Pouvoir rotatoir

[invite38235eee]

Bonjour à tous,

je me tourne vers les physiciens puisque les chimistes qui utilisent cette technique ont jusqu'à présent faillit à m'en donner une explication qui se tienne.

Le pouvoir rotatoir d'une solution se mesure à l'aide d'un polarimètre dont le principe est plutôt simple. On envoie une lumière monochromatique à travers un premier polariseur, la lumière polarisée linéairement passe dans une solution qui contient un composé chiral et passe ensuite à travers un deuxième polariseur qu'on peut faire tourner sur lui même. On ajuste le deuxième polariseur de façon à maximiser l'intensité à la sortie du polarimètre et l'angle entre les deux donne ce qu'on appelle le "pouvoir rotatoir" (specific rotation en anglais).

On observe donc qu'une solution (d'un composé chiral) complètement isotrope (qu'on peut qualifier comme ayant un nombre de symétrie infinie) peut faire dévier un plan de polarisation, ce qui ne peut pas s'expliquer de manière aussi trivial qu'on le laisse croire dans les cours de chimie générale.

La déviation du plan de polarisation implique à mon avis un déphasage de deux composantes de la lumière lorsqu'elle passe dans la solution. J'ai cherché un peu sur le sujet et j'ai trouvé quelques explications sommaires à ce phénomène. Elles impliquent généralement une différence de vitesse de propagation pour la composante main-gauche et la composante main-droite d'un faisceau polarisé linéairement (donc deux indices de réfraction, un peu comme dans la biréfringence classique).

Est-ce que quelqu'un a plus de détails sur le sujet? Quelle est la base physique de ce phénomène?
-----

[arrial]

'Souaire,


La réponse a été évoquée il y a peu [1 semaine ?] à propos de la réalité des nombres imaginaires …

Mathématiquement [Euler, Meyer …] une onde polarisée rectilignement a son champ électrique exprimable en la somme
• d'un champ tournant vers la droite,
• un autre vers la gauche.
L'indice optique n'étant pas le même pour les deux champs, il en résulte une rotation avec le déplacement …

Maintenant, l'interprétation microscopique …



@+


[vouaire du coté de l'interaction lumière/molécules isomères]

[arrial]

… ma copine aime bien me vouaire de dos [va comprendre, Alexandre], et moué, j'aime bien aussi son coté obscur [va comprendre, Arthur], et comme on ne tourne pas tous deux avec le même dynamisme [euh ?], on se retrouve tous deux in fine décalés en rotation [là, j'ai trouvé, merci] …

Rien que de naturel, en somme

@+

[invitebe08d051]

Salut,

Personnellement, je pense plutôt que c'est une conséquence de l'effet Faraday.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Faraday

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebe08d051]

Re,

Bon, je n'ai fait que dire la même chose, j'en suis conscient.

Lors de la démonstration, c'est bien en décomposant un onde polarisée rectilignement en deux ondes polarisées circulairement qu'on a mis en évidence l'effet Faraday.

[invite38235eee]

Je vois mal comment l'effet Faraday s'applique dans le cas d'une solution d'un composé chiral en absence de champ magnétique externe.

Peut-être avez-vous un peu plus d'explication?

[invitebe08d051]

Re,

Excusez moi, j'ai effectivement répondu sans réfléchir, les quelques concours que je viens de passer m'ont mélangé les connaissances.

Je m'explique:

En fait, décomposer l'onde incidente qui est polarisée rectilignement en deux ondes polarisées circulairement soit pour expliquer l'effet Faraday soit pour expliquer le pouvoir rotatoire n'est qu'un artifice de calcul et ça n'explique en rien la nature microscopique du phénomène.

C'est du à une "activité optique" des molécules formant le milieu, cette activité elle même est dûe à une dissymétrie des atomes qui forment une molécule.

http://gfev.univ-tln.fr/STEREO/STE1/STEREO1.html

Par contre, pour l'effet faraday, c'est effectivement le champ magnétique qui est à l'origine de cette activité.

[arrial]

'Choir,

Ce que je viens d'écrire n'implique nullement la présence d'un champ magnétique externe appliqué : c'est un classique de dosométrie en L1.
Alors, comme je viens d'écrire, je ne sais ce qui se passe prés de la molécule, et ça ne relève sûrement pas de L1 : zolé, je n'ai fait que 2 ans de chimie.

