Ba+Cl2, Br2化学发光反应动力学研究——电子激发态BaCl2*的生成机理

本文在束-气化学反应装置中, 研究了Ba+Cl_2(Br_2)化学发光反应, 观测了BaCl_2~*(BaBr_2~*)连续发射和Ba(~1P→~1S)辐射强度与反应物浓度的关系, 并用OMA观测了BaCl_2~*(BaBr_2~*)的发光强度的空间分布。实验结果否定了生成BaCl_2~*的单次碰撞的各种设想, 通过形成高振动激发的电子基态中间产物的二步反应机理, 成功地解释了实验观察的各项结果, 证明这个机理是可信的。     

Cl_2+2HBr=2HCl+ Br_2反应的机理和应用

用密度泛函理论（ＤＦＴ）Ｂ３ＬＹＰ方法,取６－３１１ Ｇ**基组,细致研究了反应Ｃｌ２＋ ２ＨＢｒ＝ 2ＨＣｌ＋ Ｂｒ２的机理,求得一系列四中心和三中心过渡态．双分子基元反应 Ｃｌ２＋ ＨＢｒ→ ＨＣｌ＋ ＢｒＣｌ和 ＢｒＣｌ＋ ＨＢｒ → Ｂｒ２＋ ＨＣｌ的活化能（１３８．９６和 １４７．２４ ｋＪ· ｍｏｌ－１）小 于Ｃｌ-２,ＨＢｒ和ＢｒＣｌ的解离能,从理论上证明了标题反应将优先以分子与分子作用形式 完成．将其应用于从ＨＢｒ中回收溴,以Ｃｌ２直接与ＨＢｒ气体反应,生成的含溴混合气体, 经冷凝并以四氯化碳吸收分离得到液溴和盐酸;溴的回收率大于９６％,其含氟量小于 ３．０％．提供了运用基础理论解决生产中难题的成功例证．     

Ba(~3D,~1S)原子与Cl_2,I_2化学发光反应的分子束研究

本文在分子束单次碰撞条件下,研究了基态和亚稳态Ba原子与Cl_2,I_2气体的化学发光反应.发现亚稳态Ba原子的反应不产生BaCl_2的连续辐射,而却增加了BaCl的辐射,特别是其C~2II态的辐射.测得金属原子被Cl_2分子碰撞消除的总截面,对基态Ba原子是65±5A~2,对亚稳态Ba原子是105±5A~2,与电子跳跃(鱼叉)模型计算结果一致.还获得Ba(~3D) I_2反应产生BaI(~2II3/2--~2∑~ )跃迁△v=0辐射带高分辨光谱,近似计算结果说明,BaI(C~2II3/2)态具有非统计振动布居.用推广的鱼叉模型对实验结果作了定性解释     

Ba(~1S)+N_2O反应的化学发光偏振研究

当原子或分子之间经历反应碰撞后,产物分子的转动角动量矢量相对于初始相对速度矢量具有较明显的取向。达一信息可从测量反应生成的激发态产物分子的化学发光偏振度P得到。Zare等首先研究了反应Ba(~1S)+N_2O产物的化学发光偏振;近期Jalink等利用六极电场将反应物分子取向,研究了反应Ba(~1S)+N_2O的化学发光偏振与不同碰撞方位的关系。本文研究了化学发光偏振度随Ba(~1S)束速度(即反应物相对平动能)的变化,根据产物转动角动量分布对反应物相对平动能的依赖关系得到了Ba(~1S)+N_2O反应的反应机理及势能面的新图象。     

Ba(~3D)+N_2O化学发光反应的动态学研究

本文研究了单次碰撞条件下Ba(~3D)+N_2O→BaO~*+N_2反应的动态学特性。由束气实验测出这个反应的化学发光截面是42.2±1.4(?)~2,总碰撞截面是142±11(?)~2。由化学发光光谱分析出反应产物中存在着BaOD~1∑~+→A~1∑~+→X~1∑~+二次电子跃迁过程。通过交叉分子束实验,研究化学发光截面与反应物振动能、碰撞能的关系。结果表明,这个反应的势能面不存在阈能垒,振动能对化学发光截面影响不大,而平动能的增加会使化学发光截面减小。本文采用信息论方法,计算产物态的分支比,并和实验结果进行对比分析。     

化学发光反应Ba N_2O产物BaO的传能和Ba O_2 M的机理

Ba/N_2O反应曾被认为是有可能发展电子跃迁化学激光的反应体系。 在热管炉反应器中作了Ba/N_2O化学发光反应,记录了产物BaO(A’∑→X~1∑~ )的化学发光光谱。光谱的特点及压力相关性,表明BaOA~1∑~ 不是化学反应产物的先驱态、它的布居是可能的先驱态(b~3π和A’~1π)经碰撞转移到A~1∑~ 态实现的。     

