J. Phys. France 37, 1409-1415 (1976)
DOI: 10.1051/jphys:0197600370120140900

Étude de la chimisorption d'une molécule diatomique sur un métal

J. Lopez¹ et J.C. Le Bosse<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physicochimie, Université Claude-Bernard, 43, bd du 11-Novembre-1918, 69621 Villeurbanne, France
²  Laboratoire d'Electronique Appliquée à la Physique des Surfaces, I.N.S.A., 20, av. Albert-Einstein, 69621 Villeurbanne, France

Abstract
We study the competition between the adsorbate-substrate bond and the molecular bond, in the simple case of the chemisorption of a diatomic H2 type molecule on a metal with one valence band. We investigate this competition with the help of algebraic expressions for the following energies : (i) the chemisorption energies of the molecules and of the adatoms, (ii) the binding energies of the free and chemisorbed molecule. These expressions are performed by a generalized phase shift method, in which the densities of states associated with the virtual bound molecular levels are assumed to have a lorentzian profile. We show that in most cases, the indirect coupling does not play a dominant role in the competition process. This competition arises mainly from the broadening of the molecular levels induced by the adatom-metal coupling. So, the molecular bond is formed in preference the adatom-substrate bond, and conversely. These results could partially explain the cracking power of metallic surfaces towards the molecular bonds of chemisorbed species.

Résumé
Nous examinons la compétition entre les liaisons adsorbat-substrat et moléculaire, dans le cas simple de la chimisorption d'une molécule diatomique de type H2 sur un métal à une seule bande de valence. Cette compétition est discutée à l'aide d'expressions algébriques des énergies suivantes : (i) les énergies de chimisorption de la molécule et des atomes, (ii) les énergies de liaison de la molécule libre et adsorbée. Ces expressions algébriques sont obtenues à l'aide d'une méthode de déphasages généralisés, en supposant que les densités d'états des niveaux liés virtuels sur l'adsorbat aient un profil lorentzien. On montre que dans la plupart des cas le couplage indirect ne joue pas de rôle prépondérant. La compétition entre les liaisons est essentiellement due à l'élargissement des niveaux de l'adsorbat induit par le couplage atome-métal. La liaison moléculaire se constitue alors au détriment de la liaison atome-substrat, et réciproquement. Ces résultats peuvent partiellement expliquer le pouvoir brisant des métaux sur les liaisons moléculaires d'espèces adsorbées.

PACS
6843 - Chemisorption/physisorption: adsorbates on surfaces.

Key words
chemisorption -- metals