HAL Id: jpa-00210852
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00210852
Submitted on 1 Jan 1988
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
Etude rovibrationnelle sous haute résolution de la bande ν 3 + ν 4 du bromure de méthyle. Redétermination de la
plus basse fondamentale ν 3 par combinaison avec la bande chaude ν 3 + ν 4 - ν 3
Mina Ouahman, Najate Ben Sari-Zizi
To cite this version:
Mina Ouahman, Najate Ben Sari-Zizi. Etude rovibrationnelle sous haute résolution de la bande ν3 + ν 4 du bromure de méthyle. Redétermination de la plus basse fondamentale ν3 par com- binaison avec la bande chaude ν3 + ν4 - ν3. Journal de Physique, 1988, 49 (10), pp.1715-1723.
�10.1051/jphys:0198800490100171500�. �jpa-00210852�
Etude rovibrationnelle sous haute résolution de la bande 03BD3 + 03BD4 du bromure de méthyle. Redétermination de la plus basse fondamentale 03BD3 par combinaison avec la bande chaude 03BD3 + 03BD4 - 03BD3
Mina Ouahman et Najate Ben Sari-Zizi
Laboratoire de Spectronomie Physique Appliquée, Université Mohammed V, Faculté des Sciences, Charii Ibn Batouta, B.P. 1014, Rabat (Agdal) Maroc
(Requ le 6 novembre 1987, révisé le 17 mai 1988, accepte le 3 juin 1988)
Résumé.
-La bande d’absorption infrarouge 03BD3 + 03BD±14(E), centrée vers 3 670 cm-1, a été analysée en haute
résolution (0,006 cm-1) à partir d’un échantillon monoisotopique de CH793Br. Un calcul de moindres carrés prenant en compte une très faible interaction avec la composante 2 03BD3 + 03BD±15 + 03BD±16(E) et la résonance
l(2,2), a convergé, avec un écart standard de 1,8 10-3 cm-1, sur l’ensemble des 845 raies attribuées.
L’étude déjà faite [1] à la même résolution de la bande chaude 03BD3 + 03BD4 - 03BD3 (3 058 cm-1) nous a permis
d’obtenir 159 raies distinctes QQK(J) affranchies de toute perturbation, appartenant à la fondamentale 03BD3 (611 cm-1) dont les paramètres ont été redéterminés avec un écart standard de 1,2 10-3 cm-1.
Notamment la précision qui faisait défaut sur le centre (03BD3)0 a pu être améliorée et une correction sur les
paramètres de 03BD3 + 03BD4 - 03BD3 après réinjection des constantes de 03BD3, alors mal connues, a pu être apportée.
Abstract.
2014The 03BD3 + 03BD±14(E) infrared absorption band, centered around 3 670 cm-1, was analysed under a high resolution (0.006 cm-1) from a monoisotopic sample of CH793Br. A least squares calculation taking into
account a very small interaction with 2 03BD3 + 03BD±15 + 03BD±16 (E) component and the l (2, 2 ) resonance, was given a
standard deviation of 1.8 10-3 cm-1 over the 845 assigned lines. Since the study of 03BD3 + 03BD4 - 03BD3
(3 058 cm-1) [1] hot band had already been done at the same resolution, we were able to obtain 159
unperturbed lines QQK(J) belonging to the 03BD3 fundamental band, the parameters of which were redetermined with a 1.2 10-3 cm-1 standard deviation. In particular, the (03BD3)0 centre was specified with more precision
and the 03BD3 + 03BD4 - 03BD3 parameters were corrected because the 03BD3 constants were not well known at that time.
Classification
Physics Abstracts
33.20E
1. Introduction.
Bien sur la connaissance parfaite des bandes V3 + v 4 - V3 et v 3 pouvait dispenser de 1’etude de la bande v 3 + v 4 dont on pourrait alors calculer la
plupart des parametres, mais ce n’est pas le cas.
