Применение численного обращения преобразования лапласа для расчета плотности молекулярных состояний

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Для оценки констант скорости мономолекулярных реакций с использованием квазиравновесной статистической теории требуется информация о плотности дискретных состояний молекул. В настоящей работе предложен новый подход к расчету плотности дискретных состояний стабильных молекул и переходных комплексов, который основан на численном обращении преобразования Лапласа. Для апробации метода проведены тестовые расчеты модельных систем, включающих молекулы H₂O, NH₃, CD4 и с-C₃H₆. Показано, что при энергиях, меньших 200 ккал/моль, относительная ошибка расчета интегральной плотности дискретных состояний не превышает 0.5%. Результаты, полученные данным методом, могут быть использованы, например, для оценки констант скорости реакций с участием органических радикалов, образующихся в тропосфере и тропопаузе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. О. Адамсон

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

Д. Д. Харлампиди

Московский педагогический государственный университет; Российский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Г. В. Голубков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Ю. А. Дьяков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

И. И. Морозов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

О. А. Ольхов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

И. Д. Родионов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

И. П. Родионова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

И. Г. Степанов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

Д. В. Шестаков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

М. Г. Голубков

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: sergey.o.adamson@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Морозов И.И., Васильев Е.С., Волков Н.Д. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 16. https://doi.org/10.31857/S0207401X22100089
  2. Adamson S.O., Kharlampidi D.D., Shtyrkova A.S. et al. // Atoms. 2023. V. 11. № 10. 132. https://doi.org/10.3390/atoms11100132
  3. Адамсон С.О., Харлампиди Д.Д., Штыркова А.С. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 45. № 6. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X24060018
  4. Васильев Е.С., Волков Н.Д., Карпов Г.В. и др. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 10. С. 1484. https://doi.org/10.31857/S0044453720100295
  5. Васильев Е.С., Волков Н.Д., Карпов Г.В. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 10. С. 30. https://doi.org/10.31857/S0207401X21100125
  6. Васильев Е.С., Карпов Г.В., Шартава Д.К. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 10. https://doi.org/10.31857/S0207401X22050119
  7. Морозов И.И., Васильев Е.С., Бутковская Н.И. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 10. C. 26. https://doi.org/10.31857/S0207401X23100114
  8. Dyakov Y.A., Adamson S.O., Butkovskaya N.I. et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2024. V. 18. № 3. P. 682. https://doi.org/10.1134/S1990793124700179
  9. Asplund G., Grimvall A., Jonsson S. // Chemosphere. 1994. V. 28. № 8. P. 1467. https://doi.org/10.1016/0045-6535(94)90241-0
  10. Hoekstra E.J. // Chemosphere. 2003. V. 52. № 2. P. 355. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(03)00213-3
  11. Smith D.J., Setser D.W., Kim K.C. et al. // J. Phys. Chem. 1977. V. 81. № 9. P. 898. https://doi.org/10.1021/j100524a019
  12. Ebrecht J., Hack W., Wagner H.G. // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1989. V. 93. № 5. P. 619. https://doi.org/10.1002/bbpc.19890930520
  13. Markert F., Pagsberg P. // Chem. Phys. Lett. 1993. V. 209. № 5–6. P. 445. https://doi.org/10.1016/0009-2614(93)80115-6
  14. Marcus R.A., Rice O.K. // J. Phys. Colloid Chem. 1951. V. 55. № 6. P. 894. https://doi.org/10.1021/j150489a013
  15. Marcus R.A. // J. Chem. Phys. 1952. V. 20. № 3. P. 359. https://doi.org/10.1063/1.1700424
  16. Baer T., Mayer P.M. // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1997. V. 8. № 2. P. 103. https://doi.org/10.1016/S1044-0305(96)00212-7
  17. Troe J. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1997. V. 93. № 5. P. 885. https://doi.org/10.1039/A606453A
  18. Wieder G.M., Marcus R.A. // J. Chem. Phys. 1962. V. 37. № 8. P. 1835. https://doi.org/10.1063/1.1733376
  19. Marcus R.A. // J. Chem. Phys. 1965. V. 43. № 8. P. 2658. https://doi.org/10.1063/1.1697191
  20. Rosenstock H.M., Wallenstein M.B, Wahrhaftig A.L. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1952. V. 38. № 8. P. 667. https://doi.org/10.1073/pnas.38.8.667
  21. Rosenstock H.M. // J. Chem. Phys. 1961. V. 34. № 6. P. 2182. https://doi.org/10.1063/1.1731842
