变分过渡态理论对H＋H2及其同位素选态反应的研究

将选态速度常数的计算推广到任意指定反应物、过渡态的振动激发态.用此法计算了H+H_2(v)及其同位素经不同振动激发过渡态时的速度常数,发现弯曲振动模激发所得结果与实验值更符合,并且在给定能量下,过渡态的弯曲振动模激发比其对称伸缩模激发更有利于反应进行.     

用变分过渡态理论研究NH_3+NH→2NH_2反应动力学

利用变分过渡态理论的“直接动力学”方法对ＮＨ３分子和基态ＮＨ（Ｘ３∑）自由基的反应进行了理论研究；利用从头算计算得到反应体系的电子结构能和能量梯度等信息，计算了２００～２５００Ｋ温度范围该反应的速率常数和穿透系数，分析了影响隧道效应和反应速率常数的一些因素．结果表明，在低温情况下，变分对于此反应影响较大，隧道效应特别明显．计算得到的速率常数和实验值符合得很好．     

用变分过渡态理论对CH3SiH3+O反应体系的动力学研究

用变分过渡态理论对CH3SiH3与氧原子O的抽提反应进行了理论研究。利用从头算计算了反应体系的构型、振动频率和能量等信息,分析了此反应的反应机理;在298～1000 K计算了主要反应通道的速率常数。结果表明,在低温下,变分对于此反应影响较大,隧道效应较明显;计算得到的室温速率常数和实验符合很好。     

微正则变分过渡态理论直接动力学计算反应速率常数的一种新方法

在微正则过渡态理论(mTST)和微正则变分过渡态理论(mVT)的基础上, 构造了一种量子变分RRKM速率常数的新算法, 用于计算化学反应的k(E, J), k(E)和k(T). 该算法包括了Beyer-Swinehart的隧道校准方法的微正则速率常数的计算. 在该方法中发展了一种截断式内插法, 可有效的计算热速率常数中的Boltzmann积分. 通过对H(D)2CO→H(D)₂ + CO, CH₂CO→CH₂ + CO和CH₄ + H→CH₃ + H₂反应的检验可看出, 其计算结果与采用更精确计算方法的结果相当符合, 但本方法可节省大量机时.     

用变分过渡态理论研究CH3SiH3+H→CH3SiH2+H2反应动力学

用变分过渡态理论对CH3SiH3与H的抽提反应进行了理论研究;利用从头算计算了反应体系的构型、振动频率和能量等信息;计算了温度在298 ～1700K内反应的速率常数和穿透系数。结果表明,在室温下,变分对于此反应影响较大,隧道效应特别明显,计算得到的速率常数和实验值符合得很好。     

用变分过渡态理论研究H和Si2H6反应的动力学

理论研究了氢和乙硅烷的反应. 该反应包含着2种类型的反应通道：抽提反应和取代反应; 对其机理研究结果表明抽提反应是主要反应通道; 用变分过渡态理论加小曲率隧道效应对该反应进行了动力学研究, 所得结果与实验值符合得很好. 比较该反应与氢和硅烷的反应, 结果表明乙硅烷中Si-H键的反应活性比硅烷中Si-H键的活性高.     

H＋CH3NO2→H2＋CH2NO2反应途径和变分速率常数计算研究

采用MP2（FULL）／6－311G**从头算方法，优化了H＋CH3NO2——H2＋CH2NO2反应的过渡态结构，得出该反应的正逆反应的活化位垒分别是82．73和57．14 kJ·mol－1 ．沿IRC分析指出该反应是一个H—H键生成和C—H键断裂的协同反应，而且在反应途径上存在一个引导反应进行的振动模式，这一反应模式引导反应进行的区间在- 0．7～0．2（amu）1/2·a0之间；在 1000～1400 K温度范围内，运用变分过渡态理论（CVT），计算了该反应的速率常数，计算结果与实验相一致．     

H+CH3NO2H2+CH2NO2反应途径和变分速率常数计算研究

采用MP2(FULL)/6-311G**从头算方法, 优化了H+CH3NO2H2+ CH2NO2反应的过渡态结构, 得出该反应的正逆反应的活化位垒分别是82.73和57.14 kJ*mol-1. 沿IRC分析指出该反应是一个H-H键生成和C-H键断裂的协同反应, 而且在反应途径上存在一个引导反应进行的振动模式, 这一反应模式引导反应进行的区间在-0.7～0.2( amu)1/2*a0之间; 在1 000～1 400 K温度范围内, 运用变分过渡态理论(CVT), 计算了该反应的速率常数, 计算结果与实验相一致.     

CF_2ClC(O)OCH_2CH_3+OH的反应机理及动力学性质的理论研究

利用双水平直接动力学方法,在MCG3-MPWB//M06-2X/aug-cc-pVDZ水平上研究了CF_2ClC(0)OCH_2CH_3+OH的微观反应机理.得到了反应物CF_2ClC(O)OCH_2CH_3的5种稳定构象(RCl~RC5),并对每一构象考察了发生在-CH_3-和-CH_2-基团上的所有可能氢提取反应通道.利用改进的变分过渡态理论(ICVT)结合小曲率隧道效应校正(SCT)计算了各反应通道的速率常数,分析了各构象反应位点选择性.结果表明,对于构象RCl和RC2,低温时氢提取反应主要发生在-CH_2-基团上;而对于构象RC3RC4和RC5,发生在-CH_3基团上的氢提取反应通道在整个温度区间内占绝对优势.根据Boltzmann配分函数计算总包反应速率常数,在298 K温度下计算的体系总包反应速率常数与实验值相符,进而给出200~1000 K温度范围内拟合了速率常数的三参数Arrhenius表达式:k_(overall)=5.45×10~(25)T~(4.54)exp(-685/T).     

