teaching:exos:rotation_vibration_molecules_biatomiques

Spectres de rotation-vibration de molécules biatomiques

Vibration :

  • niveaux d'énergie régulièrement espacés de dégénérescence g=1
  • température caractéristique grande (par rapport à la température ambiante), par exemple 2000 - 3000 K

Rotation :

  • niveaux $E_{rot} = J(J+1) k_B \theta_{rot} \ \ \ \ \ J=0,1,2,\ldots \,$, dégénérescence $g = 2J + 1$
  • température caractéristique petite (par rapport à la température ambiante), par exemple 1 - 10 K

Spectre du chlorure d'hydrogène mesuré sur un FTIR BRUKER IFS-113v à l'UMONS en 1990 dans une cellule à gaz

Données sources : https://github.com/didiervillers/physical-chemistry/tree/master/IR_spectra_biatomic

Questionnement :

  • Expliquer ce que représente le spectre mesuré (axes, unités, valeurs indiquées,…)
  • Si on considère le spectre précis, expliquer :
    • la multitude de pics
    • leur répartition en deux parties à plus petit et plus grand nombre d'ondes
    • leur répartition en deux familles de pics très proches les uns des autres
    • l'évolution générale des amplitudes de ces pics
  • Quelles grandeurs mécaniques peut-on obtenir en analysant les raies.
    • Proposer une méthode pour obtenir ces valeurs.
    • Calculer ces valeurs, au moins approximativement.
  • Schématiser les spectres équivalent qui auraient été mesurés à une température plus faible et à une température plus élevée.
    • Comment pourrait-on démontrer que le spectre a été mesuré à température ambiante ?
  • Discuter de la variation de la longueur de liaison avec le niveau de vibration, et en particulier de la validité du modèle harmonique pour la liaison d'une molécule biatomique. Considérer le Potentiel de Morseplugin-autotooltip__default plugin-autotooltip_bigPotentiel de Morse

    Potentiel de Morse et approximation harmonique, avec représentation des niveaux d'énergie des modèles quantiques correspondants.

    Code source :

    #! /usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- """ Représentation du potentiel de Morse pour H2 http://en.wikipedia.org/wiki/Morse_potential http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_harmonic_oscillator approximation harmonique D_e = 7.6E-19 J a = 19.3E-15 m r_e= 74.1E-12 m dérivée de seconde d2V/dr2 = 2 * D_e * a**2. """ import matplot…
    , et l'approximation harmonique.
    • Expliciter les différences (RJ - PJ) et (RJ - PJ+2)

Spectre du monoxyde de carbone mesuré sur un FTIR BRUKER IFS-113v à l'UMONS en 1990 dans une cellule à gaz

Question : peut-on, dans l'article suivant, vérifier que la mesure présentée à la figure 8 a été effectivement effectuée à T = 50°C ?

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  • Dernière modification: 2019/12/10 16:01
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