PRÉSENTATION

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GLOSSAIRE


Licence Creative Commons  
Les Modules multi-médias Chimie / Physique - Mouvements moléculaires et spectroscopie, de
Guy Collin et Marc Couture
sont mis à disposition
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MODULE 3  Vibration-rotation des molécules diatomiques

Problèmes

  1. Le spectre de rotation-vibration de l'oxyde de carbone comporte dans le proche infrarouge une bande intense dans la région de 2100-2200 cm–1. Avec un appareil de basse résolution on obtient la série de raies suivantes : 2124, 2128, 2132, 2136, 2140, 2148, 2152, 2156, 2160 cm–1.

    1. Déterminez le moment d'inertie, la distance internucléaire et la fréquence de vibration de la molécule CO.

    2. Déterminez la valeur de la constante de distorsion centrifuge de la même molécule.

    Corrigé

  2. La fréquence fondamentale de l'élongation O-H dans le méthanol est située à 3300 cm–1. Prédisez la position de la bande correspondante pour l'espèce isotopique CH3OD.

    Note : Il n'y a pas de corrigés pour ce problème, ainsi que pour les problèmes 3 à 5.

  3. Le spectre infrarouge de H35Cl sous haute résolution montre des raies d'absorption dont les fréquences sont indiquées dans le tableau qui suit. En utilisant un logiciel (ordinateur, micro-ordinateur ou calculatrice appropriée), calculez au moyen d'une régression linéaire ou d'un moindre carré les coefficients du polynôme suivant : E  =  b + am + cm2 + dm3, où E est l'énergie de la raie et m un nombre entier.

    Établissez au préalable la valeur de m pour chaque raie (colonne 3 du tableau suivant). Déduisez-en :

    • l'énergie de la raie manquante;
    • la valeur de ωe – 2 ωexe;
    • les constantes B (υ = 0) et B′ (υ = 1);
    • la constante de distorsion centrifuge D.

    Tracez les courbes E (cm–1) = (J) et E (cm–1) = f (m) sur le même graphe.

    Spectre de rotation-vibration de H35Cl.

    J

    Énergie (cm–1)

    m

    ΔE (cm–1)

    Δ(ΔE) (cm–1)

    10

    3072,8558

     

     

     

     

     

     

    13,5338

     

    9

    3059,3220

     

     

    -0,7244

     

     

     

    14,2582

     

    8

    3045,0638

     

     

    -0,7132

     

     

     

    14,9714

     

    7

    3030,0924

     

     

    -0,7036

     

     

     

    15,6750

     

    6

    3014,4174

     

     

    -0,6971

     

     

     

    16,3721

     

    5

    2998,0453

     

     

    -0,6598

     

     

     

    17,0319

     

    4

    2981,0134

     

     

    -0,6912

     

     

     

    17,7231

     

    3

    2963,2903

     

     

    -0,6461

     

     

     

    18,3692

     

    2

    2944,9211

     

     

    -0,6493

     

     

     

    19,0185

     

    1

    2925,9026

     

     

    -0,6300

     

     

     

    19,6485

     

    0

    2906,2541

     

     

    --

    -

     

     

     

     

    1

    2865,1047

     

     

     

     

     

     

    21,4745

     

    2

    2843,6302

     

     

    -0,5816

     

     

     

    22,0561

     

    3

    2821,5741

     

     

    -0,5694

     

     

     

    22,6255

     

    4

    2798,9486

     

     

    -0,5565

     

     

     

    23,1880

     

    5

    2775,7666

     

     

    -0,5445

     

     

     

    23,7265

     

    6

    2752,0401

     

     

    -0,5288

     

     

     

    24,2553

     

    7

    2727,7848

     

     

    -0,5170

     

     

     

    24,7723

     

    8

    2703,0125

     

     

    -0,5041

     

     

     

    25,2764

     

    9

    2677,7361

     

     

     

    Données aimablement transmises par le prof. R. Colin, chimie-physique moléculaire Université Libre de Bruxelles, Bruxelles.

