Étude de l'adsorption physique par spectroscopie infrarouge

Abstract
By adsorption in which molecules of a fluid phase are trapped on the surface of a solid, both adsorbant and adsorbed molecules suffer perturbations. These perturbations may be studied by thermodynamical methods but the information obtained by this way is incomplete. Infrared spectroscopy allows one to observe the perturbations which appear in the spectra of both adsorbant and adsorbed molecules. The spectra of adsorbants of SiO2 type, for instance, show the presence of hydroxyl groups on their surface even after the most drastic thermal treat ment ; by physical adsorption, hydrogen bonds appear between these groups and the adsorbed molecules. The spectra of physically adsorbed gases sometimes show normaly forbidden bands due to modifications in the symmetry of adsorbed molecules, involving a perturbation of the selection rules. The rotational degrees of freedom of these molecules are also modified. Infrared spectroscopy gives numerous information on the nature of binding forces and physical adsorption centres ; however up to now, attempts at interpretation are still very limited.

Résumé
Lors de l'adsorption, phénomène par lequel des molécules d'une phase fluide sont fixées par la surface d'un solide, il se produit des perturbations à la fois dans les molécules de l'adsorbant et de l'adsorbé. Ces perturbations peuvent être étudiées par des méthodes thermodynamiques, mais les renseignements ainsi obtenus sont incomplets. La spectroscopie infrarouge permet de suivre les perturbations, qui apparaissent dans les spectres de l'adsorbant et de l'adsorbé. Les spectres d'adsorbants du type SiO2 révèlent, par exemple, la présence de groupes hydroxyles à leur surface, même après les traitements thermiques les plus poussés ; lors de l'adsorption physique, des ponts d'hydrogène apparaissent entre ces groupes et les molécules adsorbées. Les spectres des gaz, physiquement adsorbés, présentent parfois des bandes normalement interdites, dues à des modifications dans la symétrie des molécules adsorbées entraînant une perturbation des règles de sélection. Les degrés de liberté de rotation de ces molécules sont également modifiés. La spectroscopie infrarouge permet d'obtenir de nombreux renseignements sur la nature des forces de liaison et des centres d'adsorption physique ; cependant jusqu'ici les essais d'interprétations sont encore très limités.