La bande chaude v 3 + v 4 - v 3 (3 058 cm-1 ) a ete
analysee en tres haute resolution simultanement
avec la fondamentale v4 (3 056 cm-1 ) en 1974 par Betrencourt-Stirneman et al. [1] mais la determina- tion de ses parametres etait tributaire de celles du niveau infdrieur des transitions, a savoir le niveau
U3=1.
En particulier, le parametre « 3 alors inconnu a
ete assimil6 a a 3 B et les constantes de distorsion à celles du niveau fondamental.
Si depuis 1’etude I.R. en haute resolution de
1’harmonique 2 v 3 [2], nous connaissons bien a 3 , et
si les autres param6tres B et D sont bien connus,
aussi bien a partir des spectres infrarouges [2] que micro-ondes [3], le centre de bande ( v3 )° demeurait
encore approximatif puisque sa valeur a seulement
ete estimee par Graner [4] apres une correction apport6e a la valeur extraite de la reference [5].
C’est pour cela que 1’6tude I.R. approfondie de la
bande v3 + v4 nous a paru interessante a faire
puisqu’elle permettra, entre autres, une determina- tion indirecte de la plus basse fondamentale v3
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0198800490100171500
1716
situ6e dans un domaine de longueur d’onde qui a ete
difficilement detectable en I.R. jusqu’a present
(1 ).
.On est naturellement en droit d’attendre un
comportement similaire entre v 4 et v 3 + v 4 puisque
V3, isolee, n’est pas perturb6e ; mais il faut d6jA souligner que le franc croisement local de niveaux observe a K . OK
=+ 5 entre v41 et la composante perpendiculaire v 3 + v 5 1 + v 61 ne se produit pas
sur la bande chaude et par consequent, il n’aurait que peu de chances d’etre observable entre V3 + V4’ 1 et 2 v 3 + v 5 1 + v 61 1 avec un quantum suppl6men-
taire jouant a la fois sur 1’anharmonicite et l’inten- sit6.
(1) Il a ete remarqu6 r6cemment au 10c colloque de spectroscopie a haute resolution (Dijon, septembre 1987)
ou le present travail a fait l’objet d’une communication, que les spectres d’absorption des bandes fondamentales V3 de CH3I et CD31 (500 cm-1 ) ont ete enregistres par une
6quipe de l’Universit6 d’Oulu (Finlande) et que 1’enregis-
trement direct de v3 de CH3Br serait ddsormais possible.
2. Etude de la bande v 3 + v 4·
2.1 CONDITIONS EXPERIMENTALES. - Le spectre utilise a ete enregistre par Guelachvili sur l’interfdro- m6tre a transform6e de Fourier au Laboratoire
d’Infrarouge d’Orsay (France), interferometre main- tes fois decrit [6, 7] et dont la fonction d’appareil apodisde a pour largeur 5 x 10- 3 cm-1.
L’echantillon gazeux ne contenant que la variete
isotopique CH39Br a ete fabriqu6 par Burger du
Laboratoire Anorganishe Chemic de Wuppertal (RFA). Par rapport au bromure de methyle du
commerce contenant les 2 varietes CH39Br et CH8lBr en 6gale abondance, il pr6sente l’avantage
de fournir un spectre deux fois moins dense, simpli-
fiant l’analyse et l’interpr6tation de zones plus complexes comme celle de v 1 + v 3 autour de 3 580 cm-1 1 enregistrde simultandment et dont 1’etude est en cours, ou comme la zone supdrieure à
4 000 cm-1.
La pression regnant dans la cuve a reflexions
multiples et le parcours optique ont ete r6glds respectivement sur 1,2 Torr et 40,2 m. La largeur
Fig. 1.
-Branches PQ3(J) et PQ6(J).
IPQ3(J) and PQ6(J) branches.]
spectrale des transitions est donc essentiellement
une largeur Doppler et avoisine 4,6 x 10- 3 cm-1 1
vers 3 600 cm-’ a 300 K.
