O(~3P) + HCl反应是一个典型的重-轻-重(H-L-H)反应体系,此外其在大气污染和臭氧层破坏研究中非常重要,因此该反应体系无论是从实验方面还是从理论方面都吸引了众多研究小组的兴趣。通过实验测量及动力学计算,我们获取了该反应体系大量的动力学信息,已经对其反应机理有了比较深入的理解和认识。不过,以前人们对该反应体系的研究大都局限于积分反应截面、产物振转能级分布等标量性质,对其矢量性质如微分截面、产物角动量取向等的研究相对欠缺。因为微观化学反应在本质上都是各项异性的,要想认识一个基元化学反应,不仅要研究它们的标量性质,还要研究它们的矢量性质。矢量性质,比如速度和角动量,不但大小直接与平动能和转动能相关,而且还能定义反应过程中的方向。只有把标量和矢量性质结合起来考虑才能给出反应动力学的一个完整图像。为了得到O + HCl反应更详尽的动力学信息,更加深入的揭示其反应机理,在本文中我们将利用准经典轨线理论在Ramachandran等人构建的O(~3P) + HCl反应体系3A′′和3A′态势能面上讨论O(~3P) + HCl及其同位素取代反应的矢量相关性质。计算结果为我们提供了许多有意义的动力学信息:1、O(~3P) + HCl反应产物OH分子的转动角动量矢量在垂直于反应物相对速度矢量的方向上有较强的取向分布,并且在取向效应之外还存在定向效应。2、O(~3P) + HCl(v=2, j=1,6,9)→OH(v′, j′) + Cl反应产物的转动取向效应非常弱。这主要受到两个因素的影响,一是势能面的性质,势能面上的势阱能导致产物转动角动量取向的记忆丧失,因此势阱的存在能够明显减弱产物的转动取向效应。另一个因素是该反应的反应机理,即在反应的过程中H原子并没有被O原子直接获取,而是与O原子和Cl原子频繁的发生碰撞。H原子与O和Cl原子的多次碰撞同样能导致产物转动角动量取向的记忆丧失,从而使产物的转动取向效应变弱。3、对于O(~3P) + HCl反应,产物OH分子的转动取向对散射能的变化并不不敏感;HCl分子的转动激发能够明显降低OH分子的转动取向和定向效应;HCl分子的振动激发能在降低OH分子转动角动量的取向效应的同时增强了其定向效应。这些现象可以采用瞬时碰撞模型做出合理的解释。4、通过对O(~3P) + HCl反应在3A′和3A′′势能面上的标量和矢量性质的研究发现,3A′′势能面弯曲的过渡态结构能有效增强产物OH分子的转动能,但是会导致OH分子转动角动量取向效应的减弱,同时通过比较进一步证实3A′′势能面上的势阱确实能明显降低产物OH分子的转动角动量取向效应。5、当O(~3P) + HCl反应的H原子被D原子取代后,由于D原子较重,O(~3P) + DCl反应的质量因子减小,并且D原子与O和Cl原子碰撞的频率也会降低,这导致产物OD分子的转动取向效应变强了,但是相对于OH分子,OD分子不会特别的倾向于沿y轴方向取向。