Rotational transitions within the 21, 31, 41, and 61 states of formaldehyde H₂12C16O

摘要

This work, besides its fundamental interest, is motivated by the atmospheric and astrophysical importance of formaldehyde (H₂CO). The goal of this study is to complete the already existing list of rotational transitions within the ground vibration state by a list of transitions within the four first excited 21, 31, 41, and 61 vibrational states, to help the detection of this species by microwave or millimetre wave techniques. For this purpose, the rotational spectra of H₂CO in the 21, 31, 41, and 61 excited vibrational states have been investigated in Lille and Cologne in the millimetre region at 160-600GHz and 850-903GHz, respectively. The results of these millimetre wave measurements were combined with the 21, 31, 41, and 61 infrared energy levels, which were obtained from previous analysis of FTS spectra of the ν₄ (out of plane bending mode), ν₆ (CH₂ rock mode), and ν₃ (CH₂ bending mode) bands recorded in the 10 μm region (D.C. Reuter, S. Nadler, S.J. Daunt, and J.W.C. Johns. J. Chem. Phys. 91, 646 (1989)) and more recently for the ν₂ fundamental band (C=O stretching, located at 1746.009cm-1) (F. Kwabia Tchana, A. Perrin, and N. Lacome. J. Mol. Spectrosc. 245, 141, (2007)). The energy level calculation of the 21, 31, 41, and 61 interacting states accounts for the various Coriolis-type resonances that perturb the energy levels of the 21, 31, 41, and 61 vibrational states as well as for the anharmonic resonances coupling the 21 and 31 energy levels, and in this way the microwave and infrared data could be reproduced within their associated experimental uncertainty. However, it is clear that the theoretical model used to account for the very large A-type Coriolis resonance linking the 41 and 61 energy levels of H₂CO is only effective with poor physical meaning.En dehors de son intérêt théorique, ce travail, est motivé par le rôle important joué par le formaldéhyde (H₂CO) dans la chimie de la troposphère terrestre et parce que cette molécule a été détectée dans de nombreux objets astrophysiques. Le but de ce travail est de compléter la liste, déjà existante, de transitions rotationnelles du formaldéhyde dans l'état vibrationnel fondamental par une liste complémentaire de transitions rotationnelles dans les quatre premiers états vibrationnels excités 21, 31, 41 et 61 de H₂CO. Le but est de permettre la détection de cette espèce dans des états vibrationnels excités par technique micro-onde ou submillimétrique. Pour cela le spectre rotationnel de H₂CO dans les états excités 21, 31, 41, et 61 a été mesuré à Lille et Cologne dans le domaine millimétrique (à 160-600GHz et 850-903GHz, respectivement). Les résultats de ces mesures ont été combinés avec les niveaux d'énergie infrarouges pour les états 21, 31, 41, et 61 obtenus précédemment lors d'analyses de spectres enregistrés par transformée de Fourier à haute résolution pour les bandes ν₄ (ouverture angulaire hors plan du groupe CH₂), ν₆ (torsion dans le plan de CH₂) et ν₃ (ouverture angulaire symétrique de CH₂) enregistrés à 10μm (D.C. Reuter, S. Nadler, S.J. Daunt, and J.W.C. Johns. J. Chem. Phys. 91, 646 (1989)) et plus récemment pour la bande ν₂ (élongation C = O), située à 1746009cm-1) (F. Kwabia Tchana, A. Perrin, and N. Lacome. J. Mol. Spectrosc. 245, 141, (2007)). Le calcul de niveaux d'énergie pour les états vibrationnels inter agissants 21, 31, 41 et 61 tient compte des différentes résonances de type Coriolis qui perturbent les niveaux d'énergie des états 31, 41 et 61 ainsi que des résonances anharmoniques qui couplent les niveaux des états vibrationnels 21 et 31.