N(4S)+H2相關(guān)反應(yīng)的立體化學(xué)動力學(xué)研究.pdf

1、分子反應(yīng)動力學(xué)是從原子、分子層次出發(fā)研究基元反應(yīng)微觀動態(tài)和反應(yīng)機理的學(xué)科，目前，分子反應(yīng)動力學(xué)已經(jīng)深入到了“態(tài)-態(tài)化學(xué)反應(yīng)”。立體反應(yīng)動力學(xué)是分子反應(yīng)動力學(xué)領(lǐng)域中的一個重要分支，它主要研究化學(xué)反應(yīng)的矢量性質(zhì)，已經(jīng)吸引了眾多研究小組的興趣，并逐步發(fā)展為前沿領(lǐng)域。準經(jīng)典軌線理論是研究分子反應(yīng)動力學(xué)的重要方法之一。
　　NH2原子團的動力學(xué)規(guī)律對大氣化學(xué)、燃燒化學(xué)以及催化劑相關(guān)領(lǐng)域都有重要的作用。本文采用準經(jīng)典軌線理論對N(4S)+H2

2、→NH+H相關(guān)反應(yīng)的立體化學(xué)動力學(xué)性質(zhì)進行了深入的理論研究。
　　為了研究同位素效應(yīng)對N(4S)+H2相關(guān)反應(yīng)立體化學(xué)動力學(xué)的影響，我們應(yīng)用準經(jīng)典軌線法在40kcal/mol碰撞能下計算了N(4S)+H2→NH+H及其同位素反應(yīng)N(4S)+D2→ND+H，N(4S)+HD→NH+D, ND+H的矢量性質(zhì)，其中N(4S)+H2 and N(4S)+D2為分子間同位素效應(yīng)，N(4S)+HD的兩個反應(yīng)通道為分子內(nèi)同位素效應(yīng)。我們計算并得

3、出了 P(θr)、P(?r)、P(θr,? r)以及極化微分散射截面，并在此基礎(chǔ)上研究討論了反應(yīng)產(chǎn)物的極化特性。結(jié)果顯示分子間和分子內(nèi)同位素效應(yīng)對產(chǎn)物極化有著極其重要的影響。具體來說，P(θr)分布結(jié)果顯示，產(chǎn)物轉(zhuǎn)動角動量的取向程度對分子間同位素效應(yīng)非常敏感，卻受分子內(nèi)同位素效應(yīng)的影響變化不明顯；相反地，P(?)r分布結(jié)果顯示，分子間同位素效應(yīng)對產(chǎn)物的定向分布的影響不明顯，而分子內(nèi)同位素效應(yīng)對產(chǎn)物的定向分布有著明顯的作用；這三個反應(yīng)都呈

4、現(xiàn)后向散射趨勢。
　　為了研究反應(yīng)物振轉(zhuǎn)量子數(shù)對立體化學(xué)動力學(xué)的影響，我們應(yīng)用準經(jīng)典軌線法在35kcal/mol碰撞能下對不同初始量子數(shù)的N(4S)+H2(v, j)→NH+H及其逆反應(yīng)H(2S)+NH(v, j)→N(4S)+H2的矢量性質(zhì)進行了研究。我們計算并得出了Pθ、P(?)r、微分散射截面和產(chǎn)物平均轉(zhuǎn)動取向參數(shù)(P2( j′? k))，并在此基礎(chǔ)上研究討論了反應(yīng)產(chǎn)物的極化特性。結(jié)果顯示，受初始振轉(zhuǎn)量子數(shù)v的影響，這兩個反

5、應(yīng)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)動角動量取向和定向程度明顯不同。具體來說，N(4S)+H2反應(yīng)的產(chǎn)物極化程度對反應(yīng)物初始振動態(tài)比H(2S)+NH敏感；隨著v的增加，N(4S)+H2的散射程度對v的依賴性比H(2S)+NH更強；兩個反應(yīng)的平均轉(zhuǎn)動取向隨著v的增加有所增強；反應(yīng)物初始轉(zhuǎn)動態(tài)對H(2S)+NH反應(yīng)的產(chǎn)物轉(zhuǎn)動角動量（j′）沿垂直于k方向的取向的影響比較顯著；而對j′定向的影響不如N(4S)+H2明顯；在整個轉(zhuǎn)動激發(fā)態(tài)中N(4S)+H2反應(yīng)主要是后向散