Etude structurale d'une solution aqueuse de chlorure de lithium LiCl, 6H2O par la méthode de Monte Carlo inverse (RMC)

par Mohammed Kotbi

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Jean-François Jal.

Soutenue en 1999

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Jean-François Jal.

mots clés

• Chlorures alcalins
• Lithium -- Composés
• Monte-Carlo, Méthode de
• Liquides surfondus
• Solutions d'électrolyte

Résumé

Le but de ce travail consiste en une modelisation structurale d'un electrolyte aqueux de type licl-6h 2o presentant la propriete de former un verre en passant par l'etat liquide metastable surfondu quand la temperature diminue. Des resultats experimentaux obtenus par la technique de diffusion de neutrons sont disponibles au departement de physique de materiaux. La methode de simulation utilisee dite de monte carlo inverse (rmc) propose un modele tridimensionnel du systeme au niveau atomique. Son interet est de pouvoir etre appliquee sans que les interactions interatomiques et intermoleculaires ne soient specifiees. En revanche, elle s'appuie sur les donnees experimentales disponibles et certains criteres geometriques locaux. Nous avons d'abord realise une simulation rmc sur l'eau pure a temperature ambiante, pour laquelle les trois fonctions de distribution de paire experimentales sont disponibles. En analysant les correlations angulaires dans notre systeme modele, nous avons deduit que le resultat obtenu pour la molecule d'eau a l'aide de rmc est compatible avec le resultat obtenu par une methode numerique independante aussi basee sur les fonctions de distribution de paire atomique experimentales. Cette etude valide notre modelisation de l'eau pure par la rmc. Nous avons ensuite etudie la structure de licl-6h 2o a l'aide de rmc utilisant quatre fonctions de distribution partielles experimentales, nous avons pu realiser des configurations a trois dimensions compatibles avec ces donnees. A l'aide des fonctions de paire calculees, on a pu determiner les nombres de coordination, les distances de correlation et comparer les etats de l'electrolyte aqueux liquide/verre/surfondu par rapport a l'eau pure a la temperature ambiante. Le calcul des coefficients, dans le developpement de la fonction de distribution moleculaire en harmoniques spheriques generalisees, donne des resultats coherents avec ceux obtenus dans l'etude des correlations radiales de l'electrolyte. Ces analyses de correlations angulaires mettent en evidence l'effet des ions pour les correlations a courte distance et l'effet de temperature sur la structure a moyenne distance de l'electrolyte aqueux a l'etat vitreux. En resume la methode rmc permet d'explorer un certain nombre de caracteristiques structurales de notre systeme, notamment au niveau des correlations de paire radiales et des correlations entre molecules. Des artefacts peuvent etre obtenus et pour y remedier nous devons avoir plus de donnees experimentales ou eventuellement un potentiel d'interaction assez realiste comme contrainte supplementaire dans la simulation rmc.

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