  4. Répétez le même problème pour HBr, à partir de la liste suivante des énergies des raies (en cm–1).

    2 371,71

    2 471,13

    2 575,52

    2 650,08

    2 392,50

    2 489,66

    2 591,33

    2 663,63

    2 412,83

    2 507,73

    2 606,70

    2 676,74

    2 432,72

    2 525,36

    2 621,61

    2 689,39

    2 452,15

    2 542,53

    2 636,07

    2 701,59

  5. Répétez le même problème pour H37Cl.

    2 675,9584

    2 796,9750

    2 923,7377

    3 012,1328

    2 701,1927

    2 819,5661

    2 942,7279

    3 027,7879

    2 725,9250

    2 841,5877

    2 961,0732

    3 042,7419

    2 750,1418

    2 863,0289

    2 978,7650

    3 056,9840

    2 773,8293

    2 904,1162

    2 995,7878

    3 070,5036

  6. Le spectre infrarouge de DCl sous haute résolution montre des raies d'absorption dont les fréquences sont indiquées dans le tableau ci-dessous. En vous servant des intensités mesurées des raies, départagez les raies appartenant à D35Cl et celles appartenant à D37Cl. En vous inspirant du problème 3 relatif à H35Cl, calculez au moyen d'une régression linéaire ou d'un moindre carré, et cela pour chacune des deux molécules isotopiques, les coefficients du polynôme suivant : E  =  b + am + cm2 + dm3, où E est l'énergie de la raie et m un nombre entier.

    Établissez au préalable les valeurs de J et m pour chaque raie. Déduisez-en, pour D35Cl et D37Cl :

    • l'énergie de la raie manquante;

    • la valeur de ωe – 2 ωexe;

    • les constantes B (υ = 0) et B′ (υ = 1), ainsi que les longueurs de liaison correspondantes;

    • la constante de distorsion centrifuge D.

    Tracez les courbes E (cm–1) = f (J) et E (cm–1) = f (m) sur le même graphe. Corrigé

    Spectre de rotation-vibration de DCl : raies observées (υ = 0 → υ = 1).

    Énergie
    (cm–1)

    Absorbance

    Énergie
    (cm–1)

