Ab initio calculations, of the ground and low-lying electronic states of O4 along the minimum energy paths (MEP) for the reactions O2(X 3Σg)+O2(X 3Σg)→O4(X 1A1) and O2(X 3Σg)+O2(X 3Σg)→O3(X 1A1)+O(3P) have been performed. Our CASSCF(16,12)+CASMP2 calculations using the 5s4p3d2 f ANO basis set provide a solid basis to establish the stability of the O4 chemically bound molecule. Surface crossings between singlet and triplet states have been found and further characterized by evaluating their spin–orbit coupling matrix elements. Our calculations show that for the ozone formation reaction there should be spin–orbit coupling transitions allowing vibrational to electronic energy transfer around the saddle point region. The formation of vibrationally excited O2(a 1Δg,v) is predicted to contribute to the dark channel reported in experiments.

1.
X.
Yang
and
A. M.
Wodtke
,
Int. Rev. Phys. Chem.
12
,
123
(
1993
).
2.
C. A.
Rogaski
,
J. M.
Price
,
J. A.
Mack
, and
A. M.
Wodtke
,
Geophys. Res. Lett.
20
,
2885
(
1993
).
3.
R. L.
Miller
,
A. G.
Suits
,
P. L.
Houston
,
R.
Toumi
,
J. A.
Mack
, and
A. M.
Wodtke
,
Science
265
,
1831
(
1994
).
4.
C. A.
Rogaski
,
J. A.
Mack
, and
A. M.
Wodtke
,
Faraday Discuss.
100
,
229
(
1995
).
5.
D.
Stranges
,
X. M.
Yang
,
J. D.
Chesko
, and
A. G.
Suits
,
J. Chem. Phys.
102
,
6067
(
1995
).
6.
P. J.
Crutzen
,
J. U.
Grooß
,
C.
Brühl
,
R.
Müller
, and
J. M.
Russell
III
,
Science
268
,
705
(
1995
).
7.
R.
Toumi
,
P. L.
Houston
, and
A. M.
Wodtke
,
J. Chem. Phys.
104
,
775
(
1996
).
8.
J. M.
Price
,
J. A.
Mack
,
C. A.
Rogaski
, and
A. M.
Wodtke
,
Chem. Phys.
175
,
83
(
1993
).
9.
M. E.
Summers
,
R. R.
Conway
,
D. E.
Siskind
,
M. H.
Stevens
,
D.
Offermann
,
M.
Riese
,
P.
Preusse
,
D. F.
Strobel
, and
J. M.
Russell
III
,
Science
277
,
1967
(
1997
).
10.
R.
Hernández
,
R.
Toumi
, and
D. C.
Clary
,
J. Chem. Phys.
102
,
9544
(
1995
).
11.
N.
Balakrishnan
and
G. D.
Billing
,
Chem. Phys. Lett.
242
,
68
(
1995
).
12.
A. J. C.
Varandas
and
W.
Wang
,
Chem. Phys.
215
,
167
(
1997
).
13.
R.
Hernández-Lamoneda
,
M. I.
Hernández
,
E.
Carmona-Novillo
,
J.
CamposMartı́nez
,
J.
Echave
, and
D. C.
Clary
,
Chem. Phys. Lett.
276
,
152
(
1997
).
14.
J.
Campos-Martı́nez
,
E.
Carmona-Novillo
,
J.
Echave
,
M. I.
Hernández
,
R.
Hernández-Lamoneda
, and
J.
Palma
,
Chem. Phys. Lett.
289
,
150
(
1998
).
15.
D. M.
Lauvergnat
and
D. C.
Clary
,
J. Chem. Phys.
108
,
3566
(
1998
).
16.
N.
Balakrishnan
,
A.
Dalgarno
, and
G. D.
Billing
,
Chem. Phys. Lett.
288
,
657
(
1998
).
17.
R. T.
Jongma
,
S.
Shi
, and
A. M.
Wodtke
,
J. Chem. Phys.
111
,
2588
(
1999
).
18.
R.
Hernández-Lamoneda
and
A.
Ramı́rez-Solı́s
,
Chem. Phys. Lett.
321
,
191
(
2000
).
