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单分子水对H2O2+Cl气相反应影响的理论研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]陕西理工学院化学与环境科学学院,陕西汉中723001, [2]陕西师范大学化学化工学院,陕西省大分子科学重点实验室,西安710062, [3]山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东省海洋环境监测技术重点实验室,山东青岛266001
  • 相关基金:国家自然科学基金(21173139,21207081),陕西省教育厅科研项目(12JK0625),陕西理工学院科研计划资助项目(SLGQD13(2)-3;SLGQD13(2)-4)和山东省自然科学基金(ZR2012DQ001)资助
中文摘要:

在aug-cc-pVTZ基组下采用CCSD(T)和B3LYP方法,研究了H2O2+Cl反应,并考虑在大气中单个水分子对该反应的影响.结果表明, H2O2+Cl反应只存在一条生成产物为HO2+HCl的通道,其表观活化能为10.21 kJ·mol-1.加入一分子水后, H2O2+Cl反应的产物并没有发生改变,但是所得势能面却比裸反应复杂得多,经历了RW1、RW2和RW3三条通道.水分子在通道RW1和RW2中对产物生成能垒的降低起显著的负催化作用,而在通道RW3中则起明显的正催化作用.利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了216.7-298.2 K温度范围内标题反应的速率常数.结果显示,298.2 K时通道R1的速率常数为1.60×10-13 cm3·molecule-1·s-1,与所测实验值非常接近.此外,尽管通道RW3的速率常数kRW3比对应裸反应的速率常数kR1大了46.6-131倍,但该通道的有效速率常数k'RW3却比kR1小了10-14个数量级,表明在实际大气环境中水分子对H2O2+Cl反应几乎没有影响.

英文摘要:

The reaction mechanism and rate constant of the H2O2+Cl reaction, with and without a single water molecule, was investigated theoretical y at the CCSD(T)/aug-cc-pVTZ//B3LYP/aug-cc-pVTZ level of theory. The calculated results show that there is only one channel for the formation of HO2+HCl in the naked H2O2+Cl reaction with an apparent activation energy of 10.21 kJ·mol-1. When one water molecule is added, the product of the reaction does not change, but the potential energy surface of the reaction becomes complex, yielding three different channels RW1, RW2, and RW3. The single water molecule in the RW1 and RW2 reaction channels has a negative influence on reducing the reaction barrier for the formation of HO2+HCl, whereas it has a positive influence in Channel RW3. Additionally, to estimate the importance of these processes in the atmosphere, their rate constants were evaluated using conventional transition state theory with the Wigner tunneling correction. The result shows that the rate constant for the naked H2O2+Cl reaction is 1.60 × 10-13 cm3·molecule-1·s-1 at 298.2 K, which is in good agreement with experimental values. Although the rate constant of channel RW3 is predicted to be 46.6-131 times larger than that of the naked H2O2+Cl reaction, its effective rate constant is smal er by 10-14 orders of magnitude than that of the naked reaction, that is, for the H2O2+Cl reaction the naked reaction almost exclusively occurs under tropospheric conditions.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781