Une approche expérimentale de l'astrochimie : la méthode CRESU, principe et applications

par Jean-Baptiste Marquette

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Bertrand R. Rowe.

Soutenue en 1988

à Paris 7 .


  • Résumé

    On présente une méthode entièrement nouvelle (appelée CRESU pour Cinétique de Réactions en Ecoulement Supersonique Uniforme) pour la mesure du coefficient de vitesse de réactions ion-molécule dans une gamme de température (8-163 K) comparable à celle régnant dans les nuages interstellaires denses. Son principe repose sur l'utilisation d'un jet supersonique uniforme à la fois comme générateur de basses températures, par détente isentropique d'un gaz porteur à travers une tuyère évolutive convenablement calculée, et comme réacteur chimique sans paroi matérielle. A l'inverse des expériences dans une enceinte cryogénisée, on peut donc étudier des réactions avec des neutres condensables. La méthode est testée sur deux réactions d'association, N⁺₂+ 2N₂et O⁺₂+ 2O₂Le coefficient d vitesse de la première suit jusqu'à 20 K une loi en T⁻ⁿ (n > 0) compatible avec la théorie. Celui de la seconde ne montre aucun maximum au-dessus de cette température. La validité de diverses théories de capture est alors examinée. Le modèl de Langevin (ion-dipôle induit) reste correct pour T≥ 8 K dans les cas d'ions atomiques réagissant avec N₂, O₂, CO, CH₄. Si le neutre est dipolaire, les descriptions théoriquesles plus récentes prédisent une forte augmentatio de réactivité à très basse température. Ceci est vérifié jusqu'à 27 K pour des neutres variés, avec l'exception notable des réactions des isomères du dichloroéthylène C₂H₂Cl₂, nettement plus lentes que prévu même à température ambiante. Si le neutre est fortement quadripolaire (cas de C₆F₆ et c-C₆H₁₂), l'approximation de capture est mise en défaut pour le potentiel d'interaction ion-quadripôle et les mesures sont compatibles avec le modèle de Langevin. Quelques cas impossibles à décrire par un modèle de capture sont étudiés. L'extrapolation des mesures montre que les réactions de O⁺₂avec CH₄ et CD₄, lentes à température ambiante, atteignent à 0 K leur limite théorique. Un modèle où sont impliqués deux états de transition représente bien leur comportement. De même, l'étude de l'échange de charge N⁺₂+ O₂ révèle que la non-conservation du spin est très probable dans ce processus. L'efficacité de la réaction N⁺ + H₂ dépend de façon crucial de l'énergie rotationnelle disponible pour surmonter la très faible endothermicité qui la caractérise. Une discussion sur les applications de ces diverses études à la modélisation de la chimie des nuages interstellaires denses est donnée. L'utilité des jets supersoniques uniformes pour une étude plus extensive des réactions ion-molècule e d'autres types de processus à très basse température est évoquée en conclusion.

  • Titre traduit

    An experimental approach to astrochemistry: CRESU method, principle and applications


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Informations

  • Détails : 1 vol. (228 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 110-119

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : TS (1988) 112
  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 138.529 CCL.TH.615
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