Bridging theory with experiment: a benchmark study of thermally averaged structural and effective spectroscopic parameters of the water molecule

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 113, Issue 43, 2009, Pages 11665-11678

  Czakó, Gábor ^a,b   Mátyus, Edit ^a   Császár, Attila G ^a  

^a EÖTVÖS LORÁND UNIVERSITY   (Hungary)

^b EMORY UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANHARMONICITIES; BENCHMARK STUDY; BOLTZMANN; EQUILIBRIUM STRUCTURES; EXPECTATION VALUES; GAS ELECTRON DIFFRACTION; INERTIA TENSOR; INTER-ATOMIC DISTANCES; ISOTOPOLOGUES; MOLECULAR STRUCTURAL PARAMETERS; NUCLEAR MOTIONS; QUANTUM MECHANICAL; ROOT MEAN SQUARES; ROTATIONAL CONSTANTS; SEMI-GLOBAL; SPECTROSCOPIC PARAMETERS; STRUCTURAL PARAMETER; TEMPERATURE DEPENDENT; TEMPERATURE RANGE; VIBRATION-ROTATION INTERACTIONS; VIBRATIONAL STATE; WATER MOLECULE;

ELECTRON DIFFRACTION; MOLECULES; ROTATION;

DISTRIBUTION FUNCTIONS;

EID: 70350391911     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp902690k     Document Type: Article

References (123)

