Sur l'absorption des liquides dans l'infrarouge lointain (50-700 microns)

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Submitted on 1 Jan 1967

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Sur l’absorption des liquides dans l’infrarouge lointain (50-700 microns)

D. Chanal, Ed. Décamps, A. Hadni, H. Wendling

To cite this version:

D. Chanal, Ed. Décamps, A. Hadni, H. Wendling. Sur l’absorption des liquides dans l’infrarouge lointain (50-700 microns). Journal de Physique, 1967, 28 (2), pp.165-170.

�10.1051/jphys:01967002802016500�. �jpa-00206502�

Résumé. 2014 A côté des vibrations internes attribuées par

comparaison

^{avec les}

spectres

de diffusion Raman, ^on observe souvent ^une

absorption importante

^{centrée entre 150 et}

350 microns. Pour l’eau

liquide,

la transmission

augmente régulièrement

de 75 à 700 microns.

Abstract. ²⁰¹⁴ 1. Internal vibrations ^can be observed

beyond

100 microns when there is

a

possibility

of libration.

2. Polar molecules absorb

strongly

up ^{to 700} microns, ^{with a maximum}

absorption generally

located between 100 and 300 microns

(except

^for

water).

This maximum

persists

in the solid state and the

background absorption

^{is often more}

important.

1.

Expérimentation.

^- I .1. SPECTROMÉTRE. ^- Les

spectres

^{sont obtenus sur}

appareil

Cameca de 50 à

700 tl

^{avec 5 réseaux échelette et un}

filtrage parti-

culièrement sévère

[1].

1.2. CUVES. ^- Une lame de

quartz, appliquée

^sur

une monture de laiton _par l’intermédiaire d’une rondelle de

plomb, supporte

^{une cale de}

polyéthylène qu’on

^recouvre presque

complètement

par la deuxième fenêtre de

quartz.

^{A l’aide d’une}

seringue,

^on

injecte

le

liquide

^{entre les deux}

fenêtres, puis

^{on fait}

glisser

la lame

supérieure

pour fermer la cuve. On maintient le tout par ^une deuxième monture de laiton

appliquée

encore sur le

quartz

par l’intermédiaire d’une rondelle de

plomb.

Il s’est avéré

avantageux

^de

remplacer

^la

cale de

polyéthylène

par ^une cale d’indium ou de

plomb qui

^ne

risque

pas d’absorber le

liquide,

^{de se}

gonfler,

^{et de} briser les lames de

quartz.

L’épaisseur

^du

liquide

^se détermine à

partir

^{de la}

mesure de

l’épaisseur

^{totale de la cuve. La cuve}

peut

être introduite dans ^un four annulaire

permettant

d’atteindre des

températures

de l’ordre de 120 ~C.

Par

ailleurs,

^{la Cameca a réalisé une cuve à fenêtres}

de

polyéthylène

^{ou de}

polypropylène qui

s’emboîtent

sur une cale en acier

inoxydable,

^{de telle sorte} que le

remplissage

^n’est

possible qu’à

^{travers un trou}

percé

dans ^une des lames

(un

^{trou voisin}

permet l’échappe-

ment de

l’air).

^{Le tout est serré entre deux montures}

d’acier. L’une

comporte

^{deux trous taraudés}

qu’on

referme _par deux vis allen

qui

^viennent

comprimer

les deux orifices. Cette cuve tient le vide. Une cuve

plus perfectionnée possède,

^{dans sa} monture, ^{un em-} bout vissé

permettant

^de

guider

^la

seringue

^au-dessus

de l’orifice de

remplissage. Après

introduction du

liquide,

^{on ferme la} cuve comme

précédemment

^en

remplaçant

l’embout par ^une vis allen. Par

ailleurs,

la cale est

avantageusement

^{taillée dans du téflon. Un} téton d’acier

permet

^{de fixer sa}

position,

^le

polyéthy-

lène conduit à des cuves

remplissables

à l’aide d’une

seringue,

^{et refermées} par

compression

^{du matériau.}

Cet

avantage

^se

paie

dans de nombreux cas par la dissolution d’une

partie

^du

liquide, qui

^{modifie rare-}

ment le

spectre,

^mais

oblige

^à

changer

^{les fenêtres}

après chaque

^étude

[2].

II.

Spectres

de

liquides

purs. ^- Nous avions

pré-

senté il y ^a deux ans les

spectres

^de

vingt liquides

^dans

l’infrarouge

^lointain

[3].

^{Nous avons}

repris

^{ici cette}

étude

( fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

^{9 et}

10)

^{avec des}

épais-

FIG. 1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01967002802016500

166

F’m. 2.

FIG. 3.

Fic.5. Fic.6.

7.