H_5~+的几何构型及电子激发态研究

本文使用组态相互作用(CI)与多组态自洽场(MCSCF)相结合的方法,对H_5~+进行了研究。得到H_5~+为H_3~+·H_2复合体的新构型,属C_2点群。且给出了H_5~+的电子激发态能量。     

在束-气装置上研究Sr(~1S),Sr(~3P) Cl_2的化学发光反应动力学

本文在束-气条件下研究了Sr(~1S),Sr(~3P) Cl_2的化学发光反应。实验压力为10~(-5)～10~(-4)Torr,金属束炉温1000K左右。同时,观测和分析了Sr,Sr~* Cl_2反应产物Sr(A,B)、SrCl_2~*的发光光谱。发现Cl_2压力(pcl_2)较低时,主要生成SrCl~*;而pcl_2增高时(>2×10~(-4)Torr),SrCl_2~*的发射光谱逐渐增强。实验结果表明,SrCl~*是单次碰撞的直接产物,其发光强度(I_(SrCl)~*)与pcl_2、Sr的原子密度均为直线关系,而I_(SrCl_2)~*与pCl_2成二次关系,表明SrCl_2~*是SrCl~*和Cl_2碰撞的产物,与BaCl_2~*的生成机理相同。由实验结果计算而得到的亚稳态Sr~*原子及基态Sr原子在Cl_2中的总消除截面分别为97±5(?)~2及58±5(?)~2。由此估计由亚稳态Sr~*及基态Sr与Cl_2反应生成SrCl(A)的相对光子产率为φ~*/φ~0=115。     

H+Cl_2→HCl+Cl体系反应几率的量子动力学计算

利用含时波包动力学方法在ＧＨＮＳ势能面上计算了总角动量Ｊ＝０时Ｈ＋Ｃｌ２体系初态确定的累积反应几率,讨论了平动能、Ｃｌ２振动和转动激发对反应几率的影响;并且讨论了Ｈ＋Ｃｌ２体系的波包运动特征．在一定的平动能范围内,Ｃｌ２的振动激发不利于反应的进行;而Ｃｌ２的转动激发特别是第一转动激发能够加快反应．这些结论和反应是早势垒反应的事实是一致的．由于Ｃｌ２是由两个较重的原子组成的,振动和转动态能级密集;同时由于是早势垒反应,能垒较低,波包在运动过程中在两侧的势垒壁之间发生多次反射致使波包发生很大范围内的干涉,需要较多的网格点才能正确地描述体系的波函数．这两个因素使得此体系的计算量较一般三原子体系要大得多．     

单次碰撞条件下,反应Ba+C_2H_5Br、n-C_3H_7Br、1,2-C_2H_4Br_2、1,3-C_3H_6Br_2的动力学研究

目前,在分子束反应动力学领域,有两个重要的研究课题:其一,深入细致地研究简单的化学反应体系.例如,李远哲等人对FH_2反应体系的研究;其二,大量地研究较为复杂的反应体系,找出一般性的规律,与宏观化学反应的规律相比较.例如,研究反应物的结构对反应截面,产物初始能态布居的影响。     

Ba N_2O态-态化学发光反应的研究

金属原子和各种氧化剂分子的化学发光反应中Ba/N_2O反应体系由于具有较高的光子产率,格外引人注意。但是,这个反应的动力学过程比较复杂,其反应机理至今尚在讨论之中。本工作围绕这个反应体系,进行了态-态动力学过程的实验和理论分析,获得了有关这个反应的一些新的动力学结果,并对它的反应机理做了进一步的阐述。 为了保证反应是单次碰撞条件下发生,实验安排在束-气条件下进行。     

单次碰撞反应的Ba+o,m,p-C_6H_4Cl_2的实验研究及统计理论解释

本文利用激光诱导荧光(LIF)和分子束技术,在单次碰撞条件下,研究了反应Ba+o,m,p-C_6H_4Cl_2.实验得到了反应产物BaCl的LIF光谱和这些反应的相对反应截面。对LIF光谱进行计算机模拟,得到了产物BaCl的振动布居。文中利用“入口”和“出口”过渡态“松”和“紧”的概念,并假设“出口”过渡态的弯曲振动转化为产物转动后,剩余能量全部转化为产物BaCl的振动能,对反应Ba+o,m,p-C_6H_4Cl_2进行了解释。     

Na+CCl4电子跃迁化学发光反应的研究

本文报告了用热管炉反应器研究电子跃迁化学发光反应的实验研究结果。     

Cl_2 2HI=2HCl I_2反应机理的理论研究

分别在MP2/3-21G!!、CCSD(T)/3-21G!!//MP2/3-21G!!和B3LYP/3-21G!!3种水平上,计算研究了气相反应Cl2 2HI=2HCl I2的机理,求得一系列四中心和三中心的过渡态.通过比较六种反应通道的活化能大小,得到了相同的结论:双分子基元反应Cl2 HI"HCl ICl和ICl HI"I2 HCl的最小活化能小于Cl2、HI和ICl的解离能,从理论上证明了反应Cl2 2HI=2HCl I2将优先以分子与分子作用形式分两步完成.用内禀反应坐标(IRC)验证了MP2/3-21G!!方法计算得到的过渡态.     

