Flashcards : Spectroscopie vibrationnelle infrarouge (44 cartes)

Toutes les cartes

1Question

Qu’étudie la spectrométrie vibrationnelle infrarouge ?

Réponse

L’interaction entre le champ électrique de la lumière infrarouge et les vibrations moléculaires.

2Question

Quelle plage spectrale couvre le proche infrarouge ?

Réponse

De 13 000 à 4 000 cm⁻¹.

3Question

À quelle analyse sert le proche infrarouge ?

Réponse

Aux analyses quantitatives.

4Question

Quelle plage spectrale couvre le moyen infrarouge ?

Réponse

De 4 000 à 400 cm⁻¹.

5Question

À quelles analyses sert le moyen infrarouge ?

Réponse

Aux analyses qualitatives et quantitatives.

6Question

Dans le modèle de l’oscillateur harmonique, comment les atomes A et B sont-ils liés ?

Réponse

Par un ressort de raideur $k$ et de longueur d’équilibre $r_e$ .

7Question

Quelle loi décrit la force de rappel du ressort dans l’oscillateur harmonique ?

Réponse

$F=-k(r-r_e)$ .

8Question

Quelle formule donne la masse réduite des atomes de masses $m_1$ et $m_2$ ?

Réponse

$\mu=\frac{m_1m_2}{m_1+m_2}$ .

9Question

Quelle formule donne la fréquence de vibration harmonique en hertz ?

Réponse

$\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{\mu}}$ .

10Question

Quelle formule donne le nombre d’onde de vibration harmonique en $\mathrm{cm}^{-1}$ ?

Réponse

$\tilde{\nu}=\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{\mu}}$ .

11Question

Quelle relation lie la force à l’énergie potentielle dans le modèle harmonique ?

Réponse

$F=-\frac{dV}{dx}=-kx$ .

12Question

Quelle est l’énergie potentielle harmonique, nulle à l’équilibre ?

Réponse

$V=\frac{1}{2}kx^2$ .

13Question

Quelle formule donne l’énergie vibrationnelle du niveau $v$ ?

Réponse

$E_{vib}=h\nu\left(v+\frac{1}{2}\right)$

14Question

Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique vibrationnel $v$ ?

Réponse

$v=0,1,2,3,\ldots$

15Question

Quelle formule exprime l’énergie vibrationnelle en nombre d’onde ?

Réponse

$G(v)=\tilde{\nu}\left(v+\frac{1}{2}\right)$

16Question

Comment définit-on $\tilde{\nu}$ dans l’expression de $G(v)$ ?

Réponse

$\tilde{\nu}=\nu/c$

17Question

Quels sont les niveaux vibrationnels harmoniques G(0), G(1), G(2) et G(3) ?

Réponse

$G(0)=\frac{1}{2}\omega$ , $G(1)=\frac{3}{2}\omega$ , $G(2)=\frac{5}{2}\omega$ et $G(3)=\frac{7}{2}\omega$ .

18Question

Quelle est l’énergie du point zéro de l’oscillateur harmonique ?

Réponse

$\frac{1}{2}\omega$ .

19Question

Quelle variation du moment dipolaire permet une absorption ou émission infrarouge ?

Réponse

Une variation non nulle pendant la vibration.

20Question

Quelles valeurs de $\Delta v$ sont permises dans le modèle harmonique ?

Réponse

$\Delta v=\pm1$ .

21Question

Quelle est la fréquence en nombre d’onde de la transition fondamentale ?

Réponse

$\tilde{\nu}_{abs}=G(1)-G(0)=\omega$ .

22Question

Comment le potentiel du modèle anharmonique évolue-t-il à dissociation et à courte distance ?

Réponse

Il tend vers une valeur finie à dissociation et croît plus vite qu’une parabole à courte distance.

23Question

Quelles transitions de faible intensité sont permises dans le modèle anharmonique ?

Réponse

Les transitions de $v=0$ vers $v=n>1$ .

24Question

Quelle expression donne le terme spectral anharmonique $G(v)$ ?

Réponse

$G(v)=\omega_e\left(v+\frac{1}{2}\right)-\omega_e\chi_e\left(v+\frac{1}{2}\right)^2$

25Question

Que représente $\omega_e\chi_e$ dans le terme spectral anharmonique ?

Réponse

La constante d’anharmonicité en $\mathrm{cm}^{-1}$ .

26Question

À quelles fins la spectrométrie infrarouge est-elle adaptée ?

Réponse

À l’étude fondamentale et à l’identification des molécules.

27Question

Quelle plage spectrale couvre le lointain infrarouge ?

Réponse

De 400 à 10 cm⁻¹.

28Question

À quoi sert le lointain infrarouge ?

Réponse

À l’étude des molécules inorganiques.

29Question

Comment définit-on le déplacement par rapport à l’équilibre dans l’oscillateur harmonique ?

Réponse

$x=r-r_e$ .

30Question

Quelle équation du mouvement vérifie le déplacement $x$ de l’oscillateur harmonique ?

Réponse

$\mu\frac{d^2x}{dt^2}=-kx$ .

31Question

À quelle distance l’énergie potentielle classique est-elle minimale ?

Réponse

À la distance d’équilibre $r_e$ .

32Question

Quelles valeurs l’énergie peut-elle prendre dans le modèle classique ?

Réponse

Toutes les valeurs.

33Question

Quelle approche est nécessaire pour décrire la quantification de l’énergie moléculaire ?

Réponse

Une approche quantique.

34Question

Quelle équation décrit l’oscillateur harmonique quantique selon Schrödinger ?

Réponse

$-\frac{\hbar^2}{2\mu}\frac{d^2\psi(x)}{dx^2}+\frac{1}{2}kx^2\psi(x)=E\psi(x)$

35Question

Que révèle la fonction d’onde vibrationnelle $\psi(x)$ pour un niveau donné ?

Réponse

La géométrie la plus probable, indiquée par ses maxima.

36Question

Quelle distance internucléaire est la plus probable au niveau fondamental $v=0$ ?

Réponse

$r=r_e$ .

37Question

Dans quel état vibrationnel les molécules se trouvent-elles avant absorption à température ambiante ?

Réponse

Dans l’état fondamental $v=0$ , selon la distribution de Maxwell-Boltzmann.

38Question

De quel niveau partent les transitions observées dans le modèle harmonique quantique ?

Réponse

Du niveau fondamental $v=0$ .

39Question

Quelle est la valeur des écarts entre niveaux dans le modèle harmonique quantique ?

Réponse

Ils sont constants et valent $\omega$ .

40Question

Que devient l’énergie du point zéro à $0\,\mathrm{K}$ dans le modèle harmonique quantique ?

Réponse

Elle subsiste.

41Question

Quelles transitions vibrationnelles le modèle harmonique interdit-il ?

Réponse

Les transitions de $v=0$ vers $v=2,3$ ou davantage.

42Question

Comment varie l’écart entre niveaux vibrationnels anharmoniques quand le niveau augmente ?

Réponse

Il diminue.

43Question

Quelle formule donne l’énergie de dissociation électronique $D_e$ ?

Réponse

$D_e=\frac{\omega_e^2}{4\omega_e\chi_e}$

44Question

Que prévoit le modèle harmonique pour l’énergie lorsque $r=0$ ?

Réponse

Une énergie finie.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 20 questions sur Spectroscopie vibrationnelle infrarouge.

1. Quelle interaction est étudiée par la spectrométrie vibrationnelle infrarouge ?

2. Quel domaine spectral infrarouge est associé aux analyses quantitatives et s’étend de $13\,000$ à $4\,000\ \text{cm}^{-1}$ ?

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