L'impact de l'eau sur des réactions chimiques dans l'atmosphère est négligeable
Publié par Adrien le 13/05/2019 à 08:00
Source: CNRS INSIS

© NASA
Grâce à une méthode de mesure directe par fluorescence, des chercheurs du laboratoire PC2A ont démontré que la présence d'humidité dans l'atmosphère n'a qu'un impact négligeable sur la dégradation de certains composés. Leur étude est publiée comme "Hot paper" dans la revue Angewandte Chemie.

Le méthanol (CH3OH) est l'un des composés organiques volatils oxygénés les plus abondants dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Mais pour comprendre comment il persiste ou se transforme, les chercheurs se heurtent à une difficulté: les concentrations de méthanol calculées par les modèles de simulation sont en désaccord avec les mesures réalisées. Pour tenter d'expliquer cette divergence, une équipe de chercheurs argentins a récemment proposé une explication: la présence d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), notamment dans les zones tropicales, catalyserait la réaction du méthanol avec les radicaux OH présents dans l'atmosphère, jusqu'à multiplier par deux la vitesse (On distingue :) de réaction. Des chercheurs du laboratoire de Physicochimie des processus de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une...) et de l'atmosphère (PC2A, CNRS/Université de Lille) ont décidé de refaire des mesures en laboratoire, à l'aide d'une technique sophistiquée de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir...) baptisée FAGE (fluorescence induite par laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) après expansion gazeuse).

Le dispositif expérimental utilisé au PC2A comprend un réacteur (Un réacteur peut désigner :) de photolyse laser, qui génère des radicaux OH à partir d'un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi appelée...) d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois...) et d'eau, couplé à une cellule FAGE qui détecte les radicaux OH. En faisant réagir le méthanol avec les radicaux formés, en présence de quantités variables de vapeur () d'eau, les chercheurs ont constaté que l'effet catalytique de l'eau sur la réaction entre le méthanol et les radicaux OH est négligeable. Par ailleurs, des calculs de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) théorique, effectué à Taiwan, ont également montré que la présence d'eau n'avait aucun effet sur la vitesse de la réaction entre CH3OH et les radicaux OH. Les chercheurs ont alors tenté de reproduire l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée par un ou des chercheurs...) qui avait conduit à supposer une influence de l'eau, réalisée dans un sac en Téflon. Ils n'ont pas retrouvé l'effet précédemment observé par leurs collègues argentins. Des réactions parasites sur les parois du sac de l'équipe argentine sont probablement à l'origine des résultats biaisés.

Références:

Water Vapor Does Not Catalyze the Reaction between Methanol and OH Radicals.
W. Chao, J. Jr-Min Lin, K. Takahashi, A. Tomas, L. Yu, Y. Kajii, S. Batut, C. Schoemaecker and C. Fittschen,
Angewandte Chemie (2019)
DOI: 10.1002/anie.201900711
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