Infrared Spectra of Carbon Monoxide, Carbon Dioxide, Nitric Oxide, Nitrogen Dioxide, Nitrous Oxide, and Nitrogen Adsorbed on Copper Oxide
Journal of Catalysis · 1973
Étude expérimentale de spectroscopie infrarouge consacrée à plusieurs gaz adsorbés sur oxyde de cuivre. Pour le protoxyde d’azote, les auteurs identifient une bande d’absorption autour de 2220 cm⁻¹, très proche de la bande du N₂O gazeux à 2224 cm⁻¹. L’étude constitue une référence ancienne sur la signature infrarouge du N₂O, mais ne porte ni sur sa quantification dans l’air ni sur l’analyse de l’air expiré.
Ce que cette publication apporte
Cette étude fournit une caractérisation expérimentale ancienne de la réponse infrarouge du N₂O en présence d’un support à base d’oxyde de cuivre. Les auteurs observent pour le N₂O une bande autour de 2220 cm⁻¹, très proche de la fréquence rapportée pour le N₂O gazeux à 2224 cm⁻¹. Elle documente ainsi directement l’existence d’une signature spectrale infrarouge caractéristique du N₂O dans cette région.
Question étudiée
Quelles sont les caractéristiques des spectres infrarouges de CO, CO₂, NO, NO₂, N₂O et N₂ adsorbés sur de l’oxyde de cuivre, et que permettent-elles de déduire sur la nature et la force de leur interaction avec la surface ?
Méthode
Les auteurs utilisent un spectromètre infrarouge Perkin-Elmer 457 et une cellule permettant de comparer un disque de CuO supporté sur silice à un disque de silice de référence. Les gaz étudiés sont introduits dans un flux d’hélium, généralement à des concentrations de 5 à 7 %, et les spectres sont enregistrés à différentes températures. Pour le N₂O, les auteurs étudient notamment le spectre obtenu en présence d’une pression partielle de 0,08 atm entre 38 et 225 °C.
Principaux résultats
En présence de N₂O, les auteurs identifient les bandes caractéristiques du N₂O gazeux autour de 2224, 1286 et 589 cm⁻¹ et décrivent le N₂O comme un fort absorbeur infrarouge.
Pour le N₂O adsorbé sur CuO, une bande large centrée autour de 2220 cm⁻¹ est observée. Cette fréquence est très proche de celle du N₂O gazeux, rapportée à 2224 cm⁻¹.
La faible intensité de la bande et son très faible déplacement par rapport à la fréquence du N₂O gazeux conduisent les auteurs à conclure que le N₂O est faiblement adsorbé sur l’oxyde de cuivre.
Portée du résultat
Ce que cette publication permet de conclure
Cette étude permet d’établir expérimentalement l’existence d’une absorption infrarouge caractéristique du N₂O autour de 2220–2224 cm⁻¹ dans les conditions étudiées. Elle montre également que la fréquence observée pour le N₂O faiblement adsorbé sur CuO reste très proche de celle de la molécule en phase gazeuse.
Ce qu’elle ne permet pas de conclure
Cette étude ne permet pas de déterminer les performances d’un analyseur destiné à mesurer le N₂O gazeux à faible concentration. Elle ne renseigne ni sur une limite de détection, ni sur la précision, la sélectivité ou les interférences pertinentes pour l’air expiré. Elle ne permet aucune conclusion sur la détection d’une exposition humaine au N₂O.
Limites
L’objectif de l’étude relève de la chimie de surface et de la catalyse plutôt que de la métrologie des gaz. Les concentrations utilisées sont élevées, généralement de 5 à 7 % dans le protocole et 0,08 atm de pression partielle pour le spectre du N₂O présenté en figure 8. La matrice expérimentale, les températures et le dispositif spectroscopique diffèrent fortement de ceux d’un analyseur de gaz respiratoires. Aucun protocole de caractérisation analytique à faibles concentrations n’est réalisé.
London JW, Bell AT. Infrared Spectra of Carbon Monoxide, Carbon Dioxide, Nitric Oxide, Nitrogen Dioxide, Nitrous Oxide, and Nitrogen Adsorbed on Copper Oxide. Journal of Catalysis. 1973.