Etude de l'adsorption de l'ozone et du cyanoacétylène sur une surface de glace d'eau: un modèle de chimie du milieu interstellaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Ozone and cyanoacetylene adsorption on water ice surface study: Interstellar medium model of chemistry

Etude de l'adsorption de l'ozone et du cyanoacétylène sur une surface de glace d'eau: un modèle de chimie du milieu interstellaire

Résumé

Adsorption of ozone and cyanoacetylene on amorphous water ice was characterized by FTIR spectrometry between 10 and 180 K. Ozone is adsorbed on dangling OH of the ice surface and a desorption activation energy of 20 kJ/mol was measured by Temperature Programmed Desorption (TPD) coupled with FTIR. This value was confirmed by periodical ab initio calculations. Ozone forms a hydrogen bond with the ice surface. Previously to these periodical calculations, the O3•••H2O complexes were modelized. Cyanoacetylene shows two adsorption states on amorphous ice. The first, between 15 and 45 K, is characterized by a hydrogen bond between dangling OH and nitrogen atom of cyanoacetylene. The second, between 45 and 110 K, implies a hydrogen bond between a dangling O of the ice surface and a hydrogen atom of cyanoacetylene. The activation desorption energy for the second state, measured by TPD, is equal to 39 kJ/mol. A proton donor or acceptor character of the cyanoacetylene with ice was observed. These effects also appear in isolated cyanoacetylene∙∙∙water complexes observed in cryogenic matrix. The relative stabilities were determined from ab initio calculations. The kinetic or thermodynamic nature of the adsorption processes was discussed. A preliminary photochemical study of ozone co-adsorbed on ice surface with cyanoacetylene shows that a reaction occurs. This reaction leads to the formation of H2O2, O2 and a third product supposed to be a ketene.
L'adsorption de l'ozone et du cyanoacétylène sur une surface de glace amorphe d'eau a été caractérisée par spectrométrie IRTF entre 10 et 180K. L'ozone s'adsorbe sur les OH libres de surface de la glace et une énergie d'activation de désorption de 20 kJ/mol a été mesurée par Désorption Programmée en Température (DPT) couplée à l'IRTF. Cette valeur a été confirmée par des calculs quantiques ab initio de type périodique et l'interaction a été caractérisée comme étant de type liaison hydrogène. En préliminaire au calcul périodique, les complexes O3•••H2O ont également été modélisés. Le cyanoacétylène montre deux états d'adsorption sur la surface de glace amorphe, le premier, entre 15 et 45 K, se caractérise par l'existence d'une liaison hydrogène entre les OH libres de surface de la glace et l'atome d'azote du cyanoacétylène, le second entre 45 et 110 K, met aussi en jeu une liaison hydrogène entre un doublet libre d'un atome d'oxygène de surface de la glace et l'atome d'hydrogène du cyanoacétylène. L'énergie d'activation de désorption pour le deuxième état, déterminée par DPT, est égale à 39 kJ/mol. Un caractère donneur et accepteur de proton du cyanoacétylène vis à vis de la glace est observé. Ces effets apparaîssent aussi lors de l'étude des complexes cyanoacétylène•••eau en matrice d'argon. Les stabilités relatives ont été déterminées par calcul ab initio. La nature cinétique et thermodynamique des processus d'adsorption est discutée. Une étude préliminaire de la photochimie de l'ozone co-adsorbé sur de la glace amorphe avec du cyanoacétylène a montré la formation de H2O2, de O2 et d'un troisième produit de réaction qui pourrait être un cétène.
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Citer

Fabien Borget. Etude de l'adsorption de l'ozone et du cyanoacétylène sur une surface de glace d'eau: un modèle de chimie du milieu interstellaire. Autre. Université de Provence - Aix-Marseille I, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00008849⟩

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