FIG. 8.

FIG. 9.

FIG. 10.

168

Fie. ^11.

seurs

plus

^faibles

(0,1 mm) permettant

^de

préciser

^les

bandes

d’absorption.

^Par

ailleurs,

^les

produits

^{ont été}

purifiés

par distillation dans ^un ballon contenant

Na, K,

^ou

SO.Na2

^{suivant les cas. Cette}

purification

^a

réduit la bande à

150 tl

^de

CHBr2-CHBr2

^{à une seule}

composante,

^{et fait} passer ^sa transmission à

500 pL

^de

quelques

pour ^cent à 28

%. Toutefois,

^on n’est pas assuré que certains

liquides

^{très avides d’eau n’aient}

point

^absorbé

quelques

^traces d’humidité ^au cours du

remplissage

^{ultérieur de la cuve. La}

figure

⁶

représente

la transmission de l’eau

liquide

^{de 50 à}

600 tl

^{en bon}

accord avec d’autres ^auteurs

[4].

^{Nous avons utilisé}

une

pastille

d’acétate de cellulose _poreuse,

Millipore

SCWP 025

(e

⁼

0,1

mm, 80

%

^{de trous en}

volume,

de diamètre 0

= 8 ~ 1 ~, répartis uniformément),

imbibée d’eau et

déshydratée partiellement jusqu’à

obtention de la masse d’eau convenable _pour obtenir

une transmission correcte. La

pastille

^{est alors}

placée

dans une cuve en

polyéthylène ^qu’on

ferme herméti-

quement

par

soudage

^à

^chaud.

Dans tous les _cas, la transmission dans

l’infrarouge

lointain

présente

^{un minimum}

plus

^{ou moins}

large :

Chloroforme : 250 ~; dichloréthane : 200 p.; tétra- chlorure

d’acétylène :

300 u; tétrabromure

d’acéty-

lène : 300 p.; acétone : 200 u; benzène : 132 tl; chloro- benzène : 200 _p.;

aldéhyde salicylique :

155 p.; dioxane : 140 pL;

cyclobutanone ( fig, 11) :

³⁴⁵ pL. Dans le cas

du benzène et du

dioxane,

^{la bande}

persiste

^{à l’état}

solide. Nous avons vérifié dans le

proche infrarouge

avec une cuve de 2 cm que le benzène était

anhydre.

III.

Spectres ^de mélanges.

^{- Les}

figures

^{12 et 13}

représentent

la transmission d’un

mélange équimolé-

culaire de benzène et de tétrachlorure de carbone d’une

part,

de chloroforme d’autre

part.

^{Sur la fi-}

gure

12,

^{on voit} que la bande du benzène

persiste :

s’il

s’agit

d’une vibration

intermoléculaire,

^{il faut}

admettre _que les

complexes

d’association benzène- benzène

persistent

^en solution dans

CC14.

^{Sur la}

FIG. 12.

FIG. 13.

IV .1. DICHLORÉTHANE. - Mizushima avait trouvé

en diffusion Raman

(125 cm-’)

^{la bande} que ^nous trouvons en

infrarouge

^à

74 ~

^et l’avait attribuée à la libration

v~o

^{de la forme}

gauche.

Pour la forme trans, la libration est inactive en Raman et il semble bien difficile de l’attribuer à la bande très

large

^{à 150} ~i.

IV . 2. TÉTRACHLORURE D’ACÉTYLÈNE. ^- La fi- gure 3 fait

apparaître

^{nettement une} bande à 116 V,

(86 cm-1) qu’on n’apercevait guère

^{dans une étude}

précédente [3].

^{Elle est}

précédée

d’une bande intense à

57 ~L (175

^{Ces deux}

fréquences

^{sont connues}

dans la diffusion Raman des

liquides

^{à 91 cm-1 et}

175 cm-’. Une bande _peu nette à

80 pL peut

^être attribuée à une torsion du

groupement CCl2 [5] [6].

IV . 3. TÉTRABROMURE D’ACÉTYLÈNE. ^- La

figure

⁴

confirme ^une étude

précédente [3]

^{où nous avions}

trouvé deux vibrations à

161,5 ~

^{et 89} ~.

Toutefois, ici,

^{la bande à}

161,5 tl

^ne

présente plus

^{de structure,}

et le

spectre prolongé

^{vers les}

plus

^courtes

longueurs

d’ondes fait

apparaître

^deux nouvelles bandes à

67,5

et 57 _tl

correspondant

^{à des raies observées} par diffusion Raman.

Le tableau I

indique

les bandes trouvées par diffusion

Raman,

^celles que ^{nous avons} observées

en

infrarouge, l’interprétation

de Mizushima et la

symétrie

de la vibration.

