STUDY OF THE ARRANGEMENT AND OF THE MOBILITY OF ADSORBED MOLECULES BY NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE

Résumé
L'exposé a pour but de montrer l'utilité de la résonance magnétique (R.M.N.) dans l'étude du phénomène d'absorption physique. Deux types de surfaces sont examinés : celles de corps amorphes, orientées au hasard (gels de silice) et celles de silicates lamellaires turbostratiques (vermiculite et hectorite) orientées préférentiellement suivant un axe cristallographique (l'axe C perpendiculaire aux feuillets). Dans le premier cas, la R.M.N. pulsée permet de définir divers types de mouvement (rotation et diffusion) de la molécule sur la surface à condition de choisir adéquatement le noyau résonnant ; par exemple, pour l'alcool méthylique en étudiant les noyaux ¹H et ²H dans le groupe méthyle. On montre que les informations recueillies sur les mouvements et l'hétérogénéité énergétique de la surface permettent de reconstituer les équations d'état du film de méthanol adsorbé. Dans le cas des surfaces orientées, l'usage de la R.M.N. à bande large et de la R.M.N. pulsée, outre les informations sur la nature du mouvement permet de formuler un modèle d'organisation de la phase adsorbée. L'exemple traité concerne l'eau et l'eau lourde. On montre aussi que la structuration du liquide bidimensionnel adsorbé se reflète dans l'allure des isothermes d'adsorption et dans les valeurs des entropies d'adsorption. Mots clefs : Application de la R.M.N. à l'étude de l'adsorption physique.

Abstract
This review aims to show the use of nuclear magnetic resonance (NMR) for the study of physical adsorption processes. Two types of surfaces are examined : those of amorphous solids oriented at random (silicagels) and those of layer lattice silicates (turbostratic smectites) preferentially oriented about one crystal axis, namely the C axis perpendicular to the layers. In the first case, pulse NMR permits to define the various kinds of motions experienced by the adsorbed species. The molecule illustrating this case is methanol adsorbed on silicagels, the resonant nuclei being either ¹H or ²H in the methyl group. From the information obtained on the motions and on the surface energetic heterogeneity, the equations of state of the adsorbate can be predicted. In the case of preferentially oriented surfaces, wide-band and pulse NMR, beside the nature of the motions, give models for the structural arrangement of the adsorbate. Water and heavy water are taken as example. The nature of the molecular organisation is correlated with the shape of the adsorption isotherms and with the values of the adsorption entropy. Key words : Application of NMR to the study of physical adsorption.