66
Chapitre 4 • Méthodes spectroscopiques d’analyse des structures
Figure 4. 1 Le spectre électromagnétique.
4.2 LA SPECTROSCOPIE ULTRAVIOLET-VISIBLE
a) Principe
Cette méthode consiste à étudier l’excitation d’une molécule soumise
à un rayonnement UV-visible. L’organicien utilisera en général le
domaine compris entre 175 nm et 800 nm c’est-à-dire le proche ultraviolet et le visible (énergies variant de 630 kJ·mol –1 à 2 520 kJ·mol –1 ).
Considérons (fig. 4.2) deux niveaux d’énergie E 1 et E 2 d’une molécule (par exemple π et π*).
Figure 4. 2 Principe de la spectroscopie UV-visible.
Supposons un électron dans son état fondamental c’est-à-dire
occupant le niveau E 1 de plus basse énergie. Irradions cette molécule
avec un rayonnement d’énergie E = hν. Pour une longueur d’onde
donnée λ 1−2 correspondant à une fréquence ν 1–2 l’énergie envoyée sur
cette molécule correspond exactement à la différence ∆E = E 2 − E 1 .
L’électron passera alors du niveau E 1 au niveau E 2 par absorption
d’un photon. On dira que l’on a une transition électronique. On a
alors :
∆ ∆ ∆
∆E = hν ν ν
ν 1–2 soit λ λ λ
λ 1–2 = hc/∆ ∆ ∆
∆E
La théorie montre que les principales transitions autorisées sont :
En fait seules les deux dernières transitions seront observées avec
les spectrophotomètres usuels.
λ λ ( nm )
ν
ν ( cm -1 )
Rayon X
UV
Visible Infra rouge Micro-ondes Ondes radio
λ ( µ )
400
0,4
25000
800
0,8
12500
2500
2,5
4000
10000
10
1000
0,01
10
0,01
10
6
10
6
10
9
E 1
E 2
hν
σ σ σ
σ σ σ ∗ ∗ ∗
n
σ σ ∗ ∗
π π
π π ∗ ∗
n
π π ∗ ∗