Кафедра химической кинетики
Образовательная программа кафедры химической кинетики

Спецкурс "Теория элементарного акта химического превращения в газе.

Проф. С.Я.Уманский.

1. Химическая реакция в газе – наиболее прямое проявление элементарного акта химического превращения. Типы газофазных реакций- моно-, би-, и тримолекулярные реакции. Характеристики элементарных реакций – сечения и константы скорости (бимолекулярные реакции), времена жизни возбужденных молекул (моно- и тримолекулярные реакции). Пример – модель реагирующих жестких сфер.
   
2. Уравнение Шредингера для системы электронов и ядер – теоретическая основа для описания химической реакции. Адиабатическое приближение Борна и Оппенгеймера и сведение задачи о движении электронов и  ядер к задаче о движении ядер в потенциальном поле. Потенциальные кривые двухатомных молекул и поверхности потенциальной энергии ядер для многоатомных систем.
   
3. Квантовые числа (электронные, колебательные, вращательные) свободных атомов и молекул,  участвующих в реакции. Примеры – термы и тонкая структура атома с незаполненной валентной p-оболочкой, колебательно-вращательные уровни энергии двухатомной молекулы.
   
4. Приближение Гайтлера-Лондона для расчета взаимодействия атомов и молекул. Обменное взаимодействие и принцип Паули. Электронные термы двухатомных систем H₂ и HHe в приближении Гайтлера-Лондона.
   
5. Проблема происхождения потенциального барьера в химических реакциях. Формула Лондона для системы Н₃.  Полуэмпирическая формула ЛЭПС .
   
6. Возможные формы поверхностей потенциальной энергии для системы трех атомов на одной прямой и их наиболее важные характеристики – путь реакции, профиль пути реакции, силовые постоянные в экстремальных точках (минимум, седло). Характерные профили пути реакции для бимолекулярных реакций различных типов. Прямые реакции и реакции, идущие через долгоживущий промежуточный комплекс.
   
7. Эмпирическая информация о константах скорости бимолекулярных реакций – аррениусовская температурная зависимость, энергия активации, предэкспонент, стерический множитель.
   
8. Метод переходного состояния для расчета констант скорости  прямых бимолекулярных реакций - формулировка в рамках  классической механики, адиабатическая квантовая формулировка, вариационный метод переходного состояния. Трудности учета квантовых эффектов в рамках метода переходного состояния.
   
9. Конкретные примеры применения метода переходного состояния - захват в поле центральных сил, прямая реакция в трехатомной системе с линейным переходным комплексом.
   10. Статистическая теория бимолекулярных реакций, идущих через долгоживущий промежуточный комплекс. Представление о химической активации.
   
10. Реакции мономолекулярного распада и рекомбинации как совокупность процессов передачи энергии при столкновениях и распада высоковозбужденных молекул.

Литература.
1. В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин, А.И.Резников, С.Я.Уманский  Термические бимолекулярные реакции в газах.  М.: Наука, 1976.
2. В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974.
3. Г.Эйринг, С.Г.Лин, С.М.Лин Основы химической кинетики. М.: Мир, 1983.