Ba+Cl_2,Br_2化学发光反应动力学研究——电子激发态BaCl_2~*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。     

氢抽提反应CHBr2+HBr→CH2Br2+Br的直接动力学研究

采用直接动力学方法,对CHBr2+HBr→CH2Br2+Br反应通道进行了理论研究,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平下获得了优化几何构型、频率以及最小能量路径,更精确的单点能在B3LYP/6-311++G(3df,2pd)水平下完成.利用正则变分过渡态理论,结合小曲率隧道效应校正方法计算了反应通道在220 K～2 000 K温度范围内的速率常数.在整个反应区间,隧道效应对反应的影响比较大;变分效应在低温时有一定的影响,在高温区间的影响很小可以忽略.计算得到的速率常数和已有实验值很好地吻合.     

Cl2+2HI=2HCl+I2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.     

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。     

反应(Cl+HBr→HCl+Br和Cl+HBr→BrCl+H)机理和速率的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-311G**基组下,计算研究了反应Cl+HBr→HCl+Br和Cl+HBr→BrCl+H的机理,求得的各过渡态均通过振动分析加以确认.运用求得的反应活化能,以及不同温度下过渡态和反应络合物的配分函数,借助绝对反应速率理论求得50～1500K的反应速率常数.     

F(2P)与CH2Br2反应的化学发光光谱及其动力学

This paper reported an observation of the chemiluminescence in the 400～900 nm spectral region produced by the crossed molecular beam reaction of F(~2P) with CH_2Br_2, as well as the reaction mechanism. Under single collision condition, only vibrationally excited HF~≠(X,V) (V≤3) can be observed. In the case of multicollision, in addition to V≤3, HF~≠(X,V) with V>3 and electronically excited Br_2~*(B), BrF~*(B) have been detected. The equilibrium rotational temperature for HF(3,0) band is 320 K, and the relative population ratio of different V levels of HF is N_3:N_4:N_5=0.69:1.00:0.12.     

F（2P）与CH2Br2反应的化学发光光谱及其动力学

氟原子与卤代甲烷反应的化学发光研究有助于发现新的化学激光介质。氟原子与含氢卤代甲烷的反应存在F夺H的初级反应.Braynis等研究了高气压(60 Pa)下F与CH_nI_(4-n)(n=0,1,2,3)的反应,也研究了F与CH_3Br反应的化学发光,观察到了HF~?(X),CHF~*(A),CH~*(A)以BrF~*(B)的发射谱,对这些产物形成机制进行了解析并推断有中间络合物的生成.本文首次研究了F与CH_2Br_2的化学发光,在可见光范围(400～900nm)内观察了单次及多次碰撞条件下的光谱,证明在单次碰撞条件下(气压小于10~(-2)Pa)存在氟夺氢而生成HF~≠(X,V≤3)通道.而在多次碰撞条件下(气压大于0.1Pa)则观察到Br~*_2(B)和BrF~*(B)的发射谱,没有观察到CH~*及CHF~*.结合以前的激光诱导荧光实验结果,通过化学热力学分析,借助中间络合物形成机制,我们解释了实验观察到的所有现象。     

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。     

Br2+Cl2=2BrCl反应机理的理论和实验研究

用(U)MP2方法, 取6-311G*基组, 研究了反应Br2+Cl2=2BrCl的机理, 求得四中心和三中心的过渡态, 通过比较反应通道的活化能的大小, 得到如下结论: 双分子基元反应的最小活化能小于Cl2和Br2的离解能, 在没有光引发的条件下, 标题反应将以分子与分子作用形式完成; 若有光引发, Br2或Cl2先解离成原子, 再经过Br原子与Cl2反应或Cl原子与Br2反应, 能较快完成标题反应. 分别测定了光照和避光两种条件下的反应体系在412 nm处吸光度的变化, 证实了理论研究的结果.     