    Absorbance

    1

    2230,8479

    0,043

    31

    2080,2753

    1,096

    2

    2224,0387

    0,089

    32

    2077,3076

    0,384

    3

    2216,9606

    0,156

    33

    2069,2694

    1,761

    4

    2213,6323

    0,049

    34

    2066,3342

    0,686

    5

    2209,6132

    0,280

    35

    2058,0468

    2,133

    6

    2206,3007

    0,086

    36

    2055,1451

    0,866

    7

    2202,0025

    0,455

    37

    2046,6072

    2,224

    8

    2198,7071

    0,156

    38

    2043,7399

    0,888

    9

    2194,1272

    0,696

    39

    2034,9590

    2,186

    10

    2190,8502

    0,243

    40

    2032,1271

    0,875

    11

    2185,9952

    0,997

    41

    2023,1001

    1,998

    12

    2182,7377

    0,346

    42

    2020,3044

    0,764

    13

    2177,6036

    1,360

    43

    2011,0405

    1,761

    14

    2174,3672

    0,487

    44

    2008,2814

    0,654

    15

    2168,9620

    1,709

    45

    1998,7764

    1,436

    16

    2165,7472

    0,638

    46

    1996,0555

    0,521

    17

    2160,0666

    2,006

    47

    1986,3186

    1,105

    18

    2156,8750

    0,783

    48

    1983,6365

    0,381

    19

    2150,9268

    2,201

    49

    1973,6637

    0,785

    20

    2147,7596

    0,901

    50

    1971,0211

    0,263

    21

    2141,5397

    2,336

    51

    1960,8216

    0,533

    22

    2138,3978

    0,984

    52

    1958,2191

    0,173

    23

    2131,9144

    2,342

    53

    1947,7905

    0,344

    24

    2128,7986

    1,000

    54

    1945,2297

    0,112

    25

    2122,0484

    2,221

    55

    1934,5784

    0,198

    26

    2118,9605

    0,918

    56

    1932,0590

    0,067

    27

    2111,9499

    1,845

    57

    1921,1853

    0,111

    28

    2108,8904

    0,713

    58

    1918,7094

    0,036

    29

    2101,6186

    1,138

    59

    1907,6167

    0,058

    30

    2098,5888

    0,392

    60

    1893,8780

    0,031

    Données aimablement transmises par le prof. R. Colin, chimie-physique moléculaire Université Libre de Bruxelles, Bruxelles.

  7. Mêmes questions pour la transition (υ = 0 → υ = 2). Corrigé

    Spectre de rotation-vibration de DCl : raies observées (υ = 0 → υ = 2).

    Énergie
    (cm–1)

    Absorbance

    Énergie
    (cm–1)

    Absorbance

    1

    4226,6804

    0,056

    23

    4132,8950

    0,047

    2

    4221,9699

    0,064

    24

    4117,6476

    0,136

    3

    4216,7621

    0,109

    25

    4111,8404

    0,049

    4

    4211,0878

    0,162

    26

    4106,4180

    0,245

    5

    4210,7603

    0,052

    27

    4100,6380

    0,075

    6

    4204,9374

    0,250

    28

    4094,7565

    0,295

    7

    4198,8805

    0,091

    29

    4089,0130

    0,104

    8

    4198,2980

    0,270

    30

    4082,6384

    0,306

    9

    4192,2631

    0,093

    31

    4076,9159

    0,095

    10

    4191,1839

    0,331

    32

    4070,1033

    0,287

    11

    4185,1716

    0,103

    33

    4064,4441

    0,089

    12

    4183,6147

    0,357

    34

    4057,1180

    0,249

    13

    4177,6210

    0,1222

    35

    4051,4871

    0,080

    14

    4175,5631

    0,395

    36

    4043,7218

    0,203

    15

    4169,5941

    0,123

    37

    4038,1402

    0,072

    16

    4167,0576

    0,399

    38

    4029,8939

    0,170

    17

    4161,1125

    0,128

    39

    4024,3623

    0,061

    18

    4158,0845

    0,352

    40

    4015,6564

    0,121

    19

    4152,1627

    0,122

    41

    4010,1606

    0,041

    20

    4148,6556

    0,279

    42

    4000,9944

    0,087

    21

    4142,7492

    0,092

    43

    3985,9164

    0,061

    22

    4138,7699

    0,145

    44

    3970,4534

    0,042

    Données aimablement transmises par M. Carleer du laboratoire du prof. R. Colin, chimie-physique moléculaire, Université Libre de Bruxelles, Bruxelles.

  8. Pour la molécule DCl, la documentation donne les informations numériques suivantes (en cm–1) :

    Be = 5,448 794,    αe = 0,113 291

    En utilisant la relation qui existe entre la constante de rotation et le niveau de vibration, comparez les valeurs obtenues pour les valeurs de (υ = 0), (υ = 1) et (υ = 2) des deux problèmes précédents. Corrigé

  9. Vérifiez graphiquement que B varie comme l'inverse de la distance internucléaire dans le cas de divers états électroniques de l'oxyde de carbone. Déterminez de la même manière, en traçant les graphes appropriés, la dépendance de ωe avec la distance internucléaire.

