OCSCl的同分異構物：t-OCSCl 和 OC（Cl）S
在固態p-H₂間質中的紅外吸收光譜

 羅文瑞

慈濟技術學院通識教育中心 

摘　要 

用輸出波長308奈米（308nm）的氯化氙（XeCl）準分子雷射照射含有氯（Cl₂）和羰基硫（OCS）的固態p-H₂間質後，位於1774.2（C=O伸縮振動），819.5（C-S伸縮振動）和 510.4 cm^-1（OCS彎曲振動）處產生新的紅外吸收譜線屬於OC（Cl）S，然而位於1789.6（C=O伸縮振動）和547.6 cm^-1（C-S伸縮振動）處的新紅外吸收譜線屬於t-OCSCl。這些指派是根據同位素 ¹³C-實驗與OCSCl各同分異構物的譜線位置、紅外吸收強度、¹³C/¹²C同位素比率理論計算結果。以密度泛函理論[density functional theory（B3LYP/aug-cc-pVTZ）]預測OCSCl四種可能的同分異構物（isomer）：ClOCS、OCSCl、t-OCSCl與OC（Cl）S。根據理論計算的結果，OCSCl是最穩定的同分異構物。OCSCl 為具有鍵長1.15 Å（C-O）、1.58 Å（C-S）、1.63Å（Cl-S）與鍵角ÐClSC @ 98.8°的平面結構。但 ClOCS、t-OCSCl 和 OC（Cl）S 的位能分別比OCSCl高26.6, 80.0, 21.3 kJ mol^-1。 同分異構物t-OCSCl 具有鍵長 1.17 Å（C-O）, 1.79 Å（C-S）, 2.06 Å（Cl-S）和鍵角 ÐClSC=99.2°，具有最高的位能比OCSCl高80 kJ mol^-1。t-OCSCl 和 OC（Cl）S主要經由Cl與羰基硫（OCS）在p-H₂間質中反應形成。本研究利用紅外偵測t-OCSCl 和 OC（Cl）S提供未來Cl與羰基硫（OCS）在大氣中反應研究的光譜資料。

 關鍵字：羰基硫, 密度泛函理論, OCS, OCSCl

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Isomers of OCSCl: IR absorption spectra of t-OCSCl and OC（Cl）S in solid p-H₂

Wen-jui Lo

  General Education Center Tzu Chi College of Technology

ABSTRACT  

We irradiated matrix samples of Cl₂/OCS/p-H₂ with an XeCl excimer laser at 308 nm and observed new IR absorption lines at 1774.2（C=O stretching, n₁）, 819.5（C-S stretching ,n₂）and 510.4 cm^-1（OCS bending, n₄）are attributed to OC（Cl）S, whereas lines at 1789.6（C=O stretching, n₁）and 547.6 cm^-1（C-S stretching, n₂）to t-OCSCl. The assignments were derived based on observed ¹³C-isotopic shifts and theoretical predictions of line positions, infrared intensities, and ¹³C/¹²C isotopic ratios for possible isomers of OCSCl. These calculations using density functional theory（B3LYP/aug-cc-pVTZ）predict four stable isomers of OCSCl: ClOCS , OCSCl, t-OCSCl, and OC（Cl）S. The most stable species is OCSCl with bond lengths of 1.15 Å（C-O）, 1.58 Å（C-S）, 2.63 Å（Cl-S）and ÐClSC=98.8°, but ClOCS , t-OCSCl, and OC（Cl）S have energies greater by 26.6, 80.0, 21.3 kJ mol^-1, respectively. The isomer t-OCSCl with bond lengths of 1.17 Å（C-O）, 1.79 Å（C-S）, 2.06 Å（Cl-S）and ÐClSC=99.2°, lying 80 kJ mol^-1 above OCSCl, is the highest in energy. The products OC（Cl）S and t-OCSCl were formed mainly via reaction of Cl and OCS in the p-H₂ matrix. This work provides spectral information for future investigations of atmospheric reaction of Cl + OCS using IR detection of OC（Cl）S or OCSCl.

 Keywords: carbonyl sulfide, density functional theory, OCS, OCSCl

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