甲基硅乙烯异构化反应的理论研究 用从头算结果讨论其热力学、动力学性质

1981年第一个含碳硅双键的化合物被分离出来.但这类化合物在通常条件下是不稳定的,易于发生加成、异构化反应.Conlin给出了甲基硅乙烯异构化反应的实验证据.近来Davidson和Conlin又对反应(1)进行了热力学、动力学观测,实验表明反应(1)

SiH_2+H_2反应的理论研究—从头算水平的热力学、动力学分析

本文用SCF ab initio方法对插入反应SiH_2(~1A_1)+H_2→SiH_4的反应物、产物及过渡态,在3-21G基组下优化出了它们的几何构型,并计算了该构型下的频率,进而计算了该反应的热焓△H。自由能AG和平衡常数K_D,计算结果指出在1500K以下该反应是放热的,能自发进行,然后,用Eyring过渡态理论计算了该反应的速度常数k(T),其值与Inoue的实验结果符合得很好。

甲酰氯异构化和光解的理论研究——从头算水平上的反应热力学、动力学分析

由于对化学反应体系解核运动Schrdinger方程困难,化学界常常求解参加反应粒子的电子运动Schrdinger方程,得到其电荷密度分布、自由价和键级等静态物理量,作为反应性指标;这虽有简明的优点,但往往缺乏传递性和统一性。如用电荷密度分布分析亲电反应,仅在同系物中有定性比较其反应性相对大小的意义,无定量价值。此外,用反应的势垒大小判断反应的难易,忽略了鞍点处曲率的影响,就动力学的Arrhenius速度常数公式看,

二硅烯异构化反应的理论研究——从头算水平上的动力学、热力学分析

本文在从头算水平上计算了二硅烯HXSi=SiH_2(x=H,D)异构化反应的反应物、产物及过渡态构型的能量、谐振动频率和反应活化能等,又计算了反应的热力学函数变化,平衡常数及速率常数。结果表明,该异构化反应是放热的,且可自发进行。结论与Newman的实验事实相符合。值得注意的是,零点能校正对该异构化反应的计算有改进。

变分过渡态理论对H+H_2及其同位素选态反应的研究

将选态速度常数的计算推广到任意指定反应物、过渡态的振动激发态.用此法计算了H+H_2(v)及其同位素经不同振动激发过渡态时的速度常数,发现弯曲振动模激发所得结果与实验值更符合,并且在给定能量下,过渡态的弯曲振动模激发比其对称伸缩模激发更有利于反应进行.

二硅烯化合物顺反异构化过渡态动力学参数的计算

本文介绍了过渡态理论对双键取代物顺反异构化过程的处理方法.计算了1,2-二叔丁基-1,2-二莱基二硅烯、1,2-二[二(三甲硅基)]-氨基-1,2-二莱基二硅烯和1,2-二甲基-1,2-二苯基二硅烯等化合物的顺反异构化的活化熵变ΔS≠和相应过程的Arrhenius A因子.前两个化合物的计算结果与West的实验值符合得很好.后一个化合物,尚未见到动力学实验结果的报道.本文指出了这类化合物构型熵贡献的重要性.

H_2NNO_2裂解与重排反应的理论热力学、动力学研究

硝胺化合物的N—N键断裂和硝基-亚硝基重排(>N—NO_2→>N—ONO)是一类重要的化学反应。最近Golden等重新测定了DMNA[(CH_3)_2NNO_22]消失的速度常数,认为其分解应包括N—N键断裂和硝基-亚硝基重排后的再分解等过程,并得到分子束实验的确认,但理论研究尚不多见。Melius和McKee等都曾对该类体系进行过量化计算,但结果并不令人满意。Saxon等取其模型体系H_2NNO_2进行量化计算,似可定性说明其断裂。

硅乙烯异构化反应的理论研究——从头算水平上的热力学、动力学分析

据报道,含硅碳双键的化合物已能制备,但它在通常条件下不稳定,易于发生加成、异构化反应,研究最多的两个异构化反应是:

变分过渡态理论对Cl+HBr,Cl+DBr,Br+HI及Br+DI反应的研究

本文在几个由Persky等人最近得到的扩展-LEPS势上,用变分过渡态理论研究了Cl+H(D)Br、Br+H(D)I的动力学,计算了这些反应的速度常数、势能面瓶颈区性质和动力学同位素效应。我们对Cl+HBr和Cl+DBr反应的计算结果与Persky等在同样势能面上的QCT计算结果及现有的实验结果非常一致;因此,我们认为有关Cl+H(D)Br体系的这个新势能面可用于进一步的动力学计算。但本文对Br+H(D)I的VTST计算与实验和QCT计算差别较大,我们认为歧异的原因是有关Br+H(D)I体系的这个势能面不很理想,有可能它在鞍点附近未能重现真实势能面的性质,因此还需对其进一步鉴定和改进。

大气中HCO^+→COH^+异构化的理论分析

在从头算的基础上,对标题反应进行了统计热力学和含Wigner校正的过渡态理论的动力学分析.给出了1.01325×10~5Pa及200～2500K温度下的反应物、产物和过渡态的热力学函数及该异构化的平衡常数、速率常数和A因子等一套较完整的热力学、动力学参数.

