Leurs intensités dépendent des populations des niveaux de rotation concernés  (fonction de J).

II.2- VIBRATION DES MOLECULES POLYATOMIQUES
II.1 - Modes normaux de vibration

Molécule polyatomique est équivalente à des masses ponctuelles réunies ensemble par des ressorts.

 II.1.1 Molécule de N atomes reçoit de l’énergie :

il en résulte un mouvement de vibration compliqué, décomposé en mouvements plus simples appelés

a) MODES NORMAUX DE VIBRATION

Nombre de modes normaux de vibration d'une molécule

Exemple: Les modes normaux de vibration de Al₂Cl₆

II.2 - Vibrations actives ou inactives - vibrations dégénérées

II.2.1 - Activité

Les mouvements de vibration ne sont pas tous actifs en infrarouge.

Vibration active en spectroscopie IR dépend  de la variation du moment dipolaire

Exemple : La molécule de CO₂

II.2.2 - La dégénérescence

Modes de doublement ou triplement dégénérés : Ce sont des modes ayant la même fréquence de vibration.

II.3 - Vibrations fondamentales

On appelle vibration fondamentale une vibration dont la fréquence correspond à celle d’un mode normal de vibration.

Théoriquement : (3n-6) ou (3n-5) vibrations fondamentales

Actives seulement si variation du moment dipolaire

II.3.1 Allure d’un spectre infrarouge

Spectre IR = Suite de bandes d’absorption, plus ou moins larges

Abscisse  : en cm^-1

Ordonnée : Transmittance (%T) ou      Absorbance A = log(1/T)

Sur le spectre IR, on observe :

Certaines vibrations fondamentales sont absentes sur le spectre IR en raison de leur inactivité.

Mais d’autres bandes d'absorption apparaîssent.

Bandes de combinaison (ν1 + ν2 par exemple) : excitation simultanée de plusieurs vibrations fondamentales

II.3.2 - Types de mouvements de vibration et notations

En première approximation, les modes sont classés en fonction de deux  paramètres :

Pour un groupement formé de plusieurs liaisons identiques :

II.3.3 les notations

Groupement fonctionnel formé d’une seule liaison (O-H, C=O..) :

                     δ : déformation dans les plan

                     γ : déformation hors du plan

Groupement formé de plusieurs liaisons identiques

II.4 - Les vibrations de groupe

Des groupes d’une molécule tels que   (C=O, C-O, O-H, C-N, N-H, etc...) peuvent être excitées presque indépendamment du reste de la molécule.

Les bandes sont positionnées à des fréquences voisines sur les spectres IR  et sont caractéristiques de ces fonctions.

Des tables permettent d'attribuer les absorptions aux différents groupes chimiques présents.

Région<1600 cm^-1 :  région des empreintes digitales.

III - APPLICATIONS DE LA SPECTROSCOPIE DE VIBRATION DANS L’INFRAROUGE

III.1 Composés organiques et inorganiques

Etat gazeux, liquide ou solide

Plusieurs grands champs d'application

III.2 - Analyse fonctionnelle

Détermination des groupements fonctionnels d’une molécule :

     alcool, aldéhyde, cétone, acide...

Détermination des liaisons entre les carbones d'une chaîne :

    chaîne saturée, insaturée, caractère aromatique d'une molécule...

Exemple : Liaisons C-H

Vibrations des liaisons C-H dépendent de l’hybridation de l'atome de carbone portant l'hydrogène.

Liaisons identiques dans un groupement

(ex. C-H d’un CH₃ ou d’un CH₂)

vibrent simultanément à la même fréquence.

Groupement CH₂

Groupement CH₃