Application de la spectroscopie infrarouge à l'étude de l'organisation de l'eau aux interfaces : le cas des phyllosilicates 2:1
Auteur / Autrice : | Manuel Pelletier |
Direction : | Fabien Thomas |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance en 1999 |
Etablissement(s) : | Vandoeuvre-les-Nancy, INPL |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
La spectroscopie infrarouge a été appliquée à l'étude des premiers états d'hydratation de plusieurs phyllosilicates 2:1, afin de caractériser l'organisation des molécules d'eau aux interfaces. Un montage expérimental mis au point spécialement dans le cadre de cette étude permet de réaliser des spectres IR en transmission sur des échantillons en film mince (1,3 mg) maintenu in situ à température et pression de vapeur d'eau contrôlées. L'examen du massif des vibrations de déformations des molécules d'eau, en particulier par décomposition graphique des spectres expérimentaux, permet de distinguer jusqu'à trois populations de molécules d'eau différentes. La comparaison entre des smectites comportant des cations compensateurs de nature différente, et (ou) des localisations de déficit de charge différentes, permet de confirmer l'influence des paramètres suivants sur l'organisation des premières molécules d'eau adsorbées, par ordre d'importance : 1. Le pouvoir polarisant du cation compensateur, 2. Le caractère auto-associatif des molécules d'eau par liaison hydrogène et leur dissociation, 3. La charge de la maille cristalline et la localisation des substitutions isomorphiques. La surface du feuillet n'est jamais à l'origine de l'hydratation des smectites, et des interactions sont possibles entre les molécules d'eau et les oxygènes basaux seulement en présence de substitutions tétraédriques. Par ailleurs, la localisation du cation compensateur permet d'expliquer l'évolution des vibrations des hydroxyles de la couche octaédrique. En outre, Les résultats acquis dans cette étude mettent en évidence la nécessité de prendre en compte dans les simulations numériques, la flexibilité et la dissociation des molécules d'eau aux interfaces.