REACTIVE COLLISIONS
 

La fin du 20éme siècle a vu un immense progrès dans le domaine des réactions chimiques élémentaires du type A + BC, à la fois dans les techniques expérimentales (très haute résolution, sélection possible de l'état rovibrationel des molécules BC ...) et dans les méthodes théoriques (étude quantique sans approximations, prise en compte du couplage spin-orbite ...). Schématiquement, la dynamique des collisions réactives atome-diatome est gouvernée par deux types de mécanismes: arrachement dans les réactions directes et insertion dans les réactions indirectes. Pour ces deux processus, l'état d'avancement de nos connaissances n'est pas du tout le même.

Dans une réaction directe A + BC -> AB + C, l'atome A s'approche de manière collinéaire de l'atome B, formant une nouvelle liaison chimique AB, tandis que l'ancienne liaison BC se casse. Les surfaces de potentiel mises en jeu dans ce type de réaction ne présentent pas de puits de potentiel sur le chemin de réaction. Depuis une dizaine d'années, l'équipe à étudié, par une méthode quantique basée sur l'utilisation de coordonnées hypersphériques démocratiques, des réactions prototypes directes pour lesquelles des résultats expérimentaux étaient disponibles: H + H2 -> H2 + H, F + H2 -> HF + H , F + D2 -> DF + D, Cl+H2 -> HCl + H.

Dans une réaction indirecte A + BC -> BAC -> AB + C, l'atome A s'insert entre les deux atomes B et C, une liaison chimique est cassée, deux nouvelles se forment (B-A et A-C), puis une des deux se casse à son tour. Ces réactions d'insertion (N(2D) + H2, O(1D) + H2, C(1D)+ H2,S(1D) + H2) sont caractérisées par l'existence d'un puits de potentiel profond (de 4 à 7 eV) qui correspond à la formation d'un complexe intermédiaire (molécule ou radical : NH2, H2O, CH2 et H2S) de longue durée de vie (plusieurs fois la période de rotation). 

Aujourd'hui, l'étude de la dynamique des collisions directes est très avancée pour les réactions directes. Nous pouvons comparer en détail les résultats théoriques quantiques et expérimentaux. Pour les réactions indirectes, le terrain est quasi-vierge. Depuis moins de 5 ans (moins de 10 ans pour O(1D) + H2), les réactions indirectes ont suscité un intérêt croissant. Les expériences commencent à fournir les sections efficaces intégrales et différentielles, distributions d'energie de translation des produits, divers paramètres de stéréodynamique ... Motivés par ces nouveaux résultats expérimentaux, les études théoriques apparaissent utilisant des méthodes ab-initio pour déterminer des surfaces de potentiel de qualité et des méthodes quasi-classiques de trajectoires et des méthodes quantiques pour la dynamique.