LiH2和H2S体系及其同位素取代反应的动力学性质研究

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近年来,人们在理解早期宇宙第一个分子如何形成以及在后重组时代分子的丰度如何演化方面付出了很多努力。这主要是为了解释导致最初宏观物体形成密度涨落的演化机理。根据标准的大爆炸核聚变模型,早期的宇宙从化学上来说非常简单,只包含电子、低能光子和很轻的核如H、D、He和Li,它们以气态形式参与了相对简单的化学反应网络。同时涉及硫原子及其硫化物的化学反应在燃烧化学及大气化学中具有重要的作用。为此,我们使用准经典轨线(QCT)方法,分别在Prudente等人和吕双江等人构建的势能面基础上研究了反应H+LiH和H+HS及其同位素取代反应的动力学性质。H+LiH反应是通过高放热的LiH消耗通道和热中性的氢交换通道进行的。对于标量性质,我们计算了态选择和能量相关的反应几率以及积分反应截面,同时也与最近发表的量子结果进行了对比。结果表明,我们用准经典轨线方法计算的反应几率和先前的量子(QM)计算结果吻合的很好,同时反应物LiH分子的振动激发减小了LiH消耗通道的反应活性,增加了氢交换通道的反应活性。此外,这种减小和增加可以通过反应物分子不同振动激发的代表性反应轨线在HHLi势能面上的表现形式来解释。对于其矢量性质,我们研究了反应H+LiH→H2+Li的立体动力学性质,主要是碰撞能和反应物的振动激发对产物极化的影响。我们发现,反应物的碰撞能和振动激发对四个广义极化微分反应截面、 P (θr)、 P (φr)和P (θr, φr)有着显著的影响。计算结果表明,产物H2的转动角动量j′不仅具有取向,而且定向于垂直散射平面的方向。产物转动角动量j′的定向非常敏感地依赖于反应物的碰撞能和振动激发。最后,我们讨论了LiH2体系同位素取代反应的动力学性质,并且将反应H+LiH与反应H+LiH+的同位素取代反应的立体动力学性质进行了比较。关于反应H+HS,在碰撞能为0.22.0eV的范围内,计算了反应几率、积分反应截面、微分反应截面(DCS)、同位素效应和反应物HS分子的振动激发对积分反应截面的影响。计算结果表明,我们用准经典轨线计算的结果和吕双江等人的含时波包(TDWP)计算结果吻合的很好。当反应物HS分子的振动量子数从v=0被激发到v=1、2、3时,使得抽取和交换反应通道的积分反应截面逐渐增加;换句话说,使得两个通道的反应活性增强。最后,本文讨论了碰撞能、同位素效应和反应物的振动激发对H+HS反应体系立体动力学性质的影响。
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