Cinétique chimique

L’efficacité d’une réaction chimique est décrite par sa constante de vitesse, k. Les modèles des atmosphères planétaires de Saturne ou sa lune Titan, ainsi que d’environnements plus froids tels que les nuages moléculaires denses, nécessitent la connaissance de milliers de constantes de vitesse de réaction. La plupart sont estimés en raison de l’absence de mesures.

La majorité de ces constantes sont actuellement estimées puisqu’aucune mesure n’existe, spécialement à très basse température, et que les calculs ne sont pas suffisamment précis. Notre spécialité est de faire des mesures expérimentales de ces données physiques importantes. Les résultats de nos mesures sont intégrées dans des bases de données, telle KIDA, qui servent aux communautés modélisant le milieu interstellaire et les atmosphères planétaires.
 

Saturn and its moons - Saturne et ses lunes, Titan, Encelade, Dioné, Rhéa et Hélène. Les modèles d’atmosphère planétaire requièrent les constantes de vitesse d’une grande variété de réactions en conditions extrêmes.
Image credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Réactions rapides aux basses températures?

La plupart des réactions procèdent par-dessus une barrière énergétique sur le chemin réactionnel de plus basse énergie, ce qui signifie qu’elles deviennent plus lentes à basse température. Cependant, certaines réactions, notamment celles entre ions et molécules, n’ont pas besoin de passer par-dessus une barrière pour réagir. De telles réactions demeurent rapides même aux très basses températures du milieu interstellaire. Ici à Rennes, nous avons découvert que des classesentières de réactions entre espèces neutres procèdent sur un chemin réactionnel sans barrière et deviennent ainsi plus rapide alors que la température chute. La formation de dimères, la première étape de l’important processus de condensation et de formation de particules, est aussi un processus sans barrière. Enfin, le transfert d’énergie entre partenaires collisionnels demeure également rapide à très basses températures, et il est vital de mesurer son efficacité pour l’interprétation des observations
astronomiques.

 

Courbes d'énergie potentielle - Energie potentielle de chemins réactionnels pour des reactions (a) avec (b) sans barrière.

Dans notre laboratoire nous travaillons plus particulièrement sur les thématiques de :

Réactions entre espèces neutres
Réactivité des espèces chargées
Transfert d’énergie collisionnelle
Formation de complexes faiblement liés