1. Wang, X. G.; Sibert, E. L. E. L. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5384.
2. Schuurman, M. S.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F., III. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1106.
3. Nielsen, H. H. Rev. Mod. Phys. 1951, 23, 90.
4. Mills, I. M. In Molecular Spectroscopy: Modem Research; Rao, K. N., Mathews, C. W., Eds.; Academic Press: New York, 1972.
5. Gaw, J. F.; Willetts, A.; Green, W. H.; Handy, N. C. Advances in Molecular Vibrations and Collision Dynamics; JAI Press: Greenwich, CT, 1990.
6. Clabo, D. A.; Allen, W. D.; Yamaguchi, Y.; Remington, R. B.; Schaefer, H. F., III. Chem. Phys. 1988, 123, 187.
7. Allen, W. D.; Yamaguchi, Y.; Császár, A. G.; Clabo, D. A.; Remington, R. B.; Schaefer, H. F., III. Chem. Phys. 1990, 145, 427.
8. Willette, A.; Handy, N. C.; Green, W. H.; Jayatilaka, D. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5608.
9. Aliev, M.. R.; Watson, J. K. G. In Molecular Spectroscopy: Modern Research; Narahari Rao, K., Ed.; Academic Press: San. Diego, CA, 1985; Vol.III, pp 1-67.
10. Wang, X.-G.; Carrington, T., Jr. J. Chem. Phys. 2008, 129, 234102.
11. Stanton, J. F. J. Chem. Phys. 2007, 126, 134309.
12. Oka, T. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1141.
13. Tennyson, J.; Sutcliffe, B. T. Mol. Phys. 1984, 51, 887.
14. Polyansky, O. L. J. Mol. Spectrosc. 1985, 112, 79.
15. Bernath, P. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1501.
16. Morse, P. Phys. Rev. 1929, 34, 57.
17. Iwasaki, M.; Hedberg, K. J. Chem. Phys. 1962, 36, 2961.
18. Eckart, C. Phys. Rev. 1935, 47, 552.
19. Wilson, E. B.; Howard, J. B. J. Chem. Phys. 1936, 4, 260.
20. Reitan, A. Acta Chem. Scand. 1958, 12, 785.
21. Morino, Y.; Nakamura, J.; Moore, P. W. J. Chem. Phys. 1962, 36, 1050.
22. Toyama, M.; Oka, T.; Morino, Y. J. Mol. Spectrosc. 1964, 13, 193.
23. Kuchitsu, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1967, 40, 505.
24. Kuchitsu, K.; Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1962, 36, 2460.
25. Kuchitsu, K.; Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1961, 35, 1945.
26. Nakata, M.; Kuchitsu, K.; Mills, I. M. J. Phys. Chem. 1984, 88, 344.
27. Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1219.
28. Bartell, L. S.; Kuchitsu, K.; de Neui, R. J. J. Chem. Phys. 1961, 135, 1211.
29. Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1963, 38, 1827.
30. Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1979, 70, 4581.
31. Bartell, L. S. J. Phys. Chem. 1985, 89, 2540.
32. Stanton, J. F.; Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1985, 89, 2544.
33. Herschbach, D. R.; Laurie, V. W. J. Chem. Phys. 1962, 37, 1668.
34. Laurie, V. W.; Herschbach, D. R. J. Chem. Phys. 1962, 37, 1687.
35. Mills, I. M. J. Phys. Chem. 1976, 80, 1189.
36. Watson, J. K. G. J. Mol. Spectrosc. 1973, 48, 479.
37. Smith, J. G.; Watson, J. K. G. J. Mol. Spectrosc. 1978, 69, 47.
38. Watson, J. K. G.; Roytberg, A.; Ulrich, W. J. Mol. Spectrosc. 1999, 196, 102.
39. Bonham, R. A.; Su, L. S. J. Chem. Phys. 1966, 45, 2827.
40. Spiridonov, V. P. J. Mol. Struct. 1995, 346, 131.
41. Spiridonov, V. P.; Tarasov, Yu. I.; Novosadov, B. K.; Nikitin, O. Yu.; Maslov, I. V. J. Mol., Struct. 1997, 413-414, 463.
42. Hinchley, S. L.; Wann, D. A.; Rankin, D. W. H. Int. J. Quantum Chem. 2005, 101, 878.
43. Demaison, J.; Császár, A. G.; Dehayem-Kamadjeu, A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13609.
44. Kuchitsu, K.; Nakata, M.; Yamamoto, S. In Stereochemical Applications of Gas-Phase Electron Diffraction, Pan A; Hargittai, I., Hargittai, M., Eds.; VCH: New York, 1988.
45. Pulay, P.; Meyer, W.; Boggs, J. E. J. Chem. Phys. 1978, 68, 5077.
