准经典轨线法研究H+HS反应的同位素效应

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作为最简单的分子反应之一,H+HS及氢的同位素之间化学反应,在理论研究和实际生活都有着非常重要的作用。其中,硫元素广泛的存在于煤炭、石油等化学燃料中,在大气污染、环境保护和治理中都扮演着非常重要的角色。  本文主要是以H2S体系最新的势能面为基础,运用准经典轨线法研究反应H+HS的动力学性质。文章第一章介绍了分子反应动力学的相关背景、研究理论和实验方法。第二章简要介绍准经典轨线的计算原理和矢量相关的基本理论。  在第三章我们采用准经典轨线方法对提取反应H/D+HS/DS的立体动力学性质进行了详细的研究。首先在不同的碰撞能量下研究了反应H/D+HS/DS的矢量性质,研究表明,H+HS、H+DS、D+HS、D+DS四个反应的反应积分截面随着碰撞能的增加先增加然后缓慢的减小,产物分子的散射方向随着碰撞能的增加逐渐由后向散射变为前向散射,而碰撞能对产物分子转动角动量的定向和取向没有显著的影响。同位素效应对反应的动力学性质有着明显的影响,反应的矢量性质随着质量因子的变化会发生一系列的变化。其次我们计算了不同振动量子数下这四个反应的矢量性质。结果表明,随着振动量子数的增加产物分子的前向散射明显增强,而产物分子转动角动量的定向和取向则对反应物的振动不敏感。  在第四章,我们又对交换反应H(D)+SH/SD的反应动力学性质进行了研究。我们计算了反应在不同的碰撞能量下的动力学性质,包括反应截面、速率常数、不透明函数、产物振动和转动分布等标量性质和产物散射方向、转动角动量定向和取向等矢量性质。计算表明,随着碰撞能的增加反应截面逐渐增加,在给定的碰撞能下,质量因子越大反应截面也越大。产物的振转分布表明,在反应中能够产生高振动态产物分子的反应会受到抑制,这一结果不受碰撞能和质量因子的影响。另外,对于这四个反应来说,产物分子明显趋向于后向散射并随着碰撞能的增加而逐渐减弱;产物转动角动量有显著的取向和定向性,并随着碰撞能的增加逐渐增强。
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