Spectro UV

[Weasley14]

Bonjour à tous, je commence la spectrophotométrie UV et j'ai quelques petites questions que vous trouverez sûrement basiques... En ce qui concerne le principe général : les particules sont au repos, donc à l'état fondamental, donc à leur niveau d'énergie la plus basse. Lorsque ces particules sont excitées par de la lumière, elles absorbent de l'énergie, l'énergie des électrons augmente, les électrons changent d'orbitales se retrouvent dans un état excité E2. Ils restent dans cet état excité puis retournent à l'état fondamental en émettant un photon d'énergie E= E2-E1.

J'ai cité " particules" parce que je ne sais pas très bien ce qu'il se passe, c'est toute la molécule qui est au repos ou seulement les électrons ? l'excitation ne concerne que les électrons ? Le terme " etat fondamental" ne concerne que les électrons ? systématiquement en retournant à l'état fondamental il y aura émission d'un photon lumineux ?
Merci d'avance si quelqu'un se dévoue
-----

[moco]

Oui. Il s'agit des électrons, et des électrons seuls. Ce sont eux qui absorbent l'énergie lumineuse. Le terme "état fondamental" peut concerne les électrons, et aussi les noyaux s'ils sont excités vibrationnellement ou rotationnellement.
Le retour à l'état fondamental ne se fait pas souvent pas émission d'un photon. Pour les atomes isolés et seuls, il se fait uniquement par émission de photons. Dans le cas des électrons pris dans une molécule, le retour à l'état fondamental se fait souvent par d'autres voies, comme le transfert d'énergie aux noyaux qui augmentent leur énergie de vibration ou de rotation.

[Weasley14]

Mais avec un photon visible ou UV, puisqu'ils sont plus énérgétiques, s'ils arrivent sur la molécule , ils secouent les électrons et aussi par ricochet les noyaux donc à chaque fois ce noyau sera excité vibrationnellement et rotationnellement ? En étant excités, ces noyaux passent à un état d'énergie supérieur et peuvent quand ils redescendre émettre un photon qu'il faudra différencier de celui émis par l'électron ?
Je n'ai pas très bien compris votre remarque, il n'y aura pas systématiquement de photon émis en retournant à l'état fondamental ?

[moco]

En fait ce ne sont pas les noyaux isolés qui peuvent capter de l'énergie. Mais ce sont les assemblages de noyaux liés par des liaisons de covalence qui peuvent capter de l'énergie de vibration ou de rotation. Et ces liaisons peuvent être excitées vibrationnellement ou rotationnellement soit par absorption de photon soit par transfert d'énergie à l'intérieur de la molécule. Et ils se désexcitent en étant des photons très peu énergiques, qui sont dans l'infra-rouge pour les vibrations et dans le domaine des micro-ondes pour les rotations.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Weasley14]

Auriez-vous un exemple pour illustrer noyau isolé et noyau lié par liaison covalente ? un noyau isolé est un noyau qui fait partie d'un atome seul et lié ce sont des molécules ? mais les liaisons se font par les électrons alors je ne comprends pas très bien ce que veux dire l'appelation "assemblage de noyaux liés par liaison covalente ". Merci moco!

[moco]

Un atome isolé est celui qu'on trouve par exemple dans la vapeur de sodium métallique. Le sodium est fait d'atomes Na, Quand on le chauffe assez pour qu'il se vaporise, la vapeur contient des atomes Na, et c'est tout. Si on fait éclater une étincelle dans cette vapeur, la lumière émise est due aux transitions qu'on observe entre les divers états excités de l'électron externe.
Si tu fais pareil avec un gaz diatomique comme l'hydrogène H2, le passage de l'étincelle provoque la décomposition de H2 en deux atomes H. Le spectre de la lumière émise dans ce gaz sera constituée de raies dues aux transitions électroniques de l'atome H (comme c'est le cas pour Na). Mais si la pression du gaz augmente, on verra aussi des raies dues aux transitions électroniques de la molécule H2. Et ces raies seront beaucoup plus nombreuses, car chaque transition électronique d'un état excité A vers un état final B sera accompagnée de plusieurs raies très proches qui correspondent à la transition simultanée de la molécule excitée vers le 2ème, du 3ème, du 4ème niveau vibrationnel excité vers l'état électronique fondamental. Je ne connais pas les valeurs numériques, mais je vais les inventer pour l'exemple. Si on observes une raie à 600 nm correspondant au passage de l'état électronique excité vers l'état électronique fondamental de H2, il y aura peut-être aussi une raie à 610 nm qui correspond au passage du même état électronique excité initial vers le même état électronique fondamental final, mais où la molécule finale est excitée vibrationnellement sur le 1er niveau de vibration H-H. Il y aura aussi une raie à 620 nm, qui indique que la molécule finale (non excitée électroniquement) est située sur son 2ème niveau vibrationnel, et une raie à 630 nm, qui indique la molécule finale est située dans son 3ème niveau vibrationnel, et une raie à 640 nm, etc.