Spectre de rotation en microondes de la molécule d'alcool éthylique CH3CH2OH

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Submitted on 1 Jan 1969

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Spectre de rotation en microondes de la molécule d’alcool éthylique CH3CH2OH

Janine Michielsen-Effinger

To cite this version:

Janine Michielsen-Effinger. Spectre de rotation en microondes de la molécule d’alcool éthylique CH3CH2OH. Journal de Physique, 1969, 30 (4), pp.336-340. �10.1051/jphys:01969003004033600�.

�jpa-00206791�

SPECTRE DE

ROTATION

EN

MICROONDES

DE LA

MOLÉCULE D’ALCOOL ÉTHYLIQUE CH3CH2OH

Par

JANINE MICHIELSEN-EFFINGER,

Centre de Physique Moléculaire et Nucléaire, Heverlee-Louvain (Belgique).

(Reçu

^{le 17}

septembre 1988.)

Résumé. 2014

L’analyse

^du spectre de rotation en microondes de la molécule d’alcool

éthy- lique C2H5OH

^{nous a}

permis

antérieurement d’établir l’existence de deux isomères stables :

un isomère trans et un isomère

gauche.

^{A l’heure} actuelle, nous avons pu identifier

plus

^de

100 raies dues à l’isomère trans. Les

fréquences

^{en ont été} calculées,

compte

^{tenu de la distorsion}

centrifuge,

^au moyen de la formule de Watson dont ce travail est la

première application.

Un calcul de moindres carrés a fourni les valeurs suivantes pour les constantes de rotation : A ⁼

34 891,6715 MHz/s ; B

^{= 9 350,6428}

MHz/s ;

^{C =} 8135,19914 MHz/s ; ^x = 2014 0,909147689 ; ^et pour les coefficients de distorsion

centrifuge :

T1 ^{= 2014} 0,04812468629 ;

T2

^{= 2014} 0,01916837651 ;

T3

^{= 2014} 0,9271844319 ; T4 ⁼ + 0,01237467114 ; T5 ^{= 2014} 0,6953338768.

Abstract. ²⁰¹⁴ The existence of two stable isomers of

ethyl

^alcohol

C2H5OH 2014

^{a trans and}

a

gauche

^{form 2014 has been}

previously

^{inferred from our}

analysis

^of the microwave spectrum.

More than a hundred rotation lines of the trans form have ^now been identified and calculated with great

precision using

the Watson

theory

^of

centrifugal

distortion.

Analysis

^{of the}

spectrum by

^{the method of least} squares

yielded

^the

following ground-state

rotational constants : A = 34 891.6715 Mc/s ; ^{B = 9} 350.6428 Mc/s ; ^{C =} 8 135.19914 Mc/s ; ^{x = 2014} 0.909147689 ; ^and the

following centrifugal

distortion coefficients :

T1 = 2014

0.04812468629 ;

T2

^{= 2014} 0.01916837651 ;

T3

= 20140.9271844319 ; T4 = + 0.01237467114 ;

T5

= 20140.6953338768.

L’analyse

^du spectre de rotation _pure dans la

region

des microondes de la molecule d’alcool

6thylique CH3CH20H

^{a ete}

entreprise

^au laboratoire de _spec-

troscopie

mol6culaire de l’Universit6 de Louvain

en 1962. En

d6pit

^{de tres}

grandes

difficultes

experi-

mentales dues a un

6quipement technique

^{tres incom-}

plet,

^nos recherches ont

permis

de d6brouiller

partiel-

lement un

probleme particulierement complexe.

Des 1962

[1], l’hypothèse

^6tait

avancée,

^{sur la base}

de considerations de structure

mol6culaire,

^{de 1’exis-}

tence de deux isomeres de rotation. Elle se trouvait confirm6e ^en 1964

[2-3]

par l’attribution de raies appartenant ^a deux branches du type

bQ1 i,

^{et cela}

non seulement _pour la molecule

C2H50H,

^mais

6ga-

lement _pour la molecule

isotopique CH3CD20H.

En 1965

[4, 5],

^nous

pumes publier

l’attribution de raies du meme

type

pour les molecules

isotopiques C2H5O18H, C2H50D, CH3CHDOH;

il était des lors bien 6tabli que la molécule d’alcool

ithylique

^{existe sous}

la

forme

^de deux isomères de rotation : ^un isomère trans et un isomère

gauche.