  22. Mozurkewich M., Benson S.W. // J. Phys. Chem. 1984. V. 88. № 25. P. 6429. https://doi.org/10.1021/j150669a073
  23. Mozurkewich M., Lamb J.J., Benson S.W. // J. Phys. Chem. 1984. V. 88. № 25. P. 6435. https://doi.org/10.1021/j150669a074
  24. Lamb J.J., Mozurkewich M., Benson S.W. // J. Phys. Chem. 1984. V. 88. № 25. P. 6441. https://doi.org/10.1021/j150669a075
  25. Nordholm S. // Chem. Phys. 1989. V. 129. № 3. P. 371. https://doi.org/10.1016/0301-0104(89)85007-4
  26. Harrington R.E., Rabinovitch B.S., Diesen R.W. // J. Chem. Phys. 1960. V. 32. № 4. P. 1245. https://doi.org/10.1063/1.1730882
  27. Schneider F.W., Rabinovitch B.S. // J. Am. Chem. Soc. 1962. V. 84. № 22. P. 4215. https://doi.org/10.1021/ja00881a006
  28. Current J.H., Rabinovitch B.S. // J. Chem. Phys. 1963. V. 38. № 4. P. 783. https://doi.org/10.1063/1.1733764
  29. Haarhoff P.C. // Mol. Phys. 1963. V. 6. № 3. P. 337. https://doi.org/10.1080/00268976300100381
  30. Astholz D.C., Troe J., Wieters W. // J. Chem. Phys. 1979. V. 70. № 11. P. 5107. https://doi.org/10.1063/1.437352
  31. Stein S.E., Rabinovitch B.S. // J. Chem. Phys. 1973. V. 58. № 6. P. 2438. https://doi.org/10.1063/1.1679522
  32. Beyer T., Swinehart D.F. // Commun. ACM. 1973. V. 16. № 6. P. 379. https://doi.org/10.1145/362248.362275
  33. Rabinovitch B.S., Diesen R.W. // J. Chem. Phys. 1959. V. 30. № 3. P. 735. https://doi.org/10.1063/1.1730036
  34. Rabinovitch B.S., Current J.H. // J. Chem. Phys. 1961. V. 35. № 6. P. 2250. https://doi.org/10.1063/1.1732253
  35. Whitten G.Z., Rabinovitch B.S. // J. Chem. Phys. 1963. V. 38. № 10. P. 2466. https://doi.org/10.1063/1.1733526
  36. Thiele E. // J. Chem. Phys. 1963. V. 39. № 12. P. 3258. https://doi.org/10.1063/1.1734187
  37. Whitten G.Z., Rabinovitch B.S. // J. Chem. Phys. 1964. V. 41. № 6. P. 1883. https://doi.org/10.1063/1.1726175
  38. Tardy D.C., Rabinovitch B.S., Whitten G.Z. // J. Chem. Phys. 1968. V. 48. № 3. P. 1427. https://doi.org/10.1063/1.1668840
  39. Berblinger M., Schlier C. // J. Chem. Phys. 1992. V. 96. № 9. P. 6834. https://doi.org/10.1063/1.462572
  40. Lin S.H., Eyring H. // J. Chem. Phys. 1965. V. 43. № 6. P. 2153. https://doi.org/10.1063/1.1697098
  41. Tou J.C., Lin S.H. // J. Chem. Phys. 1968. V. 49. № 9. P. 4181. https://doi.org/10.1063/1.1670734
  42. Hoare M.R., Ruijgrok T.W. // J. Chem. Phys. 1970. V. 52. № 1. P. 113. https://doi.org/10.1063/1.1672655
  43. Hoare M.R. // J. Chem. Phys. 1970. V. 52. № 11. P. 5695. https://doi.org/10.1063/1.1672846
  44. Forst W. // Chem. Rev. 1971. V. 71. № 4. P. 339. https://doi.org/10.1021/cr60272a001
  45. Dubner H., Abate J. // J. ACM. 1968. V. 15. № 1. P. 115. https://doi.org/10.1145/321439.321446
  46. Hoare M.R., Pal P. // Mol. Phys. 1971. V. 20. № 4. P. 695. https://doi.org/10.1080/00268977100100661
  47. Bauer S.H. // J. Chem. Phys. 1939. V. 7. № 12. P. 1097. https://doi.org/10.1063/1.1750379
  48. Magee J.L., Hamill W.H. // J. Chem. Phys. 1959. V. 31. № 5. P. 1380. https://doi.org/10.1063/1.1730603
  49. Schlag E.W., Sandsmark R.A. // J. Chem. Phys. 1962. V. 37. № 1. P. 168. https://doi.org/10.1063/1.1732944
  50. Haarhoff P.C. // Mol. Phys. 1964. V. 7. № 2. P. 101. https://doi.org/10.1080/00268976300100871
  51. Forst W., Prášil Z., St. Laurent P. // J. Chem. Phys. 1967. V. 46. № 10. P. 3736. https://doi.org/10.1063/1.1840445
  52. Forst W. // J. Chem. Phys. 1968. V. 48. № 8. P. 3665. https://doi.org/10.1063/1.1669667
  53. Döntgen M. // AIP Adv. 2016. V. 6. № 9. 095318. https://doi.org/10.1063/1.496392154.
  54. Lin S.H., Eyring H. // J. Chem. Phys. 1963. V. 39. № 6. P. 1577. https://doi.org/10.1063/1.1734483
  55. Kislov V.V., Nguyen T.L., Mebel A.M. et al. // J. Chem. Phys. 2004. V. 120. № 15. P. 7008. https://doi.org/10.1063/1.1676275
  56. Schlag E.W., Sandsmark R.A., Valance W.G. // J. Chem. Phys. 1964. V. 40. № 5. P. 1461. https://doi.org/10.1063/1.1725346
  57. Forst W., Práŝil Z. // J. Chem. Phys. 1969. V. 51. № 7. P. 3006. https://doi.org/10.1063/1.1672449
  58. Schmittroth L.A. // Commun. ACM. 1960. V. 3. № 3. P. 171. https://doi.org/10.1145/367149.367172
  59. Tolman R.C. The Principles of Statistical Mechanics. New York: Oxford University Press, 1938.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость среднеквадратичной ошибки σ(W) для молекулы H₂O от отношения Eₘₐₓ/Eᵤ.

Скачать (29KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость низших значений функции W(E ) для молекулы H₂O от отношения Eₘₐₓ/Eᵤ: кружки отвечают энергии E = 5 ккал/моль; квадраты – E = 10 ккал/моль; ромбы – E =15 ккал/моль.

Скачать (29KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость относительной ошибки расчета DW/W(E ) от энергии E для модельных систем: кружки — молекула H₂O; квадраты — NH₃; ромбы — CD4; треугольники — c-C₃H₆.

Скачать (36KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025