We modeled the new potential energy surface of $CH_3+HCl$→$CH_4+Cl$ system and calculated the rate constant in the same one. The new potential energy surface(PES) is based on the modified Raff Surface and have a good quality in that the geometry and the activation energy (1.25 kcal/mol) as expected from the experiments and G1 Gaussian calculation result and experimental data (1.45 kcal/mol). This surface adapts the switching parameters which simultaneously change with the angles and geometry. Our calculation was performed under the assumption that the above reaction progresses adiabatically and is two step reaction, which the first has no classical saddle point, but has variational transition state, and the second has one saddle point at which breaking of vibration symmetry occurs.
We expect our result to be applied to the $CH_3$+HX→$CH_4$+X reaction(X : Br or I) which has the negative activation energy.
$CH_3+HCl$→$CH_4+Cl$의 반응은 약 1.45 kcal/mol의 활성화 에너지를 가지며 진행된다. 매우 기초적인 반응이면서도 이론적으로 아직 설명되지 않은 부분을 가지고 있다. 특히 위의 반응과 비슷하다고 여겨지는 $CH_3+HBr$→$CH_4+Br$의 반응의 경우 반양성적인 활성화 에너지를 갖는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 기존의 $CH_5$계에 대해 알려진 포텐셜에너지 표면을 새롭게 고쳐 위의 반응 메카니즘을 설명하며 나아가 Br을 수반하는 반응에까지 그 영역을 넓혀가는데 그 목적이 있다. 우선 우리는 Truhlar의 수정 Raff 포텐션 에너지 표면에 비대칭성을 가지는 변환 함수꼴을 첨가함으로써 새로운 포텐셜 에너지 표면을 만들었다. 이렇게 만들어진 향상된 Raff 포텐셜 에너지 표면은 비교적 실험치 1.45 kcal/mol과 비슷한 1.25 kcal/mol의 활성화 에너지를 갖는 것으로 나타났다. 또한 가변성 전환 상태에서 E 대칭성을 갖는 분자의 진동이 깨지면서 반응이 진행되는 것으로 보아 분자의 대칭성이 깨지는 부분에서 반응 기작에 중요한 역할을 하는 것을 알게 되었다.