Sa convolution avec la fonction d’appareil donnera
alors 7 x 10- 3 cm-1 1 environ comme largeur réelle-
ment observ6e pour les raies du spectre.
La source blanche etait un globar, le detecteur
une cellule au PbS couvrant un domaine spectral
libre allant de 2 500 a 5 000 cm-1, mais limite vers
les basses frequences a 3 200 cm-1 1 par un filtre
optique.
Le spectre a ete calibre par reference aux raies de la bande d’absorption 2 - 0 du monoxyde de carbone
CO introduit dans la cuve a reflexions multiples. La precision traduisant la coherence des nombres d’onde avoisine 0,2 x 10- 3 cm-1 1 comme à la réfé-
rence [2].
2.2 DESCRIPTION DU SPECTRE.
-La bande v 3 + v 4 centr6e vers 3 670 cm-1 s’etend sur un large
domaine comme toute bande perpendiculaire.
Vers les basses fr6quences, elle rencontre la bande
parallele v 1 + v 3 (3 580 cm-1 ) qui impose sa den- site ; mais vers les hautes frequences, elle n’est guere genee par la composante perpendiculaire v61 + 2 v f
(3 804 cm-1 ) d’intensité tr6s faible. Ses branches Q
sont bien visibles, resolues en J et espacees d’environ
9 cm-1 les unes par rapport aux autres. Les figures 1
et 2 en montrent quelques specimens, favorises par 1’alternance ternaire d’intensit6.
Les relations de combinaison ont permis d’attri-
buer completement 6 sous-bandes du cote AK = -1 et 10 du cote AK
=+ 1, le J maximum atteignant 42.
Aucune anomalie n’a ete constat6e sur le comporte-
ment de ces sous-bandes, le dedoublement de type fl
qui affecte la sous-bande K . AK
=0 en separant ses
niveaux AJ=0 etA7=±l etant attendu.
2.3 TRAITEMENT. - Le niveau infdrieur des transi- tions de la bande v3 + v4 est le niveau fondamental
v
=0 dont les constantes, tres bien connues [8], sont consignees dans le tableau I. Le niveau supdrieur
v3
=v4 = 1 dont la double ddg6n6rescence est quan- tifi6e par le nombre £4
=± 1 r6pond pour 1’energie
Fig. 2.
-Branches RQo(J) et RQ3(J). Les raies tres intenses appartiennent a la molecule CO dont la bande 2-0 a servi
comme 6talonnage. Le rapport signal sur bruit est de l’ordre de 100.
[RQo(J) and RQ3(J) branches. The very strong lines belong to the CO molecule, the 2-0 band of which was used for
calibration. The signal-noise ratio is approximately 100.]
1718
au developpement de la formule (1), soit :
avec :
Apres filtrage par calculs de moindres carres
partiels conformement a la reference [2], les diff6ren- tes sous-bandes K, traitees une a une, ont montré un
comportement en J tout a fait normal, 1’ecart
standard n’ayant jamais d6passd 1,3 x 10- 3 CM- 1.
Lorsqu’on les traite toutes ensemble, on constate
au terme d’un calcul de moindres carr6s calqu6 sur la
formule (1), que 1’ecart standard atteint 4,9 x 10- 3 cm-1 sur 845 transitions (J" K") --* (J’, K’ ). Ce
calcul n’introduit aucune perturbation ext6rieure et ne tient compte que de la résonance f (2, 2) inh6-
rente a 1’excitation de 1’etat (V4
=1, Q4
=± 1).
En fait, le dddoublement de type f est pr6pond6-
rant devant la resonance f (2, 2) car son couplage 4 q [J’ (J’ + 1) ]1/2 (notation de Nielsen) [9] met en jeu
une valeur q si faible (q # 0,5 x 10- 5 cm-1 d’apr6s
la R6f. [1]) qu’elle ne peut guere affecter les sous-
bandes en dehors de K AK
=0 (la convention de
signe adopt6e pour q est celle de Cartwright and
Mills [10]).