    Que pouvez-vous dire de la relation, s'il en existe une, entre ωe et la distance internucléaire? Corrigé

    État électronique

    re
    (pm)

    B
    (cm–1)

    ωe
    (cm–1)

    X 1Σ+

    112,83

    1,9313

    2169,8

    a 3Πr

    120,57

    1,6912

    1743,4

    a′ 3Σ+

    135,23

    1,3446

    1228,6

    d 3Δi

    136,96

    1,3109

    1171,9

    e 3Σ

    138,4

    1,2836

    1117,7

    A 1Π

    123,53

    1,6115

    1518,2

    I 1Σ

    139,11

    1,2705

    1092,2

    D 1Δ

    139,9

    1,257

    1094,0

    b 3Σ+

    111,3

    1,986

    2199,3

    Valeurs tirées de http://webbook.nist.gov/chemistry/name-ser.html

  10. Pour la molécule C=S, on observe les valeurs suivantes (en cm–1) : ωe = 1285,08, Be = 0,8200 et De = 1,43 × 10–6. Comparez la valeur de ωe obtenue à l’aide de l’approximation 3.6 avec la valeur expérimentale. Corrigé

Problèmes avec VR Molécules

  1. Placez VR Molécules à la page 6. En faisant varier si nécessaire les nombres quantiques, déterminez les valeurs des constantes ωe, ωexe, Be et αe pour la molécule HCl. Corrigé

  2. Placez VR Molécules à la page 7. Vérifiez les relations 3.7, 3.8 et 3.9 pour ces deux variantes de la molécule d'hydrogène. Corrigé

  3. Placez VR Molécules à la page 8. En cliquant sur le nom de la molécule contrôlée, en haut à gauche, sélectionnez une des molécules suivantes : O2, Cl2, HF, CO, N2. Pour la molécule que vous avez choisie, déterminez le plus grand nombre de constantes moléculaires possible. N'oubliez pas d'activer si nécessaire les corrections d'énergie (dans la fenêtre en bas à gauche portant ce nom, qui apparaît ou disparaît quand on clique sur le bouton ΔE situé sous le nom de la molécule.) Corrigé

Corrigés

    1. On note que les raies sont également espacées d’une énergie de 4 cm–1.

      2B  =  4 cm–1 et B  =  2 cm–1

      On reconnaît sans difficulté l’absence d’une raie à 2144 cm–1. Cette raie représente la transition de vibration pure. Cette transition est inexistante à cause de la règle de sélection ΔJ = ±1. Les raies situées à des énergies supérieures font partie des raies riches, R (ΔJ = +1) et celles à plus basses énergies sont appelées les raies pauvres, P (ΔJ = –1).

      Le moment d’inertie de la molécule est obtenu à l’aide de la relation :

      I  = 14,00 × 10–47 kg × m2

      μ  =  1,1387 10–26 kg

      Le facteur 10–3 est introduit pour tenir compte du fait que les masses atomiques sont exprimées en kg/mol et que le rotateur étant bien la molécule, la masse de la molécule est égale à la masse molaire divisée par le nombre d’Avogadro.

      En remplaçant chaque valeur littérale par sa valeur numérique, on obtient :

      r2  =  1,229 × 10–20 m2

      ⇒    r  =  1,109 × 10–10 m  =  110,9 pm

       

      Notons que ce résultat peut être obtenu plus simplement grâce à la relation r2  =  I / μ.

    2. Les données numériques suggèrent que l'intervalle entre les raies est constant, ce qui laisse entrevoir que la constante de distorsion centrifuge est nulle, ou du moins très faible. Pour obtenir sa valeur, il aurait fallu utiliser un appareil de mesure à grande résolution, de façon à pouvoir mesurer les raies avec une précision de un ou deux ordres de grandeur supérieure. Par ailleurs, l’observation et la mesure de plusieurs autres raies auraient sans doute facilité cette mesure.
  1. Calcul de l'énergie de la raie manquante.

    Une méthode simple, utile mais non rigoureuse, consiste à réaliser que la valeur de la raie manquante peut se déduire approximativement de la moyenne arithmétique de la valeur des deux raies qui encadrent cette raie.

    Énergie (raie manquante) = [ E(J = 0 → J = 1) + E(J = 1 → J = 0) ] / 2

    En portant sur un graphe l'intensité de la raie en fonction de son énergie exprimée en cm–1 (figure ci-dessous), on observe que l'on a deux groupes de raies.

