Enseigner les Sciences de la nature

logo ensl   Logo du ministère de l'éducation
logo CIRI logo Immuniser Lyon
logo LBMC logo Musée Mérieux
Logo Inserm igfl igfl logo CREATIS
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo geo 3d
Logo de Lyon 1 logo lgltpe 
Logo du Museum national des histoires naturelles
Logo du musée de Confluences
logo LBMC
logo LBMC
logos composé logo COP In My City logo Investissement d'avenirLogo du musée de Confluences
logo Météo France Logo du musée de Confluences
logo EVSlogo Grand Lyon

spectre IR CO2

visualisation des différents modes de vibration des liaisons du dioxyde de carbone; explication de son spectre d'absorption IR

Présentation de la molécule de dioxyde de carbone

 

La molécule de dioxyde de carbone est linéaire. En effet, chaque atome d'oxygène présente deux doublets non liants qui se repoussent. Le minimum d'énergie est atteint lorsque les deux atomes d'oxygène sont les plus éloignés possible, ce qui est le cas de la molécule linéaire.
A l'état fondamental, les deux liaisons carbone-oxygène sont de même longueur; le moment dipolaire de cette molécule est alors nul. Cependant, ces deux liaisons carbone-oxygène peuvent vibrer ce qui permet à la molécule d'atteindre des états d'énergie de vibration différents.


Différents modes de vibration

 

Les différents modes de vibration du dioxyde de carbone peuvent être schématisés comme ci-dessous (disque noir pour l'atome de carbone et disques rouges pour les atomes d'oxygène).
vibr°CO2.jpg

On distingue quatre modes de vibration:

  • les vibrations d'élongation symétriques où l'atome de carbone est entraîné vers l'un ou l'autre atome d'oxygène;
  • les vibrations d'élongation antisymétriques où les deux atomes d'oxygène ont des mouvements dans le même sens contrairement au mouvement de l'atome de carbone;
  • les vibrations de déformation d'angle dans le plan où les deux atomes d'oxygène ont des mouvements dans le même sens contrairement à l'atome de carbone; les liaisons ne sont plus alors parallèles;
  • les vibrations de déformation d'angle hors du plan (même description que ci-dessus mais hors du plan).


Spectre IR du dioxyde de carbone


Un mode de vibration est actif en IR si le moment dipolaire de la molécule varie lors des vibrations.
C'est le cas pour les deux vibrations d'élongation ainsi que pour les vibrations de déformation d'angle dans le plan.
Sur le spectre d'absorption IR du dioxyde de carbone, on distingue trois bandes:

    • à 2349 cm-1, ce qui correspond aux vibrations d'élongation antisymétriques;
    • à 1388 cm-1, ce qui correspond aux vibrations d'élongation symétriques;
    • à 667 cm-1, ce qui correspond aux vibrations de déformation d'angle dans le plan.