On voit que la valeur obtenue pour 1’ecart stan-
dard, bien qu’acceptable, n’en demeure pas moins l’indice d’une 16g6re perturbation dont il n’a pas ete tenu compte et qui ne s’est guere manifestee sur le spectre.
Comme une interaction de type Coriolis a 6t6 observ6e entre v4 et la composante perpendiculaire v 3 + v 5 + v 6 (E ) ou le croisement de ces deux bandes s’est traduit par un bouleversement du comporte-
ment en J de la sous-bande K AK
=+ 5, il est tout à
fait plausible d’envisager une interaction du meme type entre les niveaux ( v 3 + v 41, J’ , K’) et (2 v 3 + v 5L -1 + v 61, J’ , K’ + 1) avec un couplage
similaire sous la forme wclr(f + 1) -
K’ (K + 1 )]1/2. Notons cependant que le quantum v3 supplementaire est responsable d’un facteur mul-
tiplicatif de J5 sur le terme Wc dans 1’approximation harmonique.
Il serait tout a fait possible de pr6voir le croise- ment a condition de pouvoir estimer le centre de bande de (2 V3 + vs + V6) E d’apres la litt6rature.
En effet, (2 V3 + V5 + v6)° E
=(2 V3)0 + (vs +
v 6)° E + 2 x35 + 2 x36.
La reference [2] fournit (2 V3)’ = 1 214,70 cm-1 ;
la reference [11] fournit ( v5 + v6 )° E
=2 389,70 cm-1;
la reference [12] fournit x35 = - 2,90 cm-1;
la reference [4] fournit x36 = - 4,00 cm-1,
ce qui donne (2 v 3 + v 5 + v 6 )° E
=3 590,60 cm- a
0,05 cm-1 1 pres.
Dans ces conditions, le croisement est previsible
dans la branche v3 + v4 1 pour K’
=7 environ, c’est-
a-dire qu’il s’agirait de la sous-bande K. AK
=+ 6. Ce d6calage d’une unite sur le K du croisement par rapport a v4 s’explique par une difference plus grande entre les centres de bande au depart, puisque
la distribution des niveaux K’ est gouvernee par à peu pres le meme A’4. En effet, ( v4 )0 -
( v 3 + v 5 + v 6 )° E
=62,4 cm-1 1 pour un terme de
couplage de l’ordre de 8,4 x 10- 3cm-1 1 et
(v3 + v4)° - (2 V3 + v5 + v6)° E
=79,1 cm- 1 pour
un terme de couplage de l’ordre 11,8 x 10- 3 CM- 1.
Dans le but de localiser effectivement cette inter- action nous avons fait les essais significatifs suivants :
-
sur seulement la branche v3 + v 4 1, soit
345 raies, 1’ecart standard est de 1,9 x 10- 3 cm-1 1
avec le paramètre 1] K fixe a une valeur d6duite par
combinaison a partir de 2 v6 2 [13] et V4 + v6 [14]
(car on s’arrete dans l’identification a seulement K = 6 dans cette branche) ;
-
sur seulement la branche v 3 + V4+ soit
463 raies,1’ecart standard monte a 6,2 x 10- 3 CM- 1,
les 39 raies de la branche RQO(J) etant exclues à
cause du d6doublement f.
On constate effectivement que les plus gros dcarts entre fr6quences observees et calculees sont concen-
tres sur les grands J des sous-bandes K. AK
=+ 6 et K . AK
=+ 7 et qu’ils sont tous positifs pour la sous-bande K. AK
=+ 6 et tous n6gatifs pour 1’autre, ce qui confirme bien le croisement pr6vu,
sans pour autant que celui-ci soit aussi franc que dans v 4 ;
-