C2H3与CH3F氢抽提反应机理与动力学性质

冯丽霞 靳玲侠 王渭娜 王文亮

引用本文: 冯丽霞, 靳玲侠, 王渭娜, 王文亮. C2H3与CH3F氢抽提反应机理与动力学性质[J]. 物理化学学报, 2012, 28(07): 1623-1629. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204112 shu
Citation:  FENG Li-Xia, JIN Ling-Xia, WANG Wei-Na, WANG Wen-Liang. Mechanism and Kinetics of the Hydrogen Abstraction Reaction of C2H3 with CH3F[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(07): 1623-1629. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204112 shu

C2H3与CH3F氢抽提反应机理与动力学性质

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20873079)资助项目 (20873079)

摘要:

采用双水平直接动力学方法对C2H3与CH3F氢抽提反应进行了研究. 在QCISD(T)/6-311++G(d, p)//B3LYP/6-311G(d, p)水平上, 计算的三个反应通道R1、R2和R3的能垒(ΔE)分别为43.2、43.9和44.1 kJ·mol-1, 反应热为-38.2 kJ·mol-1. 此外, 利用传统过渡态理论(TST)、正则变分过渡态理论(CVT)和包含小曲率隧道效应(SCT)的CVT, 分别计算了200-3000 K温度范围内反应的速率常数kTSTkCVTkCVT/SCT. 结果表明: (1) 三个氢抽提反应通道的速率常数随温度的增加而增大, 其中变分效应的影响可以忽略, 隧道效应则在低温段影响显著; (2) R1反应是主反应通道, 但随着温度的升高, R2反应的竞争力增大, 而R3反应对总速率常数的影响很小.

English

    1. [1]

      (1) Farman, J. D.; Gardiner, B. G.; Shanklin, J. D. Nature 1985,315, 207. doi: 10.1038/315207a0

      (1) Farman, J. D.; Gardiner, B. G.; Shanklin, J. D. Nature 1985,315, 207. doi: 10.1038/315207a0

    2. [2]

      (2) Solomon, S. Nature 1990, 347, 347.(2) Solomon, S. Nature 1990, 347, 347.

    3. [3]

      (3) Zhou, X.; Zhou, B. Chin. J. Chem. 2011, 29, 1335. doi: 10.1002/cjoc.201180251(3) Zhou, X.; Zhou, B. Chin. J. Chem. 2011, 29, 1335. doi: 10.1002/cjoc.201180251

    4. [4]

      (4) Wang, L.; Zhao, Y.; Zhang, J.; Dai, Y.; Zhang, J. Theor. Chem. Acc. 2011, 128, 183. doi: 10.1007/s00214-010-0813-8(4) Wang, L.; Zhao, Y.; Zhang, J.; Dai, Y.; Zhang, J. Theor. Chem. Acc. 2011, 128, 183. doi: 10.1007/s00214-010-0813-8

    5. [5]

      (5) Han,W.; Kennedy, E. M.; Mackie, J. C.; Dlu rski, B. Z. Ind. Eng. Chem . Res. 2010, 49, 8406. doi: 10.1021/ie100349x(5) Han,W.; Kennedy, E. M.; Mackie, J. C.; Dlu rski, B. Z. Ind. Eng. Chem . Res. 2010, 49, 8406. doi: 10.1021/ie100349x

    6. [6]

      (6) Sun, H.; He, H.; Pan, Y.; Pan, X.; Li, Z.;Wang, R. Chemical Physics Letters 2008, 450, 186. doi: 10.1016/j.cplett.2007.11.003(6) Sun, H.; He, H.; Pan, Y.; Pan, X.; Li, Z.;Wang, R. Chemical Physics Letters 2008, 450, 186. doi: 10.1016/j.cplett.2007.11.003

    7. [7]

      (7) Ali, M. A.; Rajakumar, B. J. Mol. Struct. -Theochem 2010, 949,73. doi: 10.1016/j.theochem.2010.03.006(7) Ali, M. A.; Rajakumar, B. J. Mol. Struct. -Theochem 2010, 949,73. doi: 10.1016/j.theochem.2010.03.006

    8. [8]

      (8) Gao, H.;Wang, Y.;Wan, S.; Liu, J.; Sun, C. J. Mol. Struct. -Theochem 2009, 913, 107. doi: 10.1016/j.theochem.2009.07.024(8) Gao, H.;Wang, Y.;Wan, S.; Liu, J.; Sun, C. J. Mol. Struct. -Theochem 2009, 913, 107. doi: 10.1016/j.theochem.2009.07.024

