准经典轨线法计算化学反应Ba+CHCl3，Ca+CF3I，Ba+SiCl4

摘要

分子反应动力学，是从原子、分子性质出发，分析化学反应中分子间的相互运动及相互作用的学科。分子反应动力学建立在实验测量和理论计算基础之上，这两种方法带动了分子反应动力学的快速发展。目前在化学反应研究领域中，主要的实验方法有交叉分子束方法、红外化学发光方法、激光诱导荧光方法和共振增强多光子电离方法等。主要的理论计算方法有准经典轨线方法、量子力学方法和半经典方法。
　　本文中采用的是准经典轨线的理论计算方法。准经典轨线法符合经典碰撞理论，通过求解Hamilton运动方程来模拟原子核在势能面上的运动。此方法的优点在于，简化了计算过程且结果比较准确，避免了庞大的量子力学计算。因此，准经典轨线法正逐渐被接受，并大量应用于化学反应体系，最终成为微观化学反应的重要研究手段。
　　本文构造了反应的London-Eyring-Polanyi-Sato(LEPS)“准三体”势能面，并用准经典轨线方法研究化学反应Ba+CHCl3、Ca+CF3I和Ba+SiCl4。通过大量轨线计算，得到了与实验相近的振动分布图、反应截面、速率常数等分子动力学信息。对于三个反应体系而言，势能面上均存在着势阱或者势垒。随着振动量子数的逐渐增加，三个体系的振动分布结果均随呈现先上升后下降的变化趋势。其振动分布的峰值分别出现在v=33、v=10、v=39处。速率常数均随着温度的增加而逐渐增加。产物转动取向和碰撞能之间的关系则很大程度上取决于它的质量组合方式。
　　分子反应动力学的实验研究有助于了解反应机理。而理论计算则是在实验的基础上进一步加深对整个反应体系的理解，有利于控制和利用化学反应。通过三个计算结果可以看出，用准经典轨线方法模拟实验结果是可行的，并且还能够对实验结果进行合理的解释。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 化学反应动力学的建立与发展

1．2 分子反应动力学

1．2．1 分子反应动力学的发展

1．2．2 分子反应动力学的研究方法

1．3 本论文的主要内容

第二章 准经典轨线计算的理论与方法

2．1 势能面

2．2 准经典轨线方法

2．2．1 Monte Carlo准经典轨线方法简介

2．2．2 Hamilton运动方程的建立

2．2．3 初始条件

2．2．4 “准三体”近似

2．3 产物转动取向

2．4 反应截面和速率常数

第三章 准经典轨线计算Ba+CHCl3反应体系

3．1 反应体系Ba+CHCl3的研究背景

3．2 反应体系Ba+CHCl3的计算方法

3．3 反应体系Ba+CHCl3的结果与讨论

3．3．1 LEPS势能面

3．3．2 振动分布

3．3．3 反应截面

3．3．4 速率常数

3．3．5 产物转动取向

3．4 反应体系Ba+CHCl3小结

第四章 准经典轨线计算Ca+CF3I反应体系

4．1 反应体系Ca+CF3I的研究背景

4．2 反应体系Ca+CF3I的计算方法

4．3 反应体系Ca+CF3I的结果与讨论

4．3．1 LEPS势能面

4．3．2 振动分布

4．3．3 反应截面

4．3．4 速率常数

4．3．5 产物转动取向

4．4 反应体系Ca+CF3I的小结

第五章 准经典轨线计算Ba+SiCl4反应体系

5．1 反应体系Ba+SiCl4的研究背景

5．2 反应体系Ba+SiCl4的计算方法

5．3 反应体系Ba+SiCl4的结果与讨论

5．3．1 LEPS势能面

5．3．2 振动分布

5．3．3 反应截面

5．3．4 速率常数

5．3．5 产物转动取向

5．4 反应体系Ba+SiCl4的小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