Imaginez deux sphères, ou deux masses, reliées par un ressort. Dans le cas où votre imagination vous fait défaut, ça ressemble un peu à ça :
C'est ce que l'on appelle, un oscillateur d'harmonique. Une fois mis en mouvement, la sphère oscillera, ou vibrera dans les deux sens du ressort, à une certaine fréquence selon les masses des sphères et la rigidité du ressort. Une sphère, d'une petite masse est plus légère et facile à déplacer qu'une sphère de grande masse. Donc, les masses plus petites oscillent à une fréquence plus haute, que de plus grandes masses. Un ressort très raide, comme celui d'un sommier de lit, est difficile à déformer et reprend rapidement sa position initiale, lorsque la force de déformation est supprimée. D'autre part, un ressort "faible" est facilement déformable et prendra plus de temps pour retourner à sa position initiale. Donc, un ressort "rigide " oscillera à une fréquence plus haute, qu'un ressort " faible ". Une liaison chimique entre deux atomes peut être considéré comme un oscillateur d'harmonique. La liaison est le ressort et les deux atomes, ou les groupes d'atomes, sont les masses. Chaque atome a une masse différente, simple, double ou triple, tous les ressorts ont des rigidités différentes et donc, chaque combinaison d'atomes et liaisons ont leur propre fréquence caractéristique d'harmonique. Vous pouvez en savoir plus au sujet de ces vibrations et fréquences cliquez ici.
Lorsque un objet vibre à une certaine fréquence et rencontre une autre vibration d'exactement la même fréquence, l'oscillateur absorbera cette énergie. Prenez une corde de guitare par exemple. Si vous pincez la première corde (MI) et quelle est accordée, elle émettra un magnifique (MI). Maintenant, imaginez que vous avez pincé la deuxième corde(LA) tout en barrant à la cinquième encoche, elle émettra aussi le son de la corde "MI", mais si vous avez effleuré simultanément les cordes , vous sentirez que non seulement la corde(MI) vibre, mais la corde(LA) vibrera également parce que l'énergie de la corde(MI), a été transférée à la corde (LA), la faisant vibrer aussi. C'est le même cas pour les molécules, excepté que le pincement d'une corde n'affectera pas les vibrations des liaisons chimiques.
À toute température au-dessus du zéro absolu, tous ces minuscules oscillateurs d'harmonique, font en sorte que les molécules, vibrent vigoureusement. La lumière infrarouge vibre dans la même gamme de fréquence qu'une molécule. Ainsi, si vous soumettez une molécule à une lumière Infrarouge, elle absorbera les fréquences qui correspondent exactement aux fréquences des oscillateurs des différents harmoniques qui la composent. Quand cette lumière est absorbée, les petits oscillateurs constituants la molécule, continueront à vibrer à la même fréquence, mais puisqu'ils ont absorbés l'énergie de la lumière, ils auront une plus grande amplitude de vibration. Cela signifie que les "ressorts" s'étireront plus loin qu'avant que la lumière IR, n'ait été absorbée. La lumière restante qui n'a pas été absorbée par les oscillateurs de la molécule, est transmise par l'échantillon de polymère à un détecteur puis à un ordinateur qui analysera la lumière transmise et déterminera quelles fréquences ont été absorbées.
Dans le passé, il était seulement possible d'obtenir de bonnes données en soumettant la molécule avec une seule fréquence d'IR à la fois. Cela nécessitait de très longues expérimentations, parce que l'on devait utiliser de nombreuses fréquences pour obtenir un bon spectre. Mais à présent, on peu remercier Monsieur Fourrier et ses étonnants Algorithmes de calcul. Vous pouvez soumettre la molécule à toutes les fréquence de lumière IR simultanément et ainsi obtenir un spectre parfait en seulement une fraction de seconde! OOUUAAOOOUUU ! Dans le cas où vous êtes curieux, voici les étonnants Algorithme de Fourier.
La spectroscopie
est une technique d'analyse très simple et Leslie, qui, vous le remarquez
est vêtu du parfait attirail vestimentaire de sécurité, incluant la très célèbre
blouse de laboratoire pré-tachée, est heureuse de vous démontrer la simplicité
d'utilisation de l'appareil. D'abord, vous devez disposer l'échantillon à
analyser dans un récipient approprié qui peut être inséré dans le spectromètre
infrarouge. L'échantillon est souvent obtenu par fusion sur un film de chlorure
de sodium (sel de table), ou en coupant le polymère avec du bromure de potassium,
KBr et en réalisant un copeau de matière. Ces sels sont employés parce qu'ils
sont invisibles à la lumière IR. Il y a d'autres façons de faire un échantillon,
mais ceux-ci sont les plus utilisés pour les mesures sur des polymères. Ensuite,
vous placez l'échantillon dans le spectromètre que Leslie nous montre si gentiment,
vous fermez le couvercle, et attendez quelques secondes pour que la chambre
de mesure, purge le dioxyde de carbone, puis, vous appuyez sur le bouton "
MARCHE " et le tour est joué, en moins d'une minute vous obtenez le spectre
IR.
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