钚化合物分子及分子离子的势能函数和分子反应动力学

【摘要】： 用原子分子反应静力学(AMRS)原理研究得到PuO~(n+)，PuH~(n+)，PuN~(n+)和PuC~(n+)分子离子的电子状态及其离解极限。在Pu的相对论有效原子实势(RECP)近似下，用量子力学密度泛函理论(DFT)方法B3LYP研究表明，正三价分子离子PuO~(3+)，PuH~(3+)，PuN~(3+)，PuC~(3+)不能稳定存在。正一价分子离子PuO~+，PuH~+，PuN~+，PuC~+和正二价分子离子PuO~(2+)，PuH~(2+)，PuN~(2+)，PuC~(2+)能稳定存在，势能函数为Murrell-Sorbie函数，并导出了相应的光谱数据和力学性质。通过对双原子分子离子稳定存在与否的分析讨论提出双原子分子离子的稳定性与其离解通道相关。 用AMRS原理导出基态PuCO分子和基态PuH_2分子的电子状态及其离解极限。结构优化表明，PuCO基态分子的稳定构型为角形C_s结构，基态电子状态为X~7A″。PuH_2基态分子的稳定构型为角形C_(2v)结构，基态电子状态为X~7A_1。用多体项展式理论方法拟合得到基态PuCO分子和基态PuH_2分子的解析势能函数，并绘出了相应的等值势能图，分析了势能面上碰撞反应的静态特征。 基于PuCO基态分子的解析势能函数，用准经典的Monte-Carlo轨迹法研究Pu+CO和O+PuC的碰撞反应动力学过程。结果表明，Pu+CO碰撞反应易生成PuCO络合物分子，该反应是无阈能反应，反应截面随能量E_t的增加而降低。O+PuC碰撞反应容易生成CO+Pu的交换反应，该反应是无阈能反应，反应截面随E_t的增加而降低。