Ba(1S)+N2O反应的化学发光偏振研究

The variation of ehemiluminescent polarization for reaction Ba(~1S)+N_2O with respect to the Ba beam temperature or the average collision energy E_(rtr) was studied under the single collision condition on beam-gas apparatus. If E_(rtr)<0.06 eV, the distribution of rotational angular momentum for product BaO, i.e. -, increased with the impact energy; while E_(rtr)>0.06 eV, - decreased with the E_(rtr). It is plausible to point out the corresponding relationship between the characteristics of the reaction potential surface and the conformation of the intermediate complexes.     

H_3~+体系基态和电子激发态的价键方法研究

本文应用价键理论的键表酉群方法,讨论H_3~+体系的基态及其几个低激发态,研究了该体系处于激发态时价键结构的变化,得到H_3~+体系的基态为等边三角形,第一激发态为直线型,第二、三激发态为等腰三角形,且基本简并.     

Ba+BrC_nH_(2n+1)(n=1,2,3,4,5)微观反应动力学

本文利用LIF方法,在单次碰撞条件下,首次研究了Ba与C_2H_5Br,n-C_3H_7Br,n-C_4H_9Br,n-C_5H_(11)Br的反应。通过计算机模拟实验光谱,得到了产物BaBr的振动布居,发现其振动激发和反应截面随碳链增长而增大。同时从实验结果反演出了Ba+CH_3Br的“准三原子”LEPS模型势能面,并利用基于模型势能面的经典轨线计算对以上体系进行了研究。这些研究表明,质量因子和C—Br键强度的不同是引起产物振动激发和反应截面随碳链增大而变化的最重要的因素,得到了描述所有Ba+C_mH_(2m+1)Br反应体系的势能面。而且进行了ab initio,证实了所构造势能面的可靠性。     

CHEMILUMINESCENCE STUDY OF THE BEAM-GAS REACTIONS Ba(~3D),Ba(~1S) Cl_2,I_2 UNDER THE SINGLE COLLISION CONDITIONS

The chemiluminescence (GL) reactions of metastable and ground state Ba atoms (Ba(~3D),Ba(~1S)) with Cl_2,I_2 have been studied under single collision conditions. It is found that thereaction Ba(~3D) Cl_2 does not produce the emission continuum from BaCl_2 but enhances theemission from BaCl, especially the emission from BaCl C~2Πstate. The total collision crosssections for Ba atom removal by Cl_2 are determined to be 65±5A_2 for Ba(~1S) atom and 105±5A_2 for Ba (~3D) atom, respectively. This result is in agreement with the result calculatedby electron harpooning model. The higher resolution CL spectrum of Pal (C_2Π_(3/2)-X~2∑~ )△v =0 band produced by Ba(~3D) I_2 reaction is also obtained. From an approximate calculation,it is found that the vibrational population of the BaI (C~2Π_(3/2)) state has a non-statistical dis-tribution. By the extended harpooning model, the experimental results have qualitatively beenexplained.     

Si4+Si3反应动力学：振动激发态对反应的影响

用准经典轨线方法研究了处于振动激发态的硅原子团簇与硅原子团簇碰撞的反应动力学，计算表明，对于Ｓｉ４＋Ｓｉ３反应，当反应物团簇处于振动激发态时，有利于生成更小团簇的碎片，而对生成Ｓｉ６＋Ｓｉ及Ｓｉ５＋Ｓｉ２的影响不大。     

F+NCO反应的机理和动力学

利用Ｇ２（ＭＰ２）理论研究Ｆ（＾２Ｐ）与ＮＣＯ（Ｘ＾２ＩＩ）在三重激发态（ａ＾３Ａ＂）势能面上的反应机理揭示了生成ＮＦ）Ｘ＾３Σ＾－）的两种反应途径,即顺式和反式加成－消除,其中顺式反应途径的势垒较低（２０．０ｋｊ．ｍｏｌ＾－１）,。动力学计算显示,在室温 上,Ｆ与ＮＣＯ反应于三重态势能面上只能较缓慢地生成ＮＦ（Ｘ＾３Σ＾－）自由基。预测ＦＣ（Ｎ）Ｏ是另一可能的反应产物