FT-IR analysis of the exhaled human CO₂ as a non-rigid rotator

Le spectre IR-TF ro-vibrationnel du CO₂ humain exhalé est analysé. Cette source de CO₂, facilement accessible, et l’enregistrement du spectre qui ne nécessite aucun accessoire particulier, en font une expérience bien adaptée à l’enseignement. La sensibilité, la résolution spectrale des spectromètres IR-TF usuels et les règles de sélection inhérentes à cette molécule linéaire de haute symétrie génèrent une structure hyperfine bien résolue pour les deux bandes fondamentales discernables en IR. La distance internucléaire r_CO est déterminée à partir de la bande PR à haute fréquence, qui correspond au mode d’élongation asymétrique. Les raies rotationnelles du spectre constituent un ensemble de données expérimentales auquel deux modèles sont appliqués.

Le premier modèle postule que la rotation de CO₂ se fait sans distorsion ; le second intègre la distorsion centrifuge. Les calculs sont effectués pour un échantillonnage variant de 10 à 40~points. La constante rotationnelle, B, est ainsi obtenue pour l’état fondamental et le premier état excité.

La pertinence des modèles théoriques sélectionnés est examinée en termes d’amplitude et de précision des valeurs de B en fonction de l’échantillonnage. Enfin, la détermination de r_CO est discutée.