过渡态理论在化学体系中的2个应用实例*

在大学本科一二年级的物理化学教学中,化学动力学章节的学习涉及到对不同时间尺度的认识。本文利用过渡态理论得到的速率常数表达公式,以乙烷分子碳/碳单键旋转和水分子氢键交换的动力学过程为例,对这2个应用实例的动力学过程所发生的时间尺度做出估算。这些时间尺度的估算对于学生理解不同动力学过程的物理图像至关重要,同时也有助于加强学生对重要公式的理解并能够将这些公式在化学体系中灵活运用。     

Variational transition state theory without the minimum-energy path

In this paper we propose a method for carrying out variational transition state theory calculations without first obtaining a converged minimum-energy path (MEP). We illustrate the method in two ways, first of all by employing an unconverged MEP and secondly by using a dynamically optimized distinguished reaction path. Preliminary tests of the algorithm for the reactions OH+H₂→H₂O+H and C₂H₅→C₂H₄+H are very encouraging. Received: 22 January 1997 / Accepted: 11 March 1997     

SO2基态势能面和振转能级的理论研究

在键长-键角坐标下,精确求解SO₂的核振动方程,并通过与实验数据比较来优化势能参数,由所得势能面计算得到38个振动能级,与实验值相比,均方根误差为0.93cm^-1.计算了³⁴SO₂的部分振动能级以及³²SO₂的J=6以下的部分振动能级,所得结果均与实验值较为吻合     

重叠式乙烷构象是过渡态吗*

从化学和数学的角度指出乙烷的重叠式构象是过渡态而不是稳定构象,剖析分子旋转异构过程中的构象变化过渡态的本质。同时,采用Python语言编程实现了过渡态搜索算法并开展了乙烷旋转构象变化过渡态的自动搜索,成功得到旋转过渡态-重叠式乙烷结构,加深了对重叠式乙烷构象是乙烷旋转构象变化过程过渡态的理解和认识。     

乙硼烷离子和自由基异构体重排与体系势能面的能量子化学计算研究

在B3LYP/6-311G(d,p)和QCISD(T)/6-311++G(3df,2p)(单点)水平下, 对B2H+5阳离子和B2H*5自由基全优化得到9个几何异构体: B2H+5单态体系(D3h, C1), B2H+5三重态(Cs, Cs, C1), B2H*5自由基(C2v, Cs, Cs, Cs). 得到势能面上与体系异构化过程相联系的5种过渡态.     

Multiconfiguration Pair-Density Functional Theory for Transition Metal Silicide Bond Dissociation Energies,Bond Lengths,and State Orderings

Transition metal silicides are promising materials for improved electronic devices, and this motivates achieving a better understanding of transition metal bonds to silicon. Here we model the ground and excited state bond dissociations of VSi, NbSi, and TaSi using a complete active space (CAS) wave function and a separated-pair (SP) wave function combined with two post-self-consistent field techniques: complete active space with perturbation theory at second order and multiconfiguration pair-density functional theory. The SP approximation is a multiconfiguration self-consistent field method with a selection of configurations based on generalized valence bond theory without the perfect pairing approximation. For both CAS and SP, the active-space composition corresponds to the nominal correlated-participating-orbital scheme. The ground state and low-lying excited states are explored to predict the state ordering for each molecule, and potential energy curves are calculated for the ground state to compare to experiment. The experimental bond dissociation energies of the three diatomic molecules are predicted with eight on-top pair-density functionals with a typical error of 0.2 eV for a CAS wave function and a typical error of 0.3 eV for the SP approximation. We also provide a survey of the accuracy achieved by the SP and extended separated-pair approximations for a broader set of 25 transition metal–ligand bond dissociation energies.     

A Multiconformational Transition State Theory Approach to OH Tropospheric Degradation of Fluorotelomer Aldehydes

Experimental work on the OH-initiated oxidation reactions of fluorotelomer aldehydes (FTALs) strongly suggests that the respective rate coefficients do not depend on the size of the C_xF_2x+1 fluoroalkyl chain. FTALs hence represent a challenging test to our multiconformer transition state theory (MC-TST) protocol based on constrained transition state randomization (CTSR), since the calculated rate coefficients should not show significant variations with increasing values of . In this work we apply the MC-TST/CTSR protocol to the cases and calculate both rate coefficients at 298.15 K with a value of cm³ molecule⁻¹ s⁻¹, practically coincident with the recommended experimental value of k_exp= cm³ molecule⁻¹ s⁻¹. We also show that the use of tunneling corrections based on improved semiclassical TST is critical in obtaining Arrhenius-Kooij curves with a correct behavior at lower temperatures.     

U+与CO2气相反应的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,U原子用含相对论有效原子实势(ECP)校正的基组(SDD),C、O原子采用6-311+G(d)基组,对气相中U+和CO2的反应进行了理论研究.通过研究二重和四重自旋态的反应势能面(PESs),优化得到了两条反应路径的反应物、中间体、过渡态和产物的结构.用"两态反应"(TSR)分析反应机理,结果表明体系的优先选择路径为高自旋态进入和低自旋态离开反应,发生在四重态和二重态的自旋多重度的改变使得整个反应系统能以一个低能反应途径进行.