NH2体系的动力学理论研究

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N、H元素广泛存在于自然界的化合物中,由它们组成的NH2体系下的相关化学反应在化学激光和大气化学中扮演着重要的角色,在催化领域和可再生能源方面也有着重要的应用。到目前为止还未发现有关H(4S)+NH反应的同位素取代下的立体动力学研究。因此本文在翟红生和韩克利构建的势能面上利用准经典轨线方法对NH2体系的动力学性质进行了详细的研究。研究包括碰撞能及同位素对H+NH反应的立体动力学性质的影响,碰撞能对N+H2反应的动力学性质的影响。由于反应物能量在势能面出口谷处,因此是一个排斥型势能面,反应遵循直接反应机理。结合势能面的拓扑特征通过对该体系的研究,我们对该体系的动力学性质给出了全面、合理的解释。首先研究了改变攻击原子时,同位素效应对该体系正反应立体动力学性质的影响。研究结果表明,三个同位素反应的产物分子均有向后散射的趋势。产物分子的转动角动量矢量有取向效应和定向效应。我们发现H+NH反应的同位素效应比较明显。接着,计算了改变靶分子时,碰撞能的变化和同位素效应对该体系正反应动力学性质的影响。从计算结果可以归纳出,三个同位素反应的产物散射方向均为向后散射,散射程度随碰撞能的增大而减弱。反应截面随碰撞能的增大均逐渐增大。在相同的碰撞能时,随着靶分子质量的增加,产物分子的向后散射程度增强。产物分子转动角动量对碰撞能的敏感程度依次降低。还发现同位素取代未改变反应机理。最后,研究了碰撞能从35kcal/mol增大到70kcal/mol时该体系逆反应的动力学性质。计算结果表明,随碰撞能的增大产物分子向后散射程度逐渐增强。产物分子的转动角动量矢量的取向和定向程度都受到初始碰撞能的影响。随着碰撞能的增大,积分反应截面增大,反应物转动激发也呈增加趋势,产物分子转动角动量取向及定向程度分别增强和减弱。在研究过程中我们还发现了一些很有意义的规律和结论,为该体系的后续相关的实验研究提供了可靠的理论依据。
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