46. Kasalová, V.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F.; Czinki, E.; Császár, A. G. J. Comput. Chem. 2007, 28, 1373.
47. Allen, W. D.; Czinki, E.; Császár, A. G. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 4512.
48. Demaison, J. Mol. Phys. 2007, 105, 3109.
49. Polyansky, O. L.; Császár, A. G.; Shirin, S. V.; Zobov, N. F.; Barletta, P.; Tennyson, J.; Schwenke, D. W.; Knowles, P. J. Science 2003, 299, 539.
50. Császár, A. G.; Tarczay, G.; Leininger, M. L.; Polyansky, O. L.; Tennyson, J.; Allen, W. D. In Spectroscopy from Space; Demaison, J., Sarka, K., Cohen, E. A., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 2001; pp 317-339.
51. Barletta, P.; Shirin, S. V.; Zobov, N. F.; Polyansky, O. L.; Tennyson, J.; Valeev, E. F.; Császár, A. G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 204307.
52. Császár, A. G.; Czakó, G.; Furtenbacher, T.; Tennyson, J.; Szalay, V.; Shirin, S. V.; Zobov, N. F.; Polyansky, O. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 214305.
53. (a) Mátyus, E.; Czakó, G.; Sutcliffe, B. T.; Császár, A. G. J. Chem. Phys. 2007, 127, 084102.
54. (b) Mátyus, E.; Šimunek, J.; Császár, A. G. J. Chem. Phys., DOI: 10.1063/1.3187528.
55. Mátyus, E.; Czakó, G.; Császár, A. G. J. Chem. Phys. 2009, 130, 134112.
56. Yurchenko, S. N.; Zheng, J.; Thiel, W.; Carvajal, M.; Lin, H.; Jensen, P. In Remote Sensing of the Atmosphere for Environment Security; Perrin, A., Ed.; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2006; pp 171-183.
57. Yurchenko, S. N.; Thiel, W.; Jensen, P. J. Mol. Spectrosc. 2007, 245, 126.
58. Shirin, S. V.; Polyansky, O. L.; Zobov, N. F.; Ovsyannikov, R. I.; Császár, A. G.; Tennyson, J. J. Mol. Spectrosc. 2006, 236, 216.
59. Mecke, R.; Baumann, W.; Freudenburg, K. Z. Phys. 1933, 81, 313, 445, 465.
60. Darling, B. T.; Dennison, D. M. Phys. Rev. 1940, 57, 128.
61. Benedict, W. S.; Gailar, N.; Plyler, E. K. J. Chem. Phys. 1956, 24, 1139.
62. Flaud, J.-M.; Camy-Peyret, C. J. Mol. Spectrosc. 1974, 51, 142.
63. Camy-Peyret. C.; Flaud, J.-M. J. Mol, Spectrosc. 1976, 59, 327.
64. Kwan, Y. Y. J. Mol. Spectrosc. 1978, 71, 260.
65. Ulenikov, O. N.; Ushakova, G. A. J. Mol. Spectrosc. 1986, 117, 195.
66. Papineau, N.; Flaud, J.-M.; Camy-Peyret, C.; Guelachvili, G. J. Mol. Spectrosc. 1981, 87, 219.
67. Bykov, A.; Naumenko, O.; Sinitsa, L.; Voronin, B.; Winnewisser, B. P. J. Mol. Spectrosc. 2000, 199, 158.
68. He, S.-G.; Ulenikov, O. N.; Onopenko, G. A.; Bekhtereva, E. S.; Wang, X.-H.; Hu, S.-M.; Lin, H.; Zhu, Q.-S. J. Mol. Spectrosc. 2000, 200, 34.
69. Wang, X.-H.; Ulenikov, O. N.; Onopenko, G. A.; Bekhtereva, E. S.; He, S.-G.; Hu, S.-M.; Lin, H.; Zhu, Q.-S. J. Mol. Spectry. 2000, 200, 25.
70. Ormsby, P. S.; Narahari Rao, K.; Winnewisser, M.; Winnewisser, B. P.; Naumenko, O. V.; Bykov, A. D.; Sinitsa, L. N. J. Mol, Spectrosc. 1993, 158, 109.
71. Ulenikov, O. N.; He, S.-G.; Onopenko, G. A.; Bekhtereva, E. S.; Wang, X.-H.; Hu, S.-M.; Lin, H.; Zhu, Q.-S. J. Mol. Spectrosc 2000, 204, 216.
72. De Lucia, F. C.; Helminger, P.; Cook, R. L.; Gordy, W. Phys. Rev. A 1972, 5, 487.
73. Toth, R. A. J. Opt. Soc. Am. B 1991, 8, 2236.
74. Messer, J. K.; De Lucia, F. C.; Helminger, P. J. Mol. Spectrosc. 1984, 105, 139.
75. Flaud, J.-M.; Camy-Peyret, C.; Bykov, A.; Naumenko, O.; Petrova, T.; Scherbakov, A.; Sinitsa, L. J. Mol. Spectrosc. 1997, 183, 300.
76. Shibata, S.; Bartell, L. S. J. Chem. Phys. 1965, 42, 1147.
77. Mawhorter, R. J.; Fink, M.; Archer, B. T. J. Chem. Phys. 1983, 79, 170.
78. Mawhorter, R. J.; Fink, M. J. Chem. Phys. 1983, 79, 3292.
79. Miller, B. R.; Fink, M. J. Chem. Phys. 1985, 83, 939.
80. Hilderbrandt, R. L.; Kohl, D. A. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1981, 85, 25.
