Hydrogen transfer between sulfuric acid and hydroxyl radical in the gas phase: Competition among hydrogen atom transfer, proton-coupled electron-transfer, and double proton transfer

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 110, Issue 5, 2006, Pages 1982-1990

  Anglada, Josep M ^a   Olivella, Santiago ^a   Solé, Albert ^b  

^a DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL CHEMISTRY   (Spain)

^b UNIVERSITY OF BARCELONA   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMS; ELECTRONIC STRUCTURE; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; RATE CONSTANTS; SULFURIC ACID;

ATOM TRANSFER; HYDROGEN ATOMS; TRANSITION STRUCTURE;

MASS TRANSFER;

EID: 33644771455     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp056155g     Document Type: Article

References (62)

1. Calvert, J. G.; Lazrus, A.; Kok, G. L.; Heikes, B. G.; Walega, J. G.; Lind, H.; Cantrell, C. A. Nature 1985, 317, 27.
2. Wayne, R. P. Chemistry of Atmospheres, 3rd ed., Oxford University Press: Oxford, U.K., 2000.
3. Jacob, D. J. Introduction to Atmospheric Chemistry, Princeton University Press: Princeton, NJ, 1999.
4. Charlson, R. J.; Langner, J.; Rodhe, H.; Leovy, C. B.; Warren, S. G. Tellus 1993, 43B, 152.
5. Kiehl, J. T.; Briegleb, B. P. Science 1993, 260, 311.
6. Eisele, F. L.; McMurry, P. H. Philos. Trans. R. Soc. London, B 1997, 352, 191.
7. Venkataraman, C.; Mehra, A.; Mhaskar, P. Tellus 2001, 53B, 260.
8. Pham, M.; Mueller, J. F.; Brasseur, G. P.; Grainer, C.; Mégie, G. J. Geophys. Res. 1995, 100, 26061.
9. Chin, M.; Jacob, D. J.; Gardner, G. M.; Foreman-Fowler, M. S.; Spiro, P. A. J. Geophys. Res. 1996, 101, 18667.
10. Li, W.-K.; McKee, M. L. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9778.
11. Blitz, M. A.; Hughes, K. J.; Pilling, M. J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1971.
12. Somnitz, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 3844.
13. Majumdar, D.; Kim, G.-S.; Kim, J.; Oh, K. S.; Lee, J. Y.; Kima, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 112, 723.
14. Aaltonen, E. T.; Francisco, J. S. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1216.
15. Morokuma, K.; Muguruma, C. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10316.
16. Loerting, T.; Liedl, K. R. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 96, 8874.
17. Loerting, T.; Liedl, K. R. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5135.
18. Jefferson, A.; Tanner, D. J.; Eisele, F. L.; Davis, D. D.; Chen, G.; Crawford, J.; Huey, J. W.; Torres, A. L.; Berresheim, H. J. Geophys. Res. 1995, 103 D1, 1647.
19. Bardouki, H.; Berresheim, H.; Vrekoussis, M.; Sciare, J.; Kouvaraskis, G.; Oikonomou, K.; Schneider, J.; Mihalopoulos, N. Atmos. Chem. Phys. 2003, 3, 1871.
20. Legrand, M.; Angelis, M. D. J. Geophys. Res. 1995, 100, 1445.
21. Grosjean, D. Environ. Sci. Technol. 1989, 23, 1506.
22. Puxbaum, H.; Rosenberg, C.; Gregori, M.; Lanzerstorfer, C.; Ober, E.; Winiwarter, W. Atmos. Environ. 1988, 22, 1841.
23. Sanhueza, E.; Santana, M.; Hermoso, M. Atmos. Environ. 1992, 26a, 1421.
24. Granby, K.; Christensen, C. S.; Lohse, C. Atmos. Environ. 1997, 31, 1403.
25. Kesselmeier, J. J. Atmos. Chem. 2001, 39, 219.
26. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
27. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
28. Stevens, P. J.; Devlin, F. J.; Chablowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
29. Frisch, M. J.; Pople, J. A.; Binkley, J. S. J. Chem. Phys. 1984, 80, 3265.
30. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; John Wiley: New York, 1986; pp 86-87.
31. Fukui, K. Acc. Chem. Res. 1981, 14, 363.
32. Ishida, K.; Morokuma, K.; Kormornicki, A. J. Chem. Phys. 1977, 66, 2153.
33. Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1989, 90, 2154.
34. Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5523.
35. Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Raghavachari, K. J. Chem. Phys. 1987, 87, 5968.
36. Basch, H.; Hoz, S. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 4416-4431.
37. For a review, see: Bartlett, R. J. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1967.
38. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479.
39. Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.
40. Kendall, R. A.; Dunning, T. H.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796.
41. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553.
42. Bader, R. F. W. Atoms in Molecules. A Quantum Theory; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1990.
43. Truong, T. N.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1761.
44. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, M. A.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Milliam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanow, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, A.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. GAUSSIAN 98 (Revision A. 11); Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
45. Shaftenaar, G.; Noordik, J. H. J. Comput.-Aided Mol. Design 2000, 14, 123.
46. Mota, F. Universitat de Barcelona.
47. Biegler-König, F. W.; Bader, R. F. W.; Tang, T.-H. J. Comput. Chem. 1982, 3, 317.
48. Bader, R. F. W.; Tang, T.-H.; Tal, Y.; Biegler-König, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 946.
49. Duncan, W. T.; Troung, T. N. http://therate.hec.utah.edu, down-loaded September 2000.
50. Mayer, J. M.; Hrovat, D. A.; Thomas, J. L.; Borden, W. T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11142.
51. Olivella, S.; Anglada, J. M.; Sole, A.; Bofill, J. M. Chem. - Eur. J. 2004, 10, 3404.
52. Anglada, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9809.
53. For a recent review on PCET reactions see: Mayer, J. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 363 390.
54. Zavitsas, A. A.; Chatgilialoglu, C. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10645.
55. Zavitsas, A. A. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1996, 391.
56. Zavitsas, A. A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6578.
57. Foti, M.; Ingold, K. U.; Lusztyk, J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 9440.
58. Song, L.; Wu, W.; Hiberty, P. C.; Danovich, D.; Shaik, S. Chem. -Eur. J. 2003, 9, 4540.
59. The Cartesian coordinates of all structures optimized at the UB3LYP/6-311+G(2df,2p) level are given in Table IS (Supporting Information). The most relevant geometrical parameters of the transition structures optimized at the UQCISD/6-31+G(d,p) level are shown in Figure 1S (Supporting Information).
60. Kuczkowski, R. L.; Suenram, R. D.; Loras, F. J. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 2561.
61. Torrent-Sucarrat, M.; Anglada, J. M. ChemPhysChem 2004, 5, 183.
62. Miller, C. E.; Francisco, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10387-10388.