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。     

单次碰撞条件下，反应Ba+C2H5Br、n-C3H7Br、1,2-C2H4Br2、1,3-C3H6Br2的动力学研究

Under single-collision beam-gas scattering conditions the reactions Ba+ C_2H, Br、n-C_3H_7Br、1, 2-C_2H_4Br_2、1,3-C_3H_6Br_2 have been studied using laser induced fluore-scence to detect the BaBr X~2∑~+ product. The vibrational distributions, the fractions of the available energy going into vibrational and rotational energy of the BaBr products have been calculated by means. of computer simulation. It has been found that the average vibrationel energies of the BaBr products can be described as a linear function of the mass factors for the reactions Ba+CH_3Br、C_2H_5Br、n-C_3H_7Br、1,3-C_3H_6Br, and that the potential energy surfaces for these reactions are similar. For the reactions Ba+CH_3Br、C_2H_5Br、n-C_3H_7Br, the vibrational increae, but for the reactions Ba+CH_2Br_2、1,2-C_2H_4Br_2、1,3-C_3H_6Br_2, the vibrational excitations of the BaBr products decrease greatly when the number of the carbons increase.     

Br+CH3S(O)CH3反应机理的直接动力学研究

采用直接动力学的方法，对多通道反应体系Br＋CH3S（O）CH3进行了理论研究．在BH＆H-LYP／6-311G（2d，2p）水平下获得了优化几何构型、频率及最小能量路径（MEP），能量信息的进一步确认在MC-QCISD（单点）水平下完成．利用正则变分过渡态理论，结合小曲率隧道效应校正（CVT／SCT）方法计算了该反应的两个可行的反应通道在200K～2000K温度范围内的速率常数．在整个反应区间内，生成HBr的反应通道与生成CHa的反应通道存在着竞争，前者是主反应通道，后者是次反应通道．变分效应和小曲率隧道效应对反应速率常数的计算影响都很小．理论计算得到的两个反应通道的反应速率常数与实验值符合得很好．     

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．     

LiY+NH2X(Y=F,Cl,Br,Br;X=F)反应机理的计算研究

一百多年来,无论从实验还是理论上,气相中碳原子上SN2的反应机理都已经得到了广泛的深入研究.近二十几年来,杂原子上的亲核取代反应由于其在生物有机及在人体代谢过程中所起的重要作用而逐渐引起人们的关注.氮原子上的SN2反应是近年来的研究热点,但其中的亲核试剂仅局限于阴离子[1].本文将研究对象扩展到离子对亲核取代反应[2].我们在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上讨论了气相中LiY+NH2X(Y=F,Cl,Br,I;X=F)的反应机理,希望能为实验化学家提供有价值的信息.     

Cl原子与CH3COCH2Cl反应动力学的理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)水平上优化了Cl原子与CH3COCH2Cl反应的各驻点的几何构型,并在相同水平上通过频率计算和内禀反应坐标(IRC)分析对过渡态的结构和反应物、产物的连接性进行了验证。采用高精确模型G3MP2方法进行单点能计算,构建了反应的势能剖面。计算结果表明,标题反应有抽氢反应、加成-消除反应、取代反应3种反应机理6条反应通道。利用经典过渡态理论(TST)和正则变分过渡态理论(CVT)计算了各反应通道在200~2000 K温度范围内的速率常数,并用小区率隧道效应模型(SCT)对抽氢反应进行校正。计算结果显示,反应有一定的变分效应,计算的总反应速率常数与文献报道的实验值符合得较好,速率常数的三参数表达式为k=2.33×10-19T2.54exp(567.07/T)cm3·mol-1·s-1。     

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.     

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+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。     

辛准经典轨迹法研究Cl+H2反应

用辛准经典轨迹法模拟了Cl+H2反应在mBW2势能面上的动力学行为。研究了各种初始条件下的反应碰撞截面,产物的能量分配,角度分布和态分布。另外,我们还比较了反应物的三种能量形式(平动能,转动能和振动能)对反庆的有效性。     

SN2反应X-l+CH3XrXlCH3+X-r(Xl=Xr=F, Cl, Br, I)的价键方法研究

应用最近发展的价键组态相互作用(VBCI)方法计算了SN2反应X-l+CH3Xr→XlCH3+X-r(Xl=Xr=F, Cl, Br, I)的反应能垒和价键相关参数. 计算结果表明, VBCI能垒与采用分子轨道理论的CCSD(T)方法计算的能垒相一致. 讨论了SN2反应的反应参数.