    9. [9]

      (9) Zhang, L.; Li, S. J. Mol. Struct. -Theochem 2008, 869, 6. doi: 10.1016/j.theochem.2008.08.012(9) Zhang, L.; Li, S. J. Mol. Struct. -Theochem 2008, 869, 6. doi: 10.1016/j.theochem.2008.08.012

    10. [10]

      (10) nzález-Lafont, À.; Lluch, J. M.; Varela-álvarez, A.; Sordo, J.A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 328. doi: 10.1021/jp075298v(10) nzález-Lafont, À.; Lluch, J. M.; Varela-álvarez, A.; Sordo, J.A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 328. doi: 10.1021/jp075298v

    11. [11]

      (11) Taghikhani, M.; Parsafar, G. A. J. Phys. Chem. A 2007, 111,8095. doi: 10.1021/jp072403s(11) Taghikhani, M.; Parsafar, G. A. J. Phys. Chem. A 2007, 111,8095. doi: 10.1021/jp072403s

    12. [12]

      (12) Yang, J.; Zhang, S.W.; Li, Q. S. Chemical Journal of Chinese Universities 2007, 28, 1975. [杨静, 张绍文, 李前树. 高等学校化学学报, 2007, 28, 1975.] doi: 10.3321/j.issn:0251-0790.2007.10.040(12) Yang, J.; Zhang, S.W.; Li, Q. S. Chemical Journal of Chinese Universities 2007, 28, 1975. [杨静, 张绍文, 李前树. 高等学校化学学报, 2007, 28, 1975.] doi: 10.3321/j.issn:0251-0790.2007.10.040

    13. [13]

      (13) Zhang, L.; Li, S. J. Mol. Struct. -Theochem 2009, 901, 38.10.1016/j.theochem.2008.12.044(13) Zhang, L.; Li, S. J. Mol. Struct. -Theochem 2009, 901, 38.10.1016/j.theochem.2008.12.044

    14. [14]

      (14) Song, C.; Tian, Z.; Li, Q.; He, T. J. Mol. Struct. -Theochem2009, 910, 126. doi: 10.1016/j.theochem.2009.06.027(14) Song, C.; Tian, Z.; Li, Q.; He, T. J. Mol. Struct. -Theochem2009, 910, 126. doi: 10.1016/j.theochem.2009.06.027

    15. [15]

      (15) Han,W.; Kennedy, E. M.; Kundu, S. K.; Mackie J. C.; Adesina,A. A.; Dlu rski, B. Z. Journal of Fluorine Chemistry 2010,131 (7), 751.(15) Han,W.; Kennedy, E. M.; Kundu, S. K.; Mackie J. C.; Adesina,A. A.; Dlu rski, B. Z. Journal of Fluorine Chemistry 2010,131 (7), 751.

    16. [16]

      (16) Han,W.; Kennedy, E. M.; Mackie J. C.; Dlu rski, B. Z.Journal of Hazardous Materials 2010, 180, 181. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.04.011(16) Han,W.; Kennedy, E. M.; Mackie J. C.; Dlu rski, B. Z.Journal of Hazardous Materials 2010, 180, 181. doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.04.011

    17. [17]

      (17) Baulch, D. L.; Cobos, C. J.; Cox, R. A.; Esser, C.; Frank, P.;Just, T.; Kerr, J. A.; Pilling, M. J.; Troe, J.;Walker, R.W.;Warnatz, J. J. Phys. Chem. Ref. Data 1992, 21, 411. doi: 10.1063/1.555908(17) Baulch, D. L.; Cobos, C. J.; Cox, R. A.; Esser, C.; Frank, P.;Just, T.; Kerr, J. A.; Pilling, M. J.; Troe, J.;Walker, R.W.;Warnatz, J. J. Phys. Chem. Ref. Data 1992, 21, 411. doi: 10.1063/1.555908

    18. [18]

      (18) Monks, P. S.; Nesbitt, F. L.; Payne,W. A.; Scanlon, M.; Stief, L.J.; Shallcross, D. E. J. Phys. Chem. 1995, 99 (47), 17151.19) Payne,W. A.; Monks, P. S.; Nesbitt, F. L.; Stief, L. J. J. Chem. Phys. 1996, 104, 9808. doi: 10.1063/1.471740(18) Monks, P. S.; Nesbitt, F. L.; Payne,W. A.; Scanlon, M.; Stief, L.J.; Shallcross, D. E. J. Phys. Chem. 1995, 99 (47), 17151.19) Payne,W. A.; Monks, P. S.; Nesbitt, F. L.; Stief, L. J. J. Chem. Phys. 1996, 104, 9808. doi: 10.1063/1.471740