L' effet Faraday, résulte de la biréfringence circulaire magnétique induite dans le milieu. Là, il est présent intrinsèquement …


« Les études effectuées au cours du xixe siècle ont montré que le pouvoir rotatoire accompagne une structure microscopique dissymétrique du milieu concerné, dans l'arrangement des atomes pour former une molécule ou un cristal ; on parle de dissymétrie ou de chiralité soit moléculaire, soit cristalline. L'élément de base de cette structure est une figure géométrique spatiale dissymétrique, en sorte qu'elle ne soit pas superposable avec son image dans un miroir. Ces deux stuctures, images l'une de l'autre, mais non superposables produisent des rotations en sens opposés du champ électrique des ondes lumineuses, à condition qu'elles ne soient pas mélangées. »



@ peluche

[invite38235eee]

C'est du à une "activité optique" des molécules formant le milieu, cette activité elle même est dûe à une dissymétrie des atomes qui forment une molécule.

http://gfev.univ-tln.fr/STEREO/STE1/STEREO1.html
.

Je comprend ce qu'est la stéréochimie, je suis actuellement à poursuivre des études graduées en chimie. Par contre, je suis peu satisfait par l'explication qui m'a toujours été servie comme quoi l'activité optique provenait de la dissymétrie (que les anglophones ont la fâcheuse habitude de traduire "asymetry").

Quelqu'un a plutôt une piste d'explication sur l'interaction microscopique entre une lumière polarisée circulairement et une molécule chirale? Tout comme arrial, je ne comprend pas ce qui se produit physiquement lorsqu'une molécule chirale rencontre un faisceau de lumière polarisée.

[arrial]

? Tout comme arrial, je ne comprend pas ce qui se produit physiquement lorsqu'une molécule chirale rencontre un faisceau de lumière polarisée.

… je confirme absolument. Je n'ai ni l'intuition, ni la lecture. J'aurais dû poser la question quand j'étais étudiant, mais comme toute la promo, on s'est contenté de retenir la recette, même si on avait tous conscience, que ce n'était pas ordinaire du tout …

Alors, je reste à l'écoute avec beaucoup d'intérêt … qu'en pensent les chimistes ?

Cordialement, @+


[… euh … tu as répondu, 'n'un sens. Pourtant, les chimistes devraient connaitre …]

[Tiluc40]

Voilà ce qu'en dit faidherbe.org en tout cas.

Relation entre chiralité et activité optique

La chiralité est une propriété structurale des molécules dissymétriques. L'activité optique est une manifestation physique, parmi d'autres, de la chiralité. C'est le chimiste français L. Pasteur qui, dans son étude remarquable concernant les acides tartriques a été le premier à mettre en relation l'activité optique et la chiralité.
L'origine microscopique de l'activité optique provient de la variation du champ électromagnétique sur l'étendue de la molécule lors de l'interaction lumière-matière (non localité). Ce lien étroit entre chiralité et activité optique, fait qu'à quelques exceptions près, un composé chiral est optiquement actif et inversement un composé optiquement actif est chiral.

[arrial]

Voilà ce qu'en dit faidherbe.org en tout cas.

…, ça n'est que du baratin vulgaire : ça, on avait tous conscience. Je ne vois aucune explication scientifique là-dedans …


Le problème est que l'utilisation est faite en L1 chimie, et l'explication en physique du solide, L3 voire pis …

[aNyFuTuRe-]

Peut-être quelque élément de réponses, sans rentrer dans les détails dans les premiers chapritres de ces thèses:
ici ou la pour le niveau plus macroscopique

En tout cas, l'activité optique semble être liée à des couplage de moments dipolaire électriques et magnétiques colinéaires.

Doit y avoir moyen de trouver des modèles bien précis pour expliquer ce phénomène en passant par la mécanique quantique...!

[Tiluc40]

…, ça n'est que du baratin vulgaire : ça, on avait tous conscience. Je ne vois aucune explication scientifique là-dedans …

Le problème est que l'utilisation est faite en L1 chimie, et l'explication en physique du solide, L3 voire pis …

Mais quel est donc l'intérêt d'une telle remarque (et de certains de tes messages, franchement) ??? Si t'en avais conscience, tu n'avais qu'à l'écrire. Ca aurait certainement été plus intéressant que ton 2ième post!

Ca a beau être vulgaire, c'est une réponse acceptable et scientifique à la question de p_a38

Quelle est la base physique de ce phénomène?

Et sauf erreur de ma part, les réponses précédentes concernaient d'abord le formalisme optique à appliquer, puis l'asymétrie des molécules, puis l'interaction, mais aucune n'a clairement mentionné qu'il s'agissait d'une variation de l'interaction de la lumière avec la matière à l'échelle de la molécule.

Pour aller plus loin, je ne lirais pas les thèses ce soir, mais il va probablement falloir taper dans la méca Q, comme l'a dit AnyFuture.

Bonne nuit!

[invite38235eee]

Merci à tous pour ces pistes intéressantes!.

Certes, la citation dont Tiluc40 nous a fait part n'allait pas très loin dans les détails, mais il s'agit au moins d'un point de départ.

Maintenant je sais dans quelle direction m'orienter pour ma recherche dans la littérature.