Étude par spectroscopie infrarouge de l'ozone et du dioxyde de soufre adsorbés sur la surface de la glace ou piégés dans son volume entre 10 et 170 k. Effets d'irradiation à 266 nm sur le mélange O3 + SO2 piégé en matrice d'argon ou dans la glace

par Henda Chaabouni

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Louise Schriver.

Soutenue en 2001

à Paris 6 .


  • Résumé

    Le présent travail concerne l'étude par spectroscopie infrarouge de l'ozone et du dioxyde de soufre adsorbés sur la surface de la glace ou piégés dans son volume, ainsi que la photochimie à 266 nm du mélange SO2 + O3 piégé en matrice d'argon ou dans la glace. Les conditions expérimentales (température et pression) sont celles des satellites riches en glace de Jupiter pour lesquels on a récemment détecté de l'ozone (Ganymède), du dioxyde de soufre, du peroxyde d'hydrogène et de l'acide sulfurique hydrate (Europe). L'ozone est physisorbé sur la surface géométrique de la glace mais lié par liaison hydrogène aux OH pendants des micropores de la glace amorphe. A 63 k, il y a compétition entre la sublimation de l'ozone (énergie d'activation : 23,02,0 kj mol - 1) et sa diffusion dans le volume de la glace. Des effets de température sur des films obtenus par condensation d'eau et d'ozone montrent que l'échappement progressif de l'ozone dépend des changements structuraux de la glace. Une faible quantité d'ozone reste cependant dans le réseau de la glace cubique. L'irradiation à 266 nm de l'ozone piégé dans les micropores de la glace amorphe ou dans le réseau de la glace cubique conduit à la formation du peroxyde d'hydrogène. Le dioxyde de soufre est faiblement lié aux oxygènes des molécules d'eau de la surface. Aucune liaison hydrogène avec les oh pendants des micropores n'a été mise en évidence. A 120 k, SO2 sublime avec une énergie d'activation de l'ordre de 41,1 3,2 kj mol - 1 sans diffusion dans le volume. L'analyse spectrale de films de SO2 contenant des traces d'eau a montré la formation de petits agrégats (SO2) x(H2O) y. Quand la glace est en excès, on observe, selon les conditions de dépôt, soit une phase métastable de composition finie (SO2) n(H2O) m, soit une solution solide de SO2 dans la glace. En matrice d'argon, milieu condensé inerte, la photochimie de l'ozone en présence de dioxyde de soufre conduit à la formation de SO3, soit par photodissociation du complexe SO2:O3, soit par réaction de O( 1d) avec une molécule de SO2 en proche voisin, cette dernière réaction se faisant par un intermédiaire qui s'isomérise en SO3 par effet tunnel. L'irradiation a 266 nm de SO2/O3 dans la glace conduit à la formation de SO3 et de H2O2 sans trace de H2O4.


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  • Détails : 160 p.
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