    19. [19]

      (20) Feng, C. J.; Zhang,W. C.; Du, B. N.; Mu, L. L. J. Mol. Struct. -Theochem 2007, 847, 79. doi: 10.1016/j.theochem.2007.09.001(20) Feng, C. J.; Zhang,W. C.; Du, B. N.; Mu, L. L. J. Mol. Struct. -Theochem 2007, 847, 79. doi: 10.1016/j.theochem.2007.09.001

    20. [20]

      (21) Fahr, A.; Laufer, A. H.; Tardy, D. C. J. Phys. Chem. A 1999,103, 8433.(21) Fahr, A.; Laufer, A. H.; Tardy, D. C. J. Phys. Chem. A 1999,103, 8433.

    21. [21]

      (22) Wang, X. L.; Yu, F.; Xie, D.; Liu, S. L.; Zhou, X. G. Acta Chimica Sinica 2008, 66 (22), 2499. [王新磊, 于锋, 谢丹, 刘世林, 周晓国. 化学学报, 2008, 66 (22), 2499.](22) Wang, X. L.; Yu, F.; Xie, D.; Liu, S. L.; Zhou, X. G. Acta Chimica Sinica 2008, 66 (22), 2499. [王新磊, 于锋, 谢丹, 刘世林, 周晓国. 化学学报, 2008, 66 (22), 2499.]

    22. [22]

      (23) Mebel, A. M.; Morokuma, K.; Lin, M. C. J. Chem. Phys. 1995,103 (9), 3440.(23) Mebel, A. M.; Morokuma, K.; Lin, M. C. J. Chem. Phys. 1995,103 (9), 3440.

    23. [23]

      (24) Knyazev, V. D.; Bencsura, Á.; Stoliarov, S. I.; Slagle, I. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11346.(24) Knyazev, V. D.; Bencsura, Á.; Stoliarov, S. I.; Slagle, I. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11346.

    24. [24]

      (25) Li, Q. S.; Lu, R. H.;Wang, C. Y. J. Mol. Struct. -Theochem2004, 668, 35. doi: 10.1016/j.theochem.2003.10.014(25) Li, Q. S.; Lu, R. H.;Wang, C. Y. J. Mol. Struct. -Theochem2004, 668, 35. doi: 10.1016/j.theochem.2003.10.014

    25. [25]

      (26) Mebel, A. M.; Diau, E.W. G.; Lin, M. C.; Morokuma, K. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (40), 9759.(26) Mebel, A. M.; Diau, E.W. G.; Lin, M. C.; Morokuma, K. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (40), 9759.

    26. [26]

      (27) Knyazev, V. D.; Slagle, I. R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2247.(27) Knyazev, V. D.; Slagle, I. R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2247.

    27. [27]

      (28) Wang, H.; Liu, J. X.;Wang, B. S.; Kong, F. A. Acta Phys.-Chim. Sin. 2000, 16 (8), 674. [王惠, 刘建勋, 王宝山, 孔繁敖.物理化学学报, 2000, 16 (8), 674.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20000801(28) Wang, H.; Liu, J. X.;Wang, B. S.; Kong, F. A. Acta Phys.-Chim. Sin. 2000, 16 (8), 674. [王惠, 刘建勋, 王宝山, 孔繁敖.物理化学学报, 2000, 16 (8), 674.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20000801

    28. [28]

      (29) Oguchi, T.; Sato, Y.; Matsui, H. Chemical Physics Letters 2009,472, 181. doi: 10.1016/j.cplett.2009.03.012(29) Oguchi, T.; Sato, Y.; Matsui, H. Chemical Physics Letters 2009,472, 181. doi: 10.1016/j.cplett.2009.03.012

    29. [29]

      (30) Wang, L. C.;Wang, X.; Tian, A. M. Acta Chimica Sinica 2008,60 (3), 457. [李来才, 王欣, 田安民, 化学学报, 2008, 60 (3), 457.](30) Wang, L. C.;Wang, X.; Tian, A. M. Acta Chimica Sinica 2008,60 (3), 457. [李来才, 王欣, 田安民, 化学学报, 2008, 60 (3), 457.]