81. Kohl, D. A.; Hilderbrandt, R. L. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1981, 85, 325.
82. Császár, A. G.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9751.
83. Allen, W. D.; East, A. L. L.; Császár, A. G. In Structures and Conformations of Non-Rigid Molecules; Laane, J., Dakkouri, M., van der Veken, B., Oberhammer, H., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1993; p 343.
84. Császár, A. G.; Kain, J. S.; Polyansky, O. L.; Zobov, N. F.; Tennyson, J. Chem. Phys. Lett. 1998, 293, 317, 1999, 312, 6.13 (E).
85. Quiney, H. M.; Barletta, P.; Tarczay, G.; Császár, A. G.; Polyansky, O. L.; Tennyson, J. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 413.
86. Pyykkö, P.; Dyall, K.; Császár, A. G.; Tarczay, G.; Polyansky, O. L.; Tennyson, J. Phys. Rev. A 2001, 63, 4502.
87. Schwenke, D. W. J. Chem. Phys. 2003, 118, 6898.
88. Czakó, G.; Furtenbacher, T.; Császár, A. G.; Szalay, V. Mol, Phys. 2004, 102, 2411.
89. Furtenbacher, T.; Czakó, G.; Sutcliffe, B. T.; Császár, A. G.; Szalay, V. J. Mol. Struct. 2006, 780-781, 283.
90. Jacobi, C. G. J. Cr. Hebd. Acad. Sci. 1842, 15, 236.
91. Radau, R. Ann. Sci. Ecole Norm. S. 1868, 5, 311.
92. Makarewicz, J. J. Phys. B 1988, 21, 1803.
93. Sutcliffe, B. T.; Tennyson, J. Int. J. Quantum Chem. 1991, 39, 183.
94. Harris, D. O.; Engerholm, G. G.; Gwinn, W. D. J. Chem. Phys. 1965, 43, 151.
95. Dickinson, A. S.; Certain, P. R. J. Chem. Phys. 1968, 49, 4209.
96. Light, J. C.; Hamilton, I. P.; LiIl, J. V. J. Chem. Phys. 1985, 82, 1400.
97. Bačić Z.; Light, J. C. Annu. Rev. Phys. Chem. 1989, 40, 469.
98. Szalay, V. J. Chem, Phys. 1993, 99, 1978.
99. Szalay, V. J. Chem. Phys. 1996, 105, 6940.
100. Light, J. C; Camngton, T., Jr. Adv. Chem. Phys. 2000, 114, 263.
101. Szalay, V.; Czakó, G.; Nagy, Á.; Furtenbacher, T.; Császár, A. G. J. Chem. Phys. 2003, 119, 10512.
102. Lanczos, C. J. Res. Natl. Bur. Stand. 1950, 45, 255.
103. Kraitchman, J. Am. J. Phys 1953, 21, 17.
104. Costain, C. C. J. Chem. Phys. 1958, 29, 864.
105. Demaison, J.; Rudolph, H. D. J. Mol. Spectrosc. 2002, 215, 78.
106. Cook, R. L.; De Lucia, F. C.; Helminger, P. J. Mol, Spectrosc. 1974, 53, 62.
107. Vázquez, J.; Stanton, J. F. Personal communication, 2008.
108. Watson, J. K. G. J. Chem. Phys. 1967, 46, 1935.
109. Lukka, T. J.; Kauppi, E. J. Chem. Phys. 1995, 103, 6586.
110. Littlejohn, R. G.; Reinsch, M. Rev. Mod. Phys. 1997, 69, 213.
111. Watson, J. K. G. Mol. Phys. 1968, 15, 479.
112. Ernesti, A.; Hutson, J. M. Chem. Phys. Lett. 1994, 222, 257.
113. Tennyson, J.; Bernath, P. F.; Brown, L. R.; Campargue, A.; Carleer, M. R.; Császár, A. G.; Gamache, R. R.; Hodges, J. T.; Jenouvrier, A.; Naumenko, O. V.; Polyansky, O. L.; Rothman, L. S.; Totti, R. A.; Vandaele, A. C.; Zobov, N. F.; Daumont, L.; Fazliev, A. Z.; Furtenbacher, T.; Gordon, I. F.; Mikhailenko, S. N.; Shirin, S. V. J. Quantum Spectrosc. Radiat. Transfer 2009, 110, 573.
114. Shirin, S. V.; Zobov, N. F.; Polyansky, O. L. J. Quantum Sectrosc. Radiât. Transfer 2008, 109, 549.
115. Tarczay, G.; Császár, A. G.; Klopper, W.; Szalay, V.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F. J. Chem. Phys. 1999, 110, 11971.
116. Valeev, E. F.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F., III; Császár, A. G. J. Chem. Phys. 2001, 114, 2875.
117. Brockway, L. O.; Bartell, L. S. Rev. Sci. Instrum. 1954, 25, 569.
118. Papoušek, D.; Aliev, M. R. Molecular Vibrational-Rotational Spectra; Elsevier: Amsterdam, 1982.
119. Verhoeven, J.; Dymanus, A. J. Chem. Phys. 1970, 52, 3222.
120. Császár, A. G.; Mills, I. M. Spectrochim. Acta 1997, 53A, 1101.
121. Richards, G. Nature 1979, 278, 507.
122. Schaefer, H. F. Nature. 1989, 43, 1.
123. Schaefer, H. F. Science 1986, 231, 1100.