    Compte tenu des proportions isotopiques, la série de raies plus intenses correspond au D35Cl et l'autre au D37Cl. On peut donc constituer un tableau (voir tableau suivant) dans lequel on a regroupé dans les deux premières colonnes ce qui a trait au D35Cl et dans les 5e et 6e colonnes ce qui correspond au D37Cl. Dans le premier cas, la raie manquante aurait une énergie telle que :

    Énergie (raie manquante) = [ 2 101,62 + 2 080,27 ] / 2 = 2 090,94 cm–1

    De la même manière, pour D37Cl :

    Énergie (raie manquante) = [ 2 101,62 + 2 080,27 ] /2 = 2 090,94 cm–1

    Énergie (raie manquante) = [ 2 098,59 + 2 077,31 ] /2 = 2 087,95 cm–1

    Les vraies valeurs, plus rigoureuses, vont apparaître lors de la résolution de la cubique E = ¦(m), après avoir changé la variable J en m. Il est donc nécessaire d'établir pour chaque raie, sa valeur de J. Les deux séries de raies se présentent sous la forme de deux lobes, l'un plus riche en énergie que l'autre. On identifiera ainsi les raies riches et les raies pauvres dans chacun des cas. La raie la moins énergétique de la bande riche porte la valeur de = 0 et la raie la plus énergétique de la bande pauvre porte la valeur = 1. On peut donc remplir les colonnes 3 et 7 du tableau.

    Énergie
    (cm–1)

    JD35Cl

    m

    Énergie
    (cm–1)

    JD37Cl

    m

    1

    2230,8479

    + 15

    + 16

     

     

     

     

    2

    2224,0387

    + 14

    + 15

     

     

     

     

    3

    2216,9606

    + 13

    + 14

    4

    2213,6323

    + 13

    + 14

    5

    2209,6132

    + 12

    + 13

    6

    2206,3007

    + 12

    + 13

    7

    2202,0025

    + 11

    + 12

    8

    2198,7071

    + 11

    + 12

    9

    2194,1272

    + 10

    + 11

    10

    2190,8502

    + 10

    + 11

    11

    2185,9952

    + 9

    + 10

    12

    2182,7377

    + 9

    + 10

    13

    2177,6036

    + 8

    + 9

    14

    2174,3672

    + 8

    + 9

    15

    2168,9620

    + 7

    + 8

    16

    2165,7472

    + 7

    + 8

    17

    2160,0666

    + 6

    + 7

    18

    2156,8750

    + 6

    + 7

    19

    2150,9268

    + 5

    + 6

    20

    2147,7596

    + 5

    + 6

    21

    2141,5397

    + 4

    + 5

    22

    2138,3978

    + 4

    +5

    23

    2131,9144

    + 3

    + 4

    24

    2128,7986

    + 3

    + 4

    25

    2122,0484

    + 2

    + 3

    26

    2118,9605

    + 2

    + 3

    27

    2111,9499

    + 1

    + 2

    28

    2108,8904

    + 1

    + 2

    29

    2101,6186

    0

    + 1

    30

    2098,5888

    0

    + 1

     

    raie manquante

     

     

     

    raie manquante

     

     

