O+CH4反应研究：立体动力学与矢量相关分析

"该研究基于扩展的London-Eyring-Polanyi-Sato势能面，采用准经典轨线法探讨了O+CH4→OH+CH3反应的立体动力学，特别是在碰撞能Ecol=53.35kJ/mol的情况下。通过计算获得了广义极化微分反应截面PDDCS、k-j'两矢量相关以及k-k'-j'三矢量相关的分布情况，这些结果与实验和理论预测高度一致，揭示了反应过程和产物的分布特性。" 这篇论文深入研究了大气污染化学中一个关键反应——O+CH4与甲烷的相互作用，生成OH和CH3。这个反应在理解地球臭氧层的动态和化学平衡方面至关重要。研究者们利用扩展的London-Eyring-Polanyi-Sato势能面作为理论工具，这是一种描述分子间相互作用的模型，特别适用于解释化学反应的能量变化。 在准经典轨线法的框架下，研究人员在特定的碰撞能量下模拟了反应过程。这种方法允许他们追踪单个分子轨迹，从而获取关于反应动态和立体动力学的详细信息。他们计算了广义极化微分反应截面PDDCS，这是反应动力学中用来描述不同角度和能量下的反应概率的关键参数。此外，他们还分析了k-j'和k-k'-j'的矢量相关性，这些指标揭示了反应物和产物之间在空间上的排列关系。 研究发现，所得结果与现有实验数据和理论预测相吻合，这表明所采用的方法准确地再现了O+CH4反应的实际情况。具体来说，产物OH主要以后向散射的形式出现，且大多处于振转基态。这表明反应过程中可能有两种不同的机理：在低碰撞参数下，反应是直接的，不形成稳定的中间复合物；而在高碰撞参数下，则可能存在短寿命的碰撞复合物，这与周边动力学反应的特征相符。 由于之前对于O+C原子与甲烷反应的立体动力学矢量相关性研究较少，这项工作填补了这一领域的空白，为理解和控制此类大气化学反应提供了新的视角和理论依据。同时，这些发现对于预测和控制大气中甲烷的消耗，以及评估环境中的化学转化过程具有重要意义。