement lorsque les bandes
correspondantes sont intenses et bien différenciées. On atteint ainsi une très
haute sensibilité.
Malheureusement la méthode ne s'applique qu'à un nombre
relativement restreint de substances, alors que, comme nous le verrons dans un
prochain article, les spectres d'absorption infrarouges se révèlent d'un emploi plus
général.
Mots clefs : absorption,atome,bande,berton,diffusion,
étude,infra-rouge,laboratoire,laruelle,liaison,moléculaire,molécule,
monoatomique,spectre,structure,théorie,ultra-violet,guy,laruelle
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