    31

    2080,2753

    + 1

    - 1

    32

    2077,3076

    + 1

    - 1

    33

    2069,2694

    + 2

    - 2

    34

    2066,3342

    + 2

    - 2

    35

    2058,0468

    + 3

    - 3

    36

    2055,1451

    + 3

    - 3

    37

    2046,6072

    + 4

    - 4

    38

    2043,7399

    + 4

    - 4

    39

    2034,9590

    + 5

    - 5

    40

    2032,1271

    + 5

    - 5

    41

    2023,1001

    + 6

    - 6

    42

    2020,3044

    + 6

    - 6

    43

    2011,0405

    + 7

    - 7

    44

    2008,2814

    + 7

    - 7

    45

    1998,7764

    + 8

    - 8

    46

    1996,0555

    + 8

    - 8

    47

    1986,3186

    + 9

    - 9

    48

    1983,6365

    + 9

    - 9

    49

    1973,6637

    + 10

    - 10

    50

    1971,0211

    + 10

    - 10

    51

    1960,8216

    + 11

    - 11

    52

    1958,2191

    + 11

    - 11

    53

    1947,7905

    + 12

    - 12

    54

    1945,2297

    + 12

    - 12

    55

    1934,5784

    + 13

    - 13

    56

    1932,0590

    + 13

    - 13

    57

    1921,1853

    + 14

    - 14

    58

    1918,7094

    + 14

    - 14

    59

    1907,6167

    + 15

    - 15

     

     

     

     

    60

    1893,8780

    + 16

    - 16

     

     

     

     

    On peut essayer de porter sur un graphe les valeurs des énergies de chacune des raies en fonction de J (figure 1). On voit que ces courbes ne permettent pas d'obtenir la valeur de l'énergie de la transition vibrationnelle pure en utilisant l'ensemble des données numériques.


    Figure 1. Variation de l'énergie des raies en fonction de J (cas D35Cl).

    Après avoir identifié les valeurs de J, il convient d'effectuer les changements de variables appropriés. Pour les raies riches, le changement de variables est tel que m = J + 1 et pour les raies pauvres, = –J. On constitue ainsi les 4e et 8e colonnes du tableau précédent. Pour compléter les calculs, il ne reste plus qu'à effectuer une régression d'ordre 3 en m sur chacune des deux molécules.

    ΔE  =  b + am + cm2 + dm3

    Dans cette équation :

    • l'ordonnée à l'origine b est l'énergie de la transition vibrationnelle pure, égale à ωe – 2 ωexe;
    • a  =  B″ + B′, où B″ et B′ sont les constantes rotationnelles dans chacun des deux niveaux de vibration;
    • c  =  B″ – B′;
    • d = – 4 D, où D est la constante de distorsion centrifuge.

    L'utilisation d'un chiffrier, ou encore d'un logiciel graphique ou statistique, établit les deux relations suivantes :

    Figure 2 : y (D35Cl)  =   –0,0006 m3 – 0,1121 m2 + 10,6719m + 2091,0506

    R 2 = 1,0000


    Figure 2. Énergie des raies en fonction de m (cas D35Cl).

    Figure 3 : y (D37Cl)  =   –0,0006 m3– 0,1117 m2 + 10,6409 m + 2088,0547

    R 2 = 1,0000


    Figure 3. Énergie des raies en fonction de m (cas D37Cl).

    On obtient donc les valeurs suivantes :

    Molécule

    ωe – 2 ωexe
    (cm–1)

    B
    (cm–1)

    B
    (cm–1)

    D
    (cm–1)

    D35Cl

    2091,0516

    5,3918

    5,2797

    1,5 10–4

    D37Cl

    2088,4893

    5,3763

    5,2646

    1,5 10–4

    On notera que les valeurs de ωe sont significativement différentes des moyennes arithmétiques calculées en début de problème.

  2. Réponses :

    B′ (D35Cl, υ = 0)  =  5,3922 cm–1;    B″ (D35Cl, υ = 2)  =  5,1684 cm–1.

  3. La relation qui existe entre la constante de rotation et le niveau de vibration est :

    Bυ  =  Be – αe (υ + 1/2) + ...

    On peut dès lors compléter le tableau qui suit et noter la bonne coïncidence entre les résultats théoriques et ceux obtenus précédemment.

    υ

    B (cm–1)

    théorique 

    problèmes 6 et 7

    0

    5,392 215

    5,392 2

    1

    5,278 857

    5,2797

    2

    5,165 566

    5,168 4

  4. Si I est le moment d'inertie, μ la masse réduite et r la longueur de la liaison, alors la constante de rotation B est donnée par :

    La constante de rotation d'une molécule diatomique varie comme l'inverse de la distance internucléaire au carré. Donc sur un graphe, si l'on porte la grandeur B en fonction de l'inverse de cette distance au carré on doit obtenir une droite. C'est ce que montre le graphe qui suit. Notons que le coefficient de corrélation R 2 est bien égal à l'unité.



