Spectres moléculaires et structure du méthane dans les phases solides

Abstract

Les spectres infrarouges du méthane, et de ses différentes variétés isotopiques dans les phases solides ont été enregistrés afin de déterminer la structure cristalline du CH4 et du CD4 dans ces phases. Les spectres de différents mélanges d'isotopes ont été obtenus afin de déterminer la, symétrie de site du CH4 et du CD4. Dans la phase I, phase de haute température, les spectres montrent des bandes larges et sans structure. C'est un phénomène caractéristique d'un désordre d'orientation moléculaire. Dans la phase II, les spectres des mélanges isotopiques Indiquent que la dégénérescence des molécules de s:/métrie n'est pas levée et que, par conséquent, la structure cristalline do cette phase doit être cubique. Une telle structure prévoit une seule composante pour les modes v3 et v4, du CH4 et du CD 4 pour expliquer le nombre supplémentaire de composantes obtenu, il faut faire appel au modèle de JAMES et KEEMM et attribuer ces composantes aux molécules libres de tourner. Le cristal des différents méthanes en phase II est donc constitué par des molécules de deux sortes; les unes forment le réseau cristallin, les autres sont des molécules libres de tourner. Dans la, phase III, les molécules sont ordonnées mais la symétrie est plus basse que celle de la phase II et 11 n'y a vraisemblablement qu'un type de molécules. Les spectres des solutions isotopiques mixtes indiquent que la symétrie de site du CD4 peut être D2, C2v, c2, C8, ou C1. Un effet d'orientation est observé sur les spectres des méthanes partiellement deutérés en solution dans le CD4 en phase III et ce phénomène semble indiquer que la symétrie de site du Cd4 est C1. Même avec cette seule symétrie de site, il y a un grand nombre de structures cristallines possibles et il est impossible de proposer pour cette phase une structure qui soit définitive.