L’6tude de

CH3CHDOH permit,

^de

plus,

d’établir que l’isomère ^trans

possede

^un

plan

^de

symétrie. L’acquisition

^de

klystrons permit,

^en

1966,

d’identifier dans le

spectre

^de

C2H50H

^{des raies de}

type

bR appartenant ^a l’isom6re trans, ^ce

qui permit

^le

calcul exact des constantes de rotation

[6].

¹¹

apparut que le

^moment

dipolaire

^{total de l’isomère} trans est

prati- quement parallèle

^{a l’axe b et} que,

donc,

seules des transitions de type ^b peuvent ^{etre observ6es} pour ^cet isomere. Les transitions

a RO.

^1,

^{J = 0 - 1}

^et

J

^{= 1} -->-

2,

identifi6es

grace

^{a leur} effet Stark

[2],

sont

dues,

par

consequent,

^{a l’isom6re}

gauche.

^La

signification

des doublets observes _pour ces transitions

a ete discut6e en detail

[6].

Le

present article,

annonc6 dans la reference

[6],

en est le

complement.

Son intérêt

principal

^{reside en}

ce

qu’il pr6sente

^les resultats de la

premiere application

au calcul de la distorsion

centrifuge

de la formule de Watson

[7].

^{La formule «}

classique »

de Kivelson et

Wilson a 6 coefficients

Ai

s’etant averee

inutilisable,

la formule

plus

r6cente de

Watson,

^a 5 combinaisons

lin6aires,

fut r6crite

[8]

^de

façon

^{a mettre}

en jeu plus

^di-

rectement les coefficients ’Tocr3Yô ^{de Wilson et Howard.}

Un calcul de moindres carr6s a

permis, ^apres

^{une suc-}

cession de 4

iterations,

^de determiner les valeurs

reprises

dans le tableau _{II pour} les trois constantes de rotation

et les 5 coefficients de

distorsion,

^{et de}

porter

^{a 100 le} nombre de raies attribuées a l’isom6re ^trans

(tableau I).

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01969003004033600

337

TABLEAU I

FREQUENCES

D’ABSORPTION ^DE L’ALCOOL

ETHYLIQUE CH3CH2OH

OBSERVEES ET CALCULEES POUR L’ETAT FONDAMENTAL DE VIBRATION

(en MHz/s)

+ Ces valeurs

experimentales

^n’ont pu etre mesur6es par ^suite de difficult6s

techniques.

TABLEAU I

(suite)

II. Forme

gauche :

+ Ces valeurs

expérimentales

^n’ont pu etre mesur6es par suite ^de difficultes

techniques.

339

TABLEAU I

(suite)

TABLEAU II

CONSTANTES MOLECULAIRES DE

CH3CH2OH

DANS L’ETAT FONDAMENTAL

+ Les constantes de distorsion

centrifuge Ti

^{sont les}

composantes

^du vecteur-colonne T d6fini par Steen- beckeliers

[8].

^{On a :}

Jusqu’a present,

^{nous n’avons} pu observer de scission des transitions bR et bP due a la rotation interne du groupe

methyl.

^{11 nous faut}

cependant signaler

^{le cas}

des transitions

228

-->

237

^et

217

^-

208 :

trois raies

ont ete

enregistr6es

pour

chaque

transition

(ta-

bleau

III),

constituant sans doute le groupe de trois

TABLEAU III

TRIPLETS DUS A LA ROTATION INTERNE DU GROUPE METHYL

raies

spectrales

^{- une A et deux E}

caractéristique

des transitions

impliquant

^de

grandes

valeurs de K.

11 semble de ^toute

façon,

^{ainsi que nous 1’avions}

d6jh signal6 pr6c6demment ^[6],

^{que la} barriere de

potentiel s’opposant

^{a la rotation interne du groupe}

methyl

^soit

6lev6e.

Le tableau II contient

6galement

^{les raies}

qui

^ont pu etre attribuees

pr6c6demment

^{a l’isom6re}

gauche [2-6].

La

partie expérimentale

^effectuée

au laboratoire de

spectroscopie

mol6culaire de l’Uni- versit6 de Louvain. Nous remercions M. F.

Bruy-

ninckx _pour son aide

technique.

Les calculs ont 6t6 realises au Centre de Calcul

Num6rique

de l’Univer- site de Louvain. Nous tenons a en

exprimer

^notre

gratitude

^au Professeur

J. Meinguet

^ainsi

qu’a

^ses

collaborateurs.

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