    30. [30]

      (31) Benson, S.W. Int. J. Chem. Kinet. 1994, 26, 997. doi: 10.1002/kin.550261005(31) Benson, S.W. Int. J. Chem. Kinet. 1994, 26, 997. doi: 10.1002/kin.550261005

    31. [31]

      (32) Boullart,W.; Nguyen, M. T.; Peeters, J. J. Phys. Chem. 1994, 98(32) Boullart,W.; Nguyen, M. T.; Peeters, J. J. Phys. Chem. 1994, 98

    32. [32]

      (33), 8036.(33), 8036.

    33. [33]

      (33) Feng,W. H.;Wang, B. S.;Wang, H.; Kong, F. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2000, 16 (9), 776. [冯文辉, 王宝山, 王惠, 孔繁敖. 物理化学学报, 2000, 16 (9), 776.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20000903(33) Feng,W. H.;Wang, B. S.;Wang, H.; Kong, F. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2000, 16 (9), 776. [冯文辉, 王宝山, 王惠, 孔繁敖. 物理化学学报, 2000, 16 (9), 776.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20000903

    34. [34]

      (34) Huang, C. S.; Zhu, Z. Q.; Ran, Q.; Chen, C. X.; Chen, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19 (1), 51. [黄存顺, 朱志强, 冉琴,陈从香, 陈旸. 物理化学学报, 2003, 19 (1), 51.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20030112(34) Huang, C. S.; Zhu, Z. Q.; Ran, Q.; Chen, C. X.; Chen, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19 (1), 51. [黄存顺, 朱志强, 冉琴,陈从香, 陈旸. 物理化学学报, 2003, 19 (1), 51.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20030112

    35. [35]

      (35) Shestov, A. A.; Popov, K. V.; Slagle, I. R.; Knyazev, V. D.Chemical Physics Letters 2005, 408, 339. doi: 10.1016/j.cplett.2005.04.057(35) Shestov, A. A.; Popov, K. V.; Slagle, I. R.; Knyazev, V. D.Chemical Physics Letters 2005, 408, 339. doi: 10.1016/j.cplett.2005.04.057

    36. [36]

      (36) ldsmith, C. F.; Ismail, H.; Abel, P. R.; Green,W. H.Proceedings of the Combustion Institute 2009, 32, 139. doi: 10.1016/j.proci.2008.06.142(36) ldsmith, C. F.; Ismail, H.; Abel, P. R.; Green,W. H.Proceedings of the Combustion Institute 2009, 32, 139. doi: 10.1016/j.proci.2008.06.142

    37. [37]

      (37) Muszyńska, M.; Ratkiewicz, A.; Huynh, L. K.; Truong, T. N.J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8327. doi: 10.1021/jp903762x(37) Muszyńska, M.; Ratkiewicz, A.; Huynh, L. K.; Truong, T. N.J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8327. doi: 10.1021/jp903762x

    38. [38]

      (38) Feng, S.; Duan,W. Z.; Liu, Q.; Liu, F. L. J. Mol. Struct. -Theochem 2009, 897, 1. doi: 10.1016/j.theochem.2008.10.019(38) Feng, S.; Duan,W. Z.; Liu, Q.; Liu, F. L. J. Mol. Struct. -Theochem 2009, 897, 1. doi: 10.1016/j.theochem.2008.10.019

    39. [39]

      (39) Burgess, D. R., Jr.; Zachariah, M. R.; Tsang,W.;Westmoreland,P. R. Prog. Energy Combust. Sci. 1996, 21, 453.(39) Burgess, D. R., Jr.; Zachariah, M. R.; Tsang,W.;Westmoreland,P. R. Prog. Energy Combust. Sci. 1996, 21, 453.

    40. [40]

      (40) Frisch, M. J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03,Revision C.02; Gaussian Inc.:Wallingford, CT, 2004.(40) Frisch, M. J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03,Revision C.02; Gaussian Inc.:Wallingford, CT, 2004.

    41. [41]

      (41) Thiesemann, H.; Clifford, E. P.; Taatjes, C. A.; Klippenstein, S.J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5393.(41) Thiesemann, H.; Clifford, E. P.; Taatjes, C. A.; Klippenstein, S.J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5393.

    42. [42]

      (42) Chuang, Y. Y.; Corchado, J. C.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A1999, 103, 1140.(42) Chuang, Y. Y.; Corchado, J. C.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A1999, 103, 1140.

