Theoretical studies of the dynamics and kinetics of elementary reactions  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
49257
Type K
Principal investigator Lendvay, György
Title in Hungarian Elemi reakciók dinamikájának és kinetikájának elméleti vizsgálata
Title in English Theoretical studies of the dynamics and kinetics of elementary reactions
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Participants Bencsura, Ákos
Bene, Erika
Starting date 2005-01-01
Closing date 2008-12-31
Funding (in million HUF) 10.288
FTE (full time equivalent) 7.04
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Elemi kémiai reakciók dinamikáját tanulmányoztuk kváziklasszikus trajektória módszerrel. Főbb eredményeink a következők: 1. Direkt dinamikai úton megállapítottuk, hogy a metán és H atom reakciójában a nagy ütközési paraméterrel induló ütközések dominálnak és határozzák meg a termékeknek a kísérletekben megfigyelt szórási szög szerinti eloszlását; 2. a triplett oxigénatom és etén reakciójában a termékek kb. fele nemadiabatikus átmenet következtében szingulett állapotban képződik; 3. az O + O2 és a H + O2 reakcióban keletkező komplex élettartam-eloszlása nem exponenciális, egyik reakció sem írható le statisztikus reakciókinetikai elméletekkel; 4. a H + O2 reakció sebességét jelentősen megnöveli az O2 molekula rotációs gerjesztése; 5. a H + HX(v) (X=F,Cl) reakcióban nagy rezgési gerjesztettség esetén a reaktív hatáskeresztmetszet divergál a reaktánsok relatív kinetikus energiájának csökkenésével, amit a HX rotációs gerjesztése megakadályoz. Nagy rezgési kvantumszám esetén a reakció negatív aktiválási energiával jellemezhető. Alacsony ütközési energiáknál a reakcióban jelentős a „roaming atom” mechanizmus szerepe. Meghatároztuk és jellemeztük az acetonilgyök + O2, a CH3OOH + OH, a C6H5SO3H + OH és a triplett (C6H5)2CO + (CH3)2CHOH reakciók potenciálfelületének stacionárius pontjait.
Results in English
Dynamics of elementary chemical reactions were studied in quasiclassical trajectory calculations. The main conclusions are: 1. using the direct dynamics method we found that in the reaction of methane and H atoms the large impact parameter collisions play a dominant role and determine the shape of the experimentally observed product angular distribution. 2. Using the trajectory surface hopping method we established that in the reaction of triplet oxygen atoms with ethene, about 50% of the products correlate with the singlet reactant because of nonadiabatic transitions. 3. In the O + O2 and H + O2 reactions the lifetime distribution of the complex formed initially is not exponential, these two reactions can not be described by statistical theories. 4. The rate of the H + O2 reaction is the significantly enhanced by rotational excitation of the O2 molecule. 5. In the H + HX reactions (X=F, Cl) at large reactant vibrational excitation the reactive cross section diverges as the initial collision energy tends to zero. Rotational excitation of the HX reactant prevents the divergence of cross sections. The reaction is characterized by negative activation energy if the reactant vibrational excitation is large. At low collision energies the “roaming atom” mechanism plays a significant role. We have determined and characterized the stationary points on the potential surfaces of the following reactions: acetonyl + O2; CH3OOH + OH; C6H5SO3H + OH; (C6H5)2CO(triplet) + (CH3)2CHOH.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=49257
Decision
Yes





 

List of publications

  
E. Garcia, A. Saracibar, A. Rodriguez, A. Laganà, G. Lendvay: Calculated versus measured product distributions of the OH+D2 reaction, Mol. Phys. 104, 839-846 (2006), 2006
Z. Valicsek, G. Lendvay and O. Horváth: Equilibrium, photophysical, photochemical and quantum chemical examination of anionic mercury(II) mono- and bisporphyrins, J. Phys. Chem. B, 112, 14500–14508 (2008), 2008
S. Y. Lin, H. Guo, G. Lendvay, D. Xie: Effects of reactant rotational excitation on H + O2 -: OH + O reaction rate constant: quantum wave packet, quasi-classical trajectory and phase space theory calculations, Phys. Chem. Chem. Phys. (közlésre elfogadva), 2009
R. Kosztyu, G. Lendvay: Testing the performance of density functionals for the calculation of energetic properties of complex-forming radical-molecule reactions, React. Kin. Catal. L. (közlésre elfogadva), 2009
Á. Bencsura, G. Lendvay: Bimolecular reactions of vibrationally excited molecules. Roaming atom mechanism at low kinetic energies, J. Phys. Chem. A (közlésre benyújtva), 2009
W. Hu, G.Lendvay, D. Troya, G. C. Schatz, J. P. Camden, H. A. Bechtel, D. J. A. Brown, M. R. Martin, R. N. Zare: H + CD4 Abstraction Reaction Dynamics: Product Energy Partitioning, J. Phys. Chem. A 110, 3017-3027 (2006), 2006
J. P. Camden, W. Hu, H.A. Bechtel, D. J. A. Brown, M. R. Martin, R. N. Zare, G. Lendvay, D. Troya, G. C. Schatz: H + CD4 Abstraction Reaction Dynamics: Excitation Function and Angular Distributions, J. Phys. Chem. A110, 677-686 (2006), 2006
A. Van Wyngarden, K. A. Mar, K. Boering, J. J. Lin, Y. T. Lee, S. Y. Lin, H. Guo, G. Lendvay: Non-statistical Behavior of Reactive Scattering in the 18O+32O2 Isotope Exchange Reaction, J. Am. Chem. Soc. 2866-2870 (2007), 2007
D. Xie, C. Xu, T.-S. Ho, H. Rabitz, G. Lendvay, S. Y. Lin, H. Guo: Global analytical potential energy surfaces for HO2(~X2 A' ) based on high level ab initio calculations, J. Chem. Phys. 074315 8pp, 2007
G. Kovács, J. Zádor, E. Farkas, R. Nádasdi, I. Szilágyi, S. Dóbé, T. Bérces, F. Márta, G. Lendvay: Kinetics and mechanism of the reactions of CH3CO and CH3C(O)CH2 radicals with O2. Low-pressure discharge flow experiments and quantum chemical computations, Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 4142–4154 (2007), 2007
W. Hu, G. Lendvay, B. Maiti, G.C. Schatz: A trajectory surface hopping study of the O(3P) + ethylene reaction dynamics, J. Phys. Chem. A, 112, 2093-2103 (2008), 2008
G. Lendvay, D. Xie, H. Guo: Mechanistic insights into the H + O2 -> OH + O reaction from quasi-classical trajectory studies on a new ab initio potential energy surface, Chem. Phys. 349, 181-187 (2008), 2008
E. Szabó-Bárdos, Z. Zsilák, G. Lendvay, O. Horváth, O. Markovics, A. Hoffer, N. Törő: Photocatalytic degradation of 1,5-naphthalenedisulfonate on colloidal titanium dioxide, J. Phys. Chem. B 112, 14500-14508 (2008), 2008
Z. Sun, D.H. Zhang, C Xu, S. Zhou, D. Xie, G. Lendvay, S.-.Y Lee, S. Y. Lin, H. Guo: State-to-State Dynamics of H + O2 Reaction, Evidence for Nonstatistical Behavior, J. Am. Chem. Soc.; 130, 14962–14963 (2008), 2008
G. Lendvay: A modern reakciódinamika és John. C. Polanyi, A kémia újabb eredményei 100. kötet, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2008, 2008




 

Events of the project

  
2012-01-03 13:16:09
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerkezeti Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Anyag- és Környezetkémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).



Back »