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Soutenance de thèse de Pauline Delcroix

par Webmestre - publié le

« Etudes théoriques et expérimentales des interactions du formaldéhyde avec l’eau »

Vendredi 13 décembre 2013 — 10h30 — CERLA

Résumé :

L’objet de cette thèse est l’étude des interactions du formaldéhyde avec l’eau, système qui possède à la fois
un intérêt fondamental et des applications dans les domaines de la chimie atmosphérique et de
l’astrochimie.
Nous avons déterminé par spectroscopie d’absorption infrarouge la constante de Henry du formaldéhyde,
qualifiant sa solubilité dans l’eau ou la glace, pour des solutions aqueuses de fraction molaire inférieure à
1%, et des températures entre 270 et 295 K, représentantes des conditions atmosphériques.
La composition de ces solutions a été étudiée par calorimétrie différentielle à balayage, diffraction des
rayons X et spectroscopie Raman pour différentes concentrations (1-30 % en mol. frac.) et températures
(183-453 K). L’analyse des solutions gelées a montré différentes phases cristallines selon les conditions
expérimentales. Nous avons fait la première observation, par spectroscopie Raman, du formaldéhyde en
phase liquide sous sa forme H2CO, pour des températures supérieures à 363 K.
Le mécanisme d’hydratation de formaldéhyde en méthylène glycol CH2(OH)2 a été étudié par calculs ab
initio dans les phases gazeuse et liquide. Un mécanisme coopératif a été mis en évidence et les effets de
l’ajout de molécules d’eau autour du soluté sur les géométries et les énergies ont été analysés.
Des simulations de dynamique moléculaire ab initio ont été réalisées pour étudier les systèmes comprenant
des molécules d’eau et de méthylène glycol ou de H(CH2O)2OH, à 300 K. Les structures préférentielles des
solutés et les effets de polarisation dus à l’interaction du soluté avec le solvant ont été déterminés. Les
spectres Raman calculés ont été comparés aux expérimentaux.