    43. [43]

      (43) Chuang, Y. Y.; Corchado, J. C.; Fast, P. L.; et al. Polyrate,Version 8.2; University of Minnesota: Minneapolis, 1999.(43) Chuang, Y. Y.; Corchado, J. C.; Fast, P. L.; et al. Polyrate,Version 8.2; University of Minnesota: Minneapolis, 1999.

    44. [44]

      (44) JANAF Thermochemical Tables, 2nd ed.; Stull, D. R., Prohet, H.Eds. National Standard Reference Data Series N0 37, NationalBureau of Standards, US vernment, Printing Office:Washington, DC, 1971.(44) JANAF Thermochemical Tables, 2nd ed.; Stull, D. R., Prohet, H.Eds. National Standard Reference Data Series N0 37, NationalBureau of Standards, US vernment, Printing Office:Washington, DC, 1971.

    45. [45]

      (45) Duncan, J. L. Mol. Phys. 1974, 28, 1177. doi: 10.1080/00268977400102501(45) Duncan, J. L. Mol. Phys. 1974, 28, 1177. doi: 10.1080/00268977400102501

    46. [46]

      (46) Hammond, G. S. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 334. doi: 10.1021/ja01607a027(46) Hammond, G. S. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 334. doi: 10.1021/ja01607a027

    47. [47]

      (47) Fahr, A.; Laufer, A. H. J. Phys. Chem. 1988, 92 (29), 7229.(47) Fahr, A.; Laufer, A. H. J. Phys. Chem. 1988, 92 (29), 7229.

    48. [48]

      (48) Ira, N. L. Molecular Spectroscopy;Wiley: New York, 1975.(48) Ira, N. L. Molecular Spectroscopy;Wiley: New York, 1975.

    49. [49]

      (49) Olleta, A. C.; Taccone, R. A. J. Mol. Struct. -Theochem 2000,507, 25. doi: 10.1016/S0166-1280(99)00346-2(49) Olleta, A. C.; Taccone, R. A. J. Mol. Struct. -Theochem 2000,507, 25. doi: 10.1016/S0166-1280(99)00346-2

    50. [50]

      (50) Liu, J. Y.; Li, Z. S.; Dai, Z.W.; Zhang, G.; Sun, C. C. Chem. Phys. 2004, 296, 43. doi: 10.1016/j.chemphys.2003.09.028(50) Liu, J. Y.; Li, Z. S.; Dai, Z.W.; Zhang, G.; Sun, C. C. Chem. Phys. 2004, 296, 43. doi: 10.1016/j.chemphys.2003.09.028

    51. [51]

      (51) Zhang, Q. Z.; Zhang, R. Q.; Gu, Y. S. J. Phys. Chem. A 2004,108, 1064. doi: 10.1021/jp036446u(51) Zhang, Q. Z.; Zhang, R. Q.; Gu, Y. S. J. Phys. Chem. A 2004,108, 1064. doi: 10.1021/jp036446u

    52. [52]

      (52) Berkowitz, J.; Ellison, G. B.; Gutman, D. J. Phys. Chem. 1994,98 (11), 2744.(52) Berkowitz, J.; Ellison, G. B.; Gutman, D. J. Phys. Chem. 1994,98 (11), 2744.

    53. [53]

      (53) Kolesov, V. P. Russ. Chem. Rev. 1978, 47, 1145.(53) Kolesov, V. P. Russ. Chem. Rev. 1978, 47, 1145.

    54. [54]

      (54) Pickard, J. M.; Rodgers, A. S. Int. J. Chem. Kinet. 1983, 15,569. doi: 10.1002/kin.550150607(54) Pickard, J. M.; Rodgers, A. S. Int. J. Chem. Kinet. 1983, 15,569. doi: 10.1002/kin.550150607

    55. [55]

      (55) Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond, 3rd ed.; Corne11University Press: Ithaca, NY, 1960; p 260.(55) Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond, 3rd ed.; Corne11University Press: Ithaca, NY, 1960; p 260.

    56. [56]

      (56) Martell, J. M.; Boyd, R. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 13402. doi: 10.1021/j100036a014(56) Martell, J. M.; Boyd, R. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 13402. doi: 10.1021/j100036a014

    57. [57]

      (57) Garrett, B. C.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101 (16),4534.

      (57) Garrett, B. C.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101 (16),4534.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  748
  • 文章访问数:  2002
  • HTML全文浏览量:  16
文章相关
  • 发布日期:  2012-06-07
  • 收稿日期:  2012-02-09
  • 网络出版日期:  2012-04-11
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章