19.
T. G.
Slanger
and
P. C.
Cosby
,
J. Phys. Chem.
92
,
267
(
1988
).
20.
B. R.
Lewis
,
S. T.
Gibson
,
T. G.
Slanger
, and
D. L.
Huestis
,
J. Chem. Phys.
110
,
11129
(
1999
).
21.
B. F.
Minaev
and
H.
Ågren
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans.
93
,
2231
(
1997
).
22.
K. M.
Dunn
,
G. E.
Scuseria
, and
H. F.
Schaefer
,
J. Chem. Phys.
92
,
6077
(
1990
).
23.
E. T.
Seidl
and
H. F.
Schaefer
,
J. Chem. Phys.
96
,
1176
(
1992
).
24.
D. S.
Peterka
,
M.
Ahmed
,
A. G.
Suits
,
K. J.
Wilson
,
A.
Korkin
,
M.
Nooijen
, and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
110
,
6095
(
1999
).
25.
M. W.
Schmidt
,
K. K.
Baldridge
,
J. A.
Boatz
,
S. T.
Elbert
,
M. S.
Gordon
,
J.
Jensen
,
S.
Koseki
,
N.
Matsunaga
,
K. A.
Nguyen
,
S.
Su
,
T. L.
Windus
,
M.
Dupuis
, and
J. A.
Montgomery
,
J. Comput. Chem.
14
,
1347
(
1993
).
26.
P.-O.
Widmark
,
P.-A.
Malmqvist
, and
B. O.
Roos
,
Theor. Chim. Acta
77
,
291
(
1990
).
27.
K.
Andersson
,
P.-A.
Malmqvist
,
B. O.
Roos
,
A. J.
Sadlej
, and
K.
Wolinski
,
J. Phys. Chem.
94
,
5483
(
1990
).
28.
K.
Andersson
,
P.-A.
Malmqvist
, and
B. O.
Roos
,
J. Chem. Phys.
96
,
1218
(
1992
).
29.
MOLCAS, Version 4, K. Andersson, M. R. A. Blomberg, M. P. Fülscher, G. Karlström, R. Lindh, P.-A. Malmqvist, P. Neogrády, J. Olsen, B. O. Roos, A. J. Sadlej, M. Schütz, L. Seijo, L. Serrano-Andrés, P. E. M. Siegbahn, and P.-O. Widmark, Lund University, Sweden, 1997.
30.
S.
Koseki
,
M. S.
Gordon
,
M. W.
Schmidt
, and
N.
Matsunaga
,
J. Phys. Chem.
99
,
12764
(
1995
).
31.
S. R.
Langhoff
and
E. R.
Davidson
,
Int. J. Quantum Chem.
8
,
61
(
1974
).
32.
R. J.
Gdanitz
and
R.
Ahlrichs
,
Chem. Phys. Lett.
143
,
413
(
1988
).
33.
V.
Adamantides
,
D.
Neisius
, and
G.
Verhaegen
,
Chem. Phys.
48
,
215
(
1980
).
34.
K.
Raghavachari
,
G. W.
Trucks
,
J. A.
Pople
, and
M.
Head-Gordon
,
Chem. Phys. Lett.
157
,
479
(
1989
).
35.
A. J. C. Varandas and A. A. C. C. Pais, in Theoretical and Computational Models for Organic Chemistry, edited by S. J. Formosinho, I. G. Czismadia, and L. C. Arnaut, NATO ASI Ser. C, Vol. 339 (Kluwer, Dordrecht, 1991).
36.
C. A.
Long
and
G. E.
Ewing
,
J. Chem. Phys.
58
,
4824
(
1973
).
37.
J.
Goodman
and
L. E.
Brus
,
J. Chem. Phys.
67
,
4398
(
1977
).
38.
A.
van der Avoird
and
P. E. S.
Wormer
,
J. Chem. Phys.
81
,
1929
(
1984
).
39.
B.
Bussery
and
P. E. S.
Wormer
,
J. Chem. Phys.
99
,
1230
(
1993
).
40.
R. T.
Jongma
and
A. M.
Wodtke
,
J. Chem. Phys.
111
,
10957
(
1999
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.