Repository logo
 

The Collisional Behaviour of Ba[6s5d(3DJ)] with CH3Cl Investigated by Time-Resolved Atomic Emission and Molecular Chemiluminescence BaCl (A21/2,3/2,B2+X2+) Following the Pulsed Dye-Laser Excitation of Atomic Barium


Type

Journal Article

Change log

Authors

Husain, D 
Lei, Jie 
Castano, F 
Rayo, MN Sanchez 

Abstract

jats:pThe collisional behaviour of Ba<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mrowmml:mo[</mml:mo>mml:mrowmml:mn6</mml:mn>mml:mtexts</mml:mtext>mml:mn5</mml:mn>mml:mtextd</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn3</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextD</mml:mtext>mml:mtextJ</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo]</mml:mo></mml:mrow></mml:math>, 1.151 eV above the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mrowmml:mn6</mml:mn>mml:mtexts</mml:mtext>mml:mmultiscriptsmml:mrowmml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:mmultiscriptsmml:mtextS</mml:mtext><mml:mprescripts /><mml:none />mml:mn1</mml:mn></mml:mmultiscripts>mml:msub<mml:mtext />mml:mn0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mprescripts /><mml:none />mml:mn2</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> ground state, is investigated in the presence of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:msubmml:mtextCH</mml:mtext>mml:mn3</mml:mn></mml:msub></mml:math>Cl at elevated temperature (900 K) following the initial pulsed dye-laser excitation of atomic barium via the allowed transition at <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mrowmml:mtextλ</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn553.5</mml:mn>mml:mtextnm</mml:mtext>mml:mrowmml:mo{</mml:mo>mml:mrowmml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo[</mml:mo>mml:mrowmml:mtexts</mml:mtext>mml:mn6</mml:mn>mml:mn6</mml:mn>mml:mtextp</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn1</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextP</mml:mtext>mml:mn1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo]</mml:mo></mml:mrow>mml:mo←</mml:mo>mml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo[</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mrowmml:mn6</mml:mn>mml:mtexts</mml:mtext></mml:mrow>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn1</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextS</mml:mtext>mml:mn0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math> in excess helium buffer gas. The optically mestastable <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn3</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextD</mml:mtext>mml:mtextJ</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math> is then subsequently generated in the ‘long-time domain’ by a combination of radiative and collisional processes and may then be monitored b, the spectroscopic marker atomic emission transition at ,<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextλ</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn791.1</mml:mn>mml:mtextnm</mml:mtext>mml:mrowmml:mo{</mml:mo>mml:mrowmml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo[</mml:mo>mml:mrowmml:mn6</mml:mn>mml:mtexts</mml:mtext>mml:mn6</mml:mn>mml:mtextp</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn3</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextP</mml:mtext>mml:mn1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo]</mml:mo></mml:mrow>mml:mo→</mml:mo>mml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo[</mml:mo>mml:mrowmml:mn6</mml:mn>mml:msupmml:mtexts</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn1</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextS</mml:mtext>mml:mn0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo}</mml:mo></mml:mrow></mml:math> described previously. Following the collision of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mrowmml:mo{</mml:mo>mml:mrowmml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo[</mml:mo>mml:mrowmml:mtext6s6d</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn3</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextD</mml:mtext>mml:mn1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>mml:mo}</mml:mo></mml:mrow></mml:math> with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:msubmml:mtextCH</mml:mtext>mml:mn3</mml:mn></mml:msub></mml:math>Cl, the following molecular chemiluminescence transitions of BaCl are also monitored as a function of time: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextA</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mo∏</mml:mo>mml:mrowmml:mn1</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>mml:mo→</mml:mo>mml:msupmml:mtextX</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup>mml:mo,</mml:mo>mml:mtextλ</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn966</mml:mn>mml:mtextnm</mml:mtext>mml:mo,</mml:mo>mml:mo△</mml:mo>mml:mtextv</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn0</mml:mn></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math> , <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextA</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mo∏</mml:mo>mml:mrowmml:mn3</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>mml:mo→</mml:mo>mml:msupmml:mtextX</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup>mml:mo,</mml:mo>mml:mtextλ</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn910</mml:mn>mml:mtextnm</mml:mtext>mml:mo,</mml:mo>mml:mo△</mml:mo>mml:mtextv</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn0</mml:mn></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextB</mml:mtext>mml:mtext2</mml:mtext></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup>mml:mo→</mml:mo>mml:msupmml:mtextX</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup>mml:mo,</mml:mo>mml:mtextλ</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn843</mml:mn>mml:mtextnm</mml:mtext>mml:mo,</mml:mo>mml:mo△</mml:mo>mml:mtextv</mml:mtext>mml:mo=</mml:mo>mml:mn0</mml:mn></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>, the atomic and molecular profiles all demonstrating exponential decays characterised by decay coefficients which are equal in given reactant mixtures. It may thus be readily seen from the kinetic analysis that the three molecule states, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextA</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mo∏</mml:mo>mml:mrowmml:mn1</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn>mml:mo,</mml:mo>mml:mn3</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>mml:mo,</mml:mo>mml:msupmml:mtextB</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>, are generated directly on collision of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBa</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msup<mml:mtext />mml:mn3</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mtextD</mml:mtext>mml:mtextJ</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math> with <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:msubmml:mtextCH</mml:mtext>mml:mn3</mml:mn></mml:msub></mml:math>Cl via exothermic reactions. A detailed kinetic analysis employing both the integrated intensities of the atomic emission and these long wavelength molecular emissions, coupled with optical sensitivity calibrations, yields branching ratios in the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextA</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mo∏</mml:mo>mml:mrowmml:mn1</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn>mml:mo,</mml:mo>mml:mn3</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>mml:mo,</mml:mo>mml:msupmml:mtextB</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow></mml:math> states. These are found to be as follows: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML">mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextA</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mo∏</mml:mo>mml:mrowmml:mn1</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow>mml:mn4</mml:mn>mml:mo,</mml:mo>mml:mn68</mml:mn>mml:mi%</mml:mi>mml:mo,</mml:mo>mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextA</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msubmml:mo∏</mml:mo>mml:mrowmml:mn3</mml:mn>mml:mo/</mml:mo>mml:mn2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow>mml:mn1.29</mml:mn>mml:mi%</mml:mi>mml:mo,</mml:mo>mml:mtextBaCl</mml:mtext>mml:mrowmml:mo(</mml:mo>mml:mrowmml:msupmml:mtextB</mml:mtext>mml:mn2</mml:mn></mml:msup>mml:msupmml:mo∑</mml:mo>mml:mo+</mml:mo></mml:msup></mml:mrow>mml:mo)</mml:mo></mml:mrow>mml:mn0.24</mml:mn>mml:mi%</mml:mi></mml:math> The logarithmic variation of these branching ratios with the energies of the states is essentially Boltzmann in character, with an effective temperature close to the ambient temperature of the measurements. This is consistent with the absence of propensity in the yields of these excited molecular states on collision, reflecting the role of late barriers in the potential surfaces involved.</jats:p>

Description

Keywords

31 Biological Sciences, 3102 Bioinformatics and Computational Biology, 40 Engineering, Rare Diseases

Is Part Of

Publisher

Hindawi Limited