IV . 5. CHLOROBENZÉNE. - Nous trouvons une

bande nette à 53 _tl

(190 cm-’)

^{en assez bon accord}

(197 cm-’)

^avec la littérature

[8].

^Il

s’agirait

^{de la}

vibration _{du noyau}

benzénique,

^{trouvé en Raman}

à 196 cm-Î. Le

point

d’inflexion à

60 ~t (166 cm-’) correspond

^à la bande Raman observée à ^- 60 OC

vers 167 cm-’

[9].

IV . 6. ALDÉHYDE SALICYLIQUE. ^- La bande nette à 68 tl

(147 cm-1)

^n’est pas ^{connue en} Raman.

IV . 7. DIOXANE. ^- La bande _que nous observons à 68 ~, avait été décrite _par Stanevich vers

70 ~, [10].

Les vibrations internes du dioxane sont bien connues et situées dans le

plus proche infrarouge.

^{On ne}

peut

choisir entre une bande de différence ou une vibration

externe. Elle

persiste

^{à l’état}

solide,

^{où l’on notera}

encore que la transmission diminue.

IV . 8. CYCLOBUTANONE. - Les bandes à 70 et

115 _tl

(fig. 11)

seraient dues à des vibrations internes de déformation de

l’hétérocycle [11].

Conclusion. ^- 1 ~ Le

spectre

^de vibration interne

se

prolonge parfois

au-delà de

100 tl

^{dans le cas où la}

molécule

présente

^des mouvements de librations internes.

TABLEAU 1

170

2° Les molécules

polaires,

^{et l’eau tout}

particuliè-

rement, absorbent à l’état

liquide

^{dans tout l’infra-}

rouge lointain avec une transmission

qui

^redevient

notable vers

700 tl,

^et

peut présenter

^{un minimum}

plus

ou moins net entre 100 et 300 [.1.. Ce minimum ^se retrouve dans le

spectre

^du

solide,

^souvent

plus

opaque, ^{et ne}

peut

^{être attribué à des traces d’eau.}

Il serait souhaitable de connaître la transmission de la vapeur pour éliminer toute

possibilité

de vibrations internes. Dans ^ce cas, ^nos

spectres

sembleraient mon- trer que la ^structure du solide

persiste

^{dans une cer-}

taine mesure à l’état

liquide.

Manuscrit reçu ^{le 16} août 1966.

BIBLIOGRAPHIE

[1]

^HADNI

(A.), L’élargissement

actuel du domaine des

applications

^de

l’infrarouge

lointain, ^Ann.

Phys- ique,

1964, 9, ^9.

[2]

^CHANAL

(D.),

^DÉCAMPS

(Ed.),

^HADNI

(A.)

^et

WENDLING

(H.),

^{Sur les}

spectres d’absorption

^des

polyéthylène

^et

polypropylène

^dans

l’infrarouge,

purs ^et additionnés de substances diverses orga-

niques

^et minérales,

J. Physique,

^1966.

[3]

^DECAMPS

(E.),

^HADNI

(A.)

^{et MUNIER}

(J.-M.), Spectres d’absorption

^{de molécules}

polaires

^{à l’état}

gazeux ^et

liquide

^{entre 50 et 700} 03BC,

Spectrochimica

A cta, 1964, 20, 363.

[4]

^DRAEGERT

(D. A.),

^STONE

(N.

^W.

B.),

^CURNUTTE

(B.)

et DUDLEY

(W.),

^The

IR spectrum of liquid water, J.O.S.A.,

^{1966, 56, 64.}

[5]

^KAITO

(K.),

^NAKGOWA

(I.),

^KURATANI

(K.),

^ICHI-

SHIMA

(I.)

et MIZUSHIMA

(San I.),

Infrared and Raman

spectra

^{of 1.1.2.2} tetrachloroethane calculation of normal vibrations,

J.

^Chem.

Physics,

1955, 23, 1907.

[6]

^KAGARISE

(R. E.),

^Infrared

spectra

^of

crystalline symtetrabromo

^and tetrachloroethane,

J.

^Chem.

Physics,

1956, 24, 300.

[7]

^BARNES

(R. B.),

^BENEDICT

(W. S.)

^{et LEVIS}

(C. M.), Phys.

^Rev., 1935, 47, 129.

[8]

^DELORME

(P.), J.

^Chimie

Physique,

1964, ^1448.

[9]

^RAY

(A. K.),

^Indian

J. Physics,

1950, 24, ^111.

[10]

^STANEVICH

(A. E.)

^et YAROSLAVSKYI,

Opt. Spectr.,

1961, ^1131.

[11]

MENTALECHETA

(Y.),

Thèse, Poitiers, ^1962.