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H+OF及其逆反应立体动力学性质的准经典轨线理论研究

作　者: 赵娟
导　师: 孟庆田
学　校: 山东师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 准经典轨线反应几率积分反应截面同位素取代矢量相关
分类号: O643.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
引　用: 2次
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内容摘要

由于氧元素的化合物在大气中的大量存在,因此有氧原子参与的反应一直以来受到人们的广泛关注。在这些反应中,氧原子与氢卤化合物的反应对臭氧层有着催化性的破坏作用,这一类反应已经引起人们的极大兴趣。考虑到具有比较简单的电子结构,HOF体系作为该类反应的代表已经被广泛地研究,从而有利于深入了解其它复杂HOX(X=Cl,Br,I)体系的反应特点,也为以后更深入、精细地研究该类反应奠定了基础。本文利用准经典轨迹方法研究了H+OF及其逆反应的标量性质和矢量性质。全文包括三章。第一章简单介绍分子反应动力学以及立体动力学的发展及现状,第二章介绍准经典轨迹计算原理和原子分子反应中矢量相关的基本理论,第三章详细研究H+OF及其逆反应的动力学性质。首先研究了反应H+OF(v=0, j =0)反应几率和积分反应截面,在相同的碰撞能下计算结果与F. Gogtas含时量子波包计算结果有很大的不同,而与楚天舒的量子力学含时波包(TDWP)计算结果吻合的很好,说明F. Gogtas量子波包计算结果并不收敛,体现了用准经典轨迹方法处理问题的准确性,与计算量比较大的量子力学方法比较,准经典轨迹方法容易调节收敛而且耗用机时较少(一般单击运行即可),所以该方法可以用来作为衡量量子结果是否收敛的工具。在此基础上,我们又计算了该反应的产物分支比,产物分子HO的转动角动量的取向参数,研究了反应物分子转动激发( v =0,j =1?3)对立体动力学性质的影响;并对其同位素取代反应D+OF的标量性质(反应几率、积分反应截面、产物的分支比)和矢量性质进行了研究,揭示了同位素对于动力学性质的影响。除此之外,我们进一步研究了逆反应F+HO的反应几率,积分反应截面,以及产物的转动角动量的分布,并探究了同位素取代反应F+DO的动力学性质;然后,我们以F+HO反应为例,研究了产物分子轴的极化,得到反应物的质量因子以及势能面的性质对于产物分子轴的极化有很大的影响,从另一个角度研究了产物的极化情况,充实和丰富了立体动力学理论。最后,我们以H+OF反应为例,研究了反应物取向对动力学性质的影响,这也是第一次用准经典轨线方法研究反应物取向问题,预言了该影响与势能面的性质有关。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章分子反应动力学和立体动力学简介  10-16
  1.1 引言  10-11
  1.2 分子反应动力学简介  11-12
  1.3 立体动力学的发展  12-16
第二章准经典轨线方法和矢量相关理论  16-28
  2.1 准经典轨线计算方法简介  16-23
    2.1.1 Monte Carlo 准经典轨线方法基本思想  16
    2.1.2 哈密顿运动方程的建立  16-18
    2.1.3 哈密顿方程初始条件的确立  18-22
    2.1.4 计算结果的确定  22-23
  2.2 矢量相关理论  23-28
    2.2.1 定向和取向的简单描述  23-25
    2.2.2 k-k'-j' 矢量相关  25-28
第三章 H+OF 及其逆反应立体动力学性质的准经典轨线理论研究  28-72
  3.1 研究背景和意义  28-30
  3.2 H+OF 反应动力学性质的准经典轨线计算  30-45
    3.2.1 多体展开方法的势能面  30-31
    3.2.2 H(~2S)+FO(~2Π)→OH(~2Π) +F (~2 P) 的反应几率和反应截面  31-34
    3.2.3 矢量性质的研究  34-40
    3.2.4 同位素效应  40-45
  3.3 逆反应F+HO 的动力学性质的准经典轨线计算  45-59
    3.3.1 势能面性质和反应的标量性质  45-47
    3.3.2 矢量性质  47-52
    3.3.3 F+HO/F+DO 同位素效应对矢量性质的影响  52-59
  3.4 以反应F+HO 为例研究产物分子轴的极化  59-67
  3.5 在1~3A'' PES 上以反应H+OF→HO+F 为例研究反应物取向  67-72
第四章总结与展望  72-74
参考文献  74-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文  82-84
致谢  84

H+OF及其逆反应立体动力学性质的准经典轨线理论研究

内容摘要

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