Adsorption et réactions d'acides halogénés HX (X=F, CI et Br) avec des surfaces de glaces

Abstract

L’étude que nous avons entreprise avait pour but premier de déterminer l’état d’adsorption de l’acide chlorhydrique, HC1, sur des surfaces de glace. Dans le même ordre d’idées, nous avons aussi étudié le comportement de l’acide bromhydrique, HBr, sur ces mêmes surfaces. Ces deux acides ont été étudiés intensivement, tout particulièrement le HC1, expérimentalement et par modélisation moléculaire, car ils réagiraient avec des cristaux de glace en haute atmosphère pour former, de façon catalytique, le chlore et le brome gazeux menant à la destruction catalytique de l’ozone. Nous avons cependant concentré notre étude sur l’acide fluorhydrique, HF, car il présente un comportement fort différent des autres acides halogénés en solution et est peu documenté quant à son impact possible sur l’ozone. De plus, une question demeure sans réponse quant à l’explication de sa faible acidité en solution aqueuse diluée. Afin de répondre à ces questions, nous avons utilisé une approche mixte de modélisation moléculaire et de spectroscopie infrarouge afin d’obtenir et d’identifier la signature spectrale de ces acides sur la glace. La modélisation nous permet de dresser le portrait complet de tous les modes vibrationnels accessibles pour des agrégats HX (H[indice inférieur 2]O)[indice inférieur 1-6] ce qui facilite l’assignation des bandes de nos spectres expérimentaux à certains types de mouvements moléculaires. À partir de nos modèles et de nos expériences, nous en venons à la conclusion que le HBr se dissocie spontanément au contact de la surface de glace à des températures aussi faibles que 40 K, alors que le HC1 présente un comportement analogue, mais à partir d’environ 60 K. Une étude exhaustive du HF nous amène à croire qu’il se comporte différemment des deux autres acides. Il s’adsorbe moléculairement à la surface de la glace à basse température, puis il semble se dissocier avec un changement de la température du substrat. Un tel comportement nous amène à croire que la faiblesse de cet acide serait principalement due à la grande force du lien moléculaire plutôt qu’à tout autre facteur.