| CHIM1241 | Eléments de cristallographie et spectroscopie moléculaire - 1ère partie: cristallographie; 2ème partie: Spectroscopie moléculaire |
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[60h+30h]1+2q
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Enseignant(s) :
Jean-Paul Declercq, Jean-Louis Habib Jiwan
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 Objectifs
1ère partie - Cristallographie
Etude générale de la symétrie et en particulier de la symétrie moléculaire.Etude des fondements des méthodes modernes d'analyse cristallographique et des résultats qu'elles permettent d'obtenir.
2ème partie - Spectroscopie moléculaire
Au travers de l'étude des techniques spectroscopiques de base, l'objectif de ce cours de 1er cycle est de familiariser l'étudiant avec les molécules, leurs niveaux énergétiques discrets, leur taille, leur forme, leur mobilité, ... On insistera sur l'interprétation des données expérimentales en termes de transition énergétique, de moment d'inertie, de déformation moléculaire, de manière d'emmagasiner de l'énergie...
L'exposé, tout en étant rigoureux, sera construit de manière à éviter un outil mathématique trop élaboré. Il s'appuyera sur les lois de la mécanique classique et quantique introduite au niveau du cours CHIM1180 et sur l'introdcution à la symétrie moléculaire décrite dans la 1ère partie du cours (une bonne coordination entre ces cours en nécessaire). On partira de cas simples (ex. molécules diatomiques) pour généraliser aux cas plus compliqués (molécules polyatomiques).
Ce cours sera une introduction pour les enseignements de 2ème cycle tels que compléments de spectroscopie, thermodynamique statistique, mécanique quantique, ...
Résumé
1ère partie -Cristallographie
1. INTRODUCTION - définition de l'état cristallin.2. ETUDE SYSTEMATIQUE de la symétrie des objets finis2.1. Les éléments et les opérations de symétrie. - Equivalence entre éléments de symétrie , notations de Schoenflies (Spectroscopie) et de Hermann-Mauguin (Cristallographie). - Coexistence d'éléments de symétrie.2.2. Les groupes ponctuels de symétrie. - la notion de groupe au sens mathématique. - Les groupes de symétrie. - Classification des groupes ponctuels suivant les deux conventios (Schoenflies et Hermann-Mauguin). - Détermination des groupes ponctuels de symétrie moléculaire.3. NOTIONS DE REPRESENTATION3.1. La représentation matricielle d'un groupe ponctuel. 3.2. Le caractère d'une représentation. 3.3. Représentation irréductible et table de caractère.4. LA SYMETRIE DES MOTIFS PERIODIQUES INFINS4.1. La symétrie des réseaux, y compris le réseau réciproque. 4.2. Les systèmes. 4.3. Les groupes spatiaux à 2 dimensions et à 3 dimensions.5. INTRODUCTION A LA DIFFRACTION des raryons X par les cristaux5.1. Nature des rayons X. 5.2. Inter&actions entre rayonnement et matière. 5.3. La géométrie du phénomène de diffraction. Méthodes de Von Laue, d'Ewald et de Bragg. 5.4. Relations entre les intensités diffractées et la structure cristalline et moléculaire. 5.5. Les spectres de diffraction de poudres cristallines comme méthode d'analyse.6. LES STRUCTURES CRISTALLINES6.1. Les métaux. 6.2. Les structures cristallines ioniques. 6.3. Les structures cristallines covalentes. 6.4. Les structures cristallines moléculaires: molécules organiques, biochimiques, ...7. ELEMENTS DE MORPHOLOGIE CRISTALLINE7.1. Loi de Haüy. 7.2. Relation entre la symétrie morphologique et la symétrie structurale.
2ème partie - Spectroscopie moléculaire
Généralités :
natures des ondes, niveaux d'énergie atomiques et moléculaires, population des niveaux
interaction champ-matière, domaines spectraux, méthodes d'observation
spectre, largeurs des raies, résolution.
Symétrie moléculaire :
utilisation des tables de caractères, symétrie et règles de sélection
Spectroscopie de rotation :
principe de le spectroscopie micro-onde, propriétés observables et effet isotopique
Spectroscopie de vibration :
harmonicité anharmonicité, constante de force, modes normaux de vibration.
principe et applications des pectroscopies Raman et Infra-Rouge.
Structure des pectres de rotation-vibration :
niveau d'énergie, règles de sélection, intensités relatives des raies, dégénérescenc
Le cours CHIM1241 est mentionné dans les programmes suivants :
CHIM1 Candidature en sciences chimiques
PHYS1 Candidature en sciences physiques
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