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Etude des interactions intermoléculaires dans les agrégats ioniques et neutres par différentes méthodes théoriques

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par Naà»ma TURKI
Université Des Sciences et de la Technolgie Houari Boumediene - Doctorat d'Etat En Chimie 2007
  

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N° d'ordre : 24/2007-E/CH

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene
Faculté de Chimie.

THESE

Présentée pour l'obtention du diplôme de
DOCTORAT d'ETAT

En : CHIMIE

Spécialité: Physico-chimie quantique

Par : Mlle TURKI Naïma
sujet

ETUDE DES INTERACTIONS INTERMOLECULAIRES
DANS LES AGREGATS IONIQUES ET NEUTRES
PAR DIFFERENTES METHODES THEORIQUES

Soutenue le 30 décembre 2007 devant la Commission d'Examen :

Mr A. AIT KACI

Professeur

U.S.T.H.B

Président

Mlle O. OUAMERALI

Professeur

U.S.T.H.B

Directeur de thèse

Mr R. MOSZYNSKI

Professeur

U. Varsovie

Examinateur

Mme S. DJENNANE

Maître de Conférence

U.S.T.H.B

Examinateur

Mr A. RAHMOUNI

Professeur

U. Saïda

Examinateur

Dédicace :

_ A mes parents

- A mes frères et soeurs

- A tous ceux que j'aime

Avant Propos :

- Cette thèse de Doctorat d'Etat a été préparée au laboratoire de Physico-Chimie Théorique et Chimie Informatique de la faculté de Chimie de l'Université des sciences et de la Technologie Houari Boumedienne (U.S.T.H.B), sous la direction avisée de Mademoiselle Ourida Ouamerali, Professeur à l'U.S.T.H.B Directrice du Laboratoire, Responsable de l'équipe deux.

Je lui suis reconnaissante d'avoir suivi et orienter mes travaux de façon efficace et pour ses conseils sans faille. Elle m'a toujours aidé à trouver des solutions aux multiples obstacles auxquels je me suis heurtée et ce dans tous les domaines. Qu'elle trouve ici l'expression de ma profonde et respectueuse gratitude.

- Une partie de ce travail a été réalisée au laboratoire de Chimie Théorique à l'Institut de Chimie de Strasbourg, sous la direction de Madame Elise Kochanski, Directeur de recherches au C.N.R.S.

Pour sa collaboration, son soutien constant et l'aide précieuse qu'elle m'a apportée continuellement. Je lui exprime ma profonde reconnaissance.

- Nous remercions très vivement Monsieur Ahmed Aït Kaci, Professeur à l'U.S.T.H.B, Directeur du Laboratoire de Thermodynamique et de Modélisation Moléculaire, qui nous a fait l'honneur d'accepter la présidence de notre Jury de thèse.

- Nous exprimons notre très vive reconnaissance à Monsieur le Professeur Robert Moszynski, Directeur du Laboratoire de Chimie Quantique de la Faculté de chimie de l'université de Varsovie, pour l'honneur qu'il nous a fait en acceptant de venir à Alger, participer à notre jury et juger notre travail.

Le Professeur R. Moszynski, m'a aidé à réactualiser et à finaliser le travail de cette thèse en m'invitant dans son laboratoire, et ce dans les meilleures conditions. Je le remercie infiniment.

- Madame Sema Djennane, Maître de Conférence à l'U.S.T.H.B, m'honore de sa présence en étant membre du jury. Je la remercie très respectueusement.

- J'adresse mes chaleureux remerciements à Monsieur Ali Rahmouni Professeur à l'université de Saïda, pour l'honneur qu'il me fait en acceptant de participer au jury de cette thèse et d'examiner notre travail.

- Je tiens à remercier mes collègues du laboratoire, de l'équipe deux, Monsieur Maamar REKHIS, Yahia MOUSSAOUI, Djaffar KHEFFACHE, Amar SAAL, Sofiane MOUSSI et Mahfoud BENALI, pour leurs précieuses aides.

- Je tiens aussi à remercier tous les membres, des laboratoires de Strasbourg 1 et de Varsovie pour leurs accueils chaleureux.

- Je voudrais également remercier tout le personnel de la Faculté de Chimie.

- A mes parents qui n'ont jamais cessé de me soutenir par leurs encouragements continuels, qu'ils trouvent ici plus que de simples remerciements.

- Je ne saurais jamais assez remercier mes frères et soeurs pour leur aide et leur compréhension.

SOMMAIRE

Introduction Générale 8

Chapitre I: Méthodes Théoriques utilisées pour le

calcul de l'énergie d'interaction 13

I.A/ Le Modèle de la supermolécule au niveau SCF : Calculs ab intio 13

I.B/ La Méthode Hartree Fock 14

I.B. 1/ Déterminant de Slater 15

I.B.2/ Energie de Hartree-Fock associée à un déterminant de Slater 16

I.B.3/ L'approximation LCAO 17

I.B.4/ Le Procédé SCF 18

I.B.5/ La limite Hartree-Fock 19

I.C/ Les méthodes Post Hartree-Fock 19

I.C. 1/ L'énergie de corrélation 19

I.C.2/ La Théorie de la perturbation Möller-Plesset jusqu'à l'ordre n (MPn) 20 I.C.3/ La Méthode coupled-cluster avec excitations simple, double et triple 21 excitation approchée, CCSD (T)

I.C.4/ La Méthode multiconfigurationnelle SCF (MCSCF) 23

I.D/ Théorie de la perturbation de la symétrie adaptée (SAPT) 24

I.E/ Méthode de la fonctionnelle de la densité (DFT) 28

I.E.1/ Le Formalisme de Hohenberg-Kohn 28

I.E.2/ Le Formalisme de Kohn-Sham 30

I.E.3/ Forme analytique de EXC 32

I.E.4/ Fonctionnelles de la densité 32

I .E.4.a/ Fonctionnelles traditionnelles 34

I.E.4.b/ Fonctionnelles hybrides 34

I.F/ Méthode théorique du calcul de la polarisabilité du radical OH 35

I.F.1/Polarisabilités multipolaires 35

I.F. 1 .a/Coefficients d'interaction à longue portée 36

I.F.1.b/Polarisabilités statiques 39

I .F.1 .c/Application à OH, considérations symétriques 41

I.G/ Erreur de superposition de bases (BSSE) 42

I.H/ Base utilisée 43

Chapitre II: Structures moléculaires OH- (H2O)n

étudiées 44

II.A/ Géométries des Configurations de OH- (H2O)n 44

II.A.1/ Structures de OH-(H2O)2 correspondant à la série R 44

II.A.2/ Structure de OH-(H2O)2 correspondant à la configuration X2 45

II.A.3/ Structures de OH-(H2O)2 correspondant respectivement aux séries 45 T et F

Chapitre III: Interprétation des résultats obtenus

pour les systèmes OH-(H2O)n 50

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La Quadrature du Net