次甲基硅SiH与HF反应的热力学及动力学性质研究(英文)

在量子化学对SiH与HF反应计算的基础上,运用统计热力学和Wigner校正的Eyring过渡态理论计算了该反应在200～2000K温度范围内的热力学函数、平衡常数、频率因子A和速率常数随温度的变化。计算结果表明该反应在低温下具有热力学优势,而在高温下具有动力学优势。该反应在研究的温度范围内是一放热、熵减少的反应,反应的速率常数随温度的升高而增大,且服从Arrhenius定律。

大气中HSO_3^-异构体的“量子化学后”研究

在量子化学计算的基础上，用统计热力学方法，计算了亚硫酸氢根离子的两种异构体ＨＯＳＯ－２（ＣＳ）和ＨＳＯ－３（Ｃ３Ｖ）的热力学性质及它们相互转化的平衡常数（相对稳定性随温度的变化）等。通过计算数据的回归分析，给出了摩尔熵、摩尔热容等随温度变化的表达式。

用变分过渡态理论研究NH_3+NH→2NH_2反应动力学

利用变分过渡态理论的“直接动力学”方法对ＮＨ３分子和基态ＮＨ（Ｘ３∑）自由基的反应进行了理论研究；利用从头算计算得到反应体系的电子结构能和能量梯度等信息，计算了２００～２５００Ｋ温度范围该反应的速率常数和穿透系数，分析了影响隧道效应和反应速率常数的一些因素．结果表明，在低温情况下，变分对于此反应影响较大，隧道效应特别明显．计算得到的速率常数和实验值符合得很好．

OH+C_2H_2与OH+C_2H_4加成反应的热力学和动力学

OH基与乙炔(乙烯)的反应是控制大气中OH基浓度的重要化学反应。对反应OH+C_2H_2,1975年Davis等用FP-RF技术测定了反应的速率常数。1977年,Perry又用同样方法对该反应作出了研究;结果表明,此反应的速率常数强烈地依赖于压力,与Davis等人的实验结果不符。对反应OH+C_2H_4,Atkinson等人的实验研究表明,压力在30.0kPa以下,反应的速率常数随压力而改变;而在30.0—88.4 kPa之间,与压力无关.这与前人的结果不同。两个反应的产物也因温度不同而异.此外,上述反应一般是在近101kPa下发生的,而实验结果大多是在低压下获得的。且目前尚无直接的理论计算结果。为此,我们在从头算水平上用统计热力学方法。

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)对反应的有效性.

Cl+CH_4反应的电子相关、基组与化学反应性

基元反应Cl+CH_4→HCl+CH_3的热力学、动力学参数曾为许多实验方法所准确测量。Benson曾以该反应为标准,衡量他所建立的动力学实验新方法。Truhlar曾对它进行了不同基组及电子相关能校正的量化计算。本文在此基础上进行了热力学、动力学计算;以实验结果为标准,分析了几种量化计算方案(考虑电子相关否、基组大小)的计算结果对化学反应性(热力学函数、动力学参数)计算研究的适应性,同时给出了一套达到目前实验精确度的该反应的热力学函数及动力学参数,完善了它的理论研究。

三维含时量子散射研究H+ClH体系

用三维含时量子散射理论模拟了H +ClH体系在BW2 ,mBW2 ,G3势能面上的动力学行为 .其计算结果表明 ,振动量子态对反应几率影响很大 ;势能面的地形对转动量子态如何影响反应几率起重要作用 ;反应几率表现出“黄金规则” .此外 ,BW2 ,mBW2势能面上的反应几率几乎相同 ,而G3势能面上的反应几率较前者低 。

NH_3R^++NHR_2(R=H,CH_3)体系质子传递反应的从头算研究

用从头计算法在HF/6-31G~*基组水平上研究了NH_4^++NH_3→NH_3+NH_4^+,NH_4^++NH_2CH_3→NH_3+NH_3CH_3^+,NH_4^++NH(CH_3)_2→NH_3+NH_2(CH_3)_2^+以及NH_3CH_3^++NH_2CH_3→NH_2CH_3+NH_3CH_3^+等4个体系的质子传递反应的机理.结果表明:(1)上述质子传递反应均具有双阱型的势能面,质子沿N(1)、N(2)连线直接传递;(2)质子受体分子中的甲基对质子传递起促进作用,而质子给体离子中的甲基则阻碍质子的传递。

次甲基硅SiH与H_2X(X=O,S)反应的热力学及动力学性质研究(英文)

在量子化学对SiH与H2O和H2S反应计算的基础上,运用统计热力学和Wigner校正的Eyring过渡态理论,计算了上述两反应在200～2000K温度范围内的热力学函数、平衡常数、频率因子A和速率常数随温度的变化。计算结果表明,两反应在低温下具有热力学优势,而在高温下具有动力学优势。比较两反应的计算结果发现,在相同的温度下,SiH与H2O反应比SiH与H2S反应放热较多,但速率常数却较小。SiH与H2O反应和前文报道的SiH与HF反应的比较表明,SiH与H2O反应放热较少,而且在相同温度下,速率常数也较小。

范德华络合物Rg-HCl、Rg-ClH(Rg=Ne,Ar)异构化的量子化学及热力学的分析

对标题异构化体系，在 Ｇａｕｓｓｉａｎ ９４程序的高水平 ＭＰ４／６－３１１Ｇ＊＊下，进行了全参数几何优化、能量、频率等计算，得到了它们电子结构的相对稳定性。同时用统计热力学计算了Ｒｇ－ＨＣＩ、Ｒｇ－ＣＩＨ（Ｒｇ＝ Ｎｅ， Ａｒ）等异构体的热力学性质及它们的相互转化的平衡常数等。结果表明：不同构型的稳定性是随实验温度变化的，两种构型也可在某一温度下共存。这一结果不同于仅通过电子结构能所作出的某异构体较稳定的简单推断，而是提醒人们对一些弱键体系，要考虑温度与熵效应的重要性。