    Figure 4. Variations de B en fonction de l'inverse du carré de la longueur de la liaison C=O.

    Par ailleurs, le module n'apporte pas de réponse quant à une éventuelle dépendance de ωe en fonction de la longueur de la liaison. Le tableau des données indiqué plus haut montre que ωe diminue avec l'allongement de la liaison. Cela est confirmé par le graphe qui suit. Cette figure ne précise évidemment pas le type de relation entre les deux grandeurs.

    L'obtention d'une courbe de tendance peut parfois aider à préciser cette dépendance. Une régression linéaire et une régression polynomiale d'ordre 2 donnent les équations suivantes :

    y  =  – 3854,1 x + 6 439,8 avec R 2 = 0,9762

    y  =  – 8398,7 x2 – 25040 x + 19 693 avec R2 = 0,9945

    Le coefficient de corrélation donne un avantage à la dépendance quadratique de ωe sur la longueur de la liaison. La différence, pour significative qu'elle soit, n'est pas suffisante pour confirmer cette dépendance.

  5. Ce problème est simple à solutionner. Il s'agit seulement de traduire en chiffres la relation suivante :

    D'où :

    ωe2  =  1,542 × 106 (cm–1)2

    et ωe = 1 240 cm–1

    La valeur ainsi calculée est inférieure à la valeur observée qui est de 1 285,08 cm–1, soit un écart d’environ 3,5 %.

Corrigés des problèmes avec VR Molécules

  1. Les constantes apparaissent dans l'expression du terme spectral, où la constante rotationnelle B inclut la correction due à l'interaction vibration-rotation :

    E(υ, J)  =  G(υ) + F(J)

    E(υ, J)  =   ω(υ + 1/2) – ωexe (υ + 1/2)2 +  Be – α(υ + 1/2) ] J (J + 1)

    Pour un maximum de précision, on emploiera les plus grandes valeurs possibles des nombres quantiques.

    Pour ωe, on utilise l'énergie du niveau υ = 5, avec = 0 et l'anharmonicité désactivée. On trouve :

    ωe  =  16 450 / 5,5  = 2 990,9 cm–1

    Pour ωexe, on évalue, toujours pour le niveau υ = 5, la différence d'énergie ΔE avec et sans l'anharmonicité, égale à ωexe (υ + 1/2)2. On trouve :

    ωexe  =  Δ(υ, J) / (υ + 1/2)2  =  (16 450 – 14 850) / 5,52  =  53 cm–1.

    Be est déterminé à partir de l'énergie pour = 30 :

    Finalement, αe est déterminé à partir de la différence d'énergie ΔE, pour υ = 5 et = 30, avec et sans interaction vibration-rotation, égale à :

    α(υ + 1/2) J (J + 1)

    On trouve :

  2. Les masses réduites de H2 et HD sont respectivement égales à 1/2 et 2/3. Le rapport μ / μi est donc égal à 3/4.

    Le rapport Be,i / Be est égal à 42 500 / 56 540  =  0,752, ce qui est conforme à l'équation 3.7.

    Le rapport ωe,i / ωe est égal à 20 970 / 24 170  =  0,868, une valeur proche de la racine carrée de μ / μi (0,866), prédite par l'équation 3.8.

    Le rapport ωe,ixe,i / ωexe est égal à (20 970 – 18 190) / (24 170 – 20 500)  =  0,757, ce qui est conforme à l'équation 3.9.

  3. Employez la même méthode qu'au problème VR Molécules nº 1, et vérifiez vos réponses dans le WebBook du site du NIST : http://webbook.nist.gov/chemistry/name-ser.html. Note : Les constantes correspondant à la molécule dans son état électronique fondamental sont à la dernière ligne des tableaux.