Vol. 35, issue 07, article # 1

Abstract:

Dunham coefficients Y_mj of the H³⁶Cl molecule are calculated using previously determined mass-independent spectroscopic parameters U_mj, Δ_mj^A and Δ_mj^B. Pure rotational and vibration-rotation transitions of the (1–0), (2–0) and (3–0) bands are presented up to J_max = 25 for the first time. The comparisons of calculated line positions to observed ones for the fundamental and first overtone bands are given. The RKR potential of the H³⁶Cl molecule is retrieved.

Keywords:

hydrogen chloride molecule, radioactive isotopologue, vibrational-rotational spectrum, Dunham parameters, RKR potential

References:

1. Kobayashi K., Enokida T., Iio D., Yamada Y., Hara M., Hatano Y. Near-infrared spectroscopy of tritiated water // Fusion Sci. Technol. 2011. V. 60, N 3. P. 941–943. DOI: 10.13182/FST11-A12570.
2. Down M.J., Tennyson J., Hara M., Hatano Y., Kobayashi K. Analysis of a tritium enhanced water spectrum between 7200 and 7245 cm^-1 using new variational calculations // J. Mol. Spectrosc. 2013. V. 289. P. 35–40. DOI: 10.1016/j.jms.2013.05.016.
3. Bray C., Pailloux A., Plumeri S. Triated water detection in the 2.17 mm spectral region by cavity ring down spectroscopy // Nuclear Instrum. Methods Phys. Res. A. 2015. V. 789. P. 43–49. DOI: 10.1016/j.nima.2015.03.064.
4. Reinking J., Schlösser M., Hase F., Orphal J. First high-resolution spectrum and line-by-line analysis of the 2n₂ band of HTO around 3.8 microns // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 230. P. 61–64. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.03.017.
5. Reinking J., Hermann V., Müller J., Schlösser M., Hase F., Orphal J. The fundamental n₃ band of DTO and the 2n₁ overtone band of HTO from the analysis of a high-resolution spectrum of tritiated water vapour // J. Mol. Spectrosc. 2020. V. 370. P. 111295. DOI: 10.1016/j.jms.2020.111295.
6. Hermann V., Kamrad M., Reinking J., Schlösser M., Hase F., Orphal J. Analysis of the n₁ + n₂, n₂ + n₃, n₁ + n₃ and 2n₂ + n₃ bands of HT¹⁶O // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2021. V. 276. P. 107881. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107881.
7. Li G., Gordon I.E., Rothman L.S., Tan Y., Hu S.-M., Kassi S., Campargue A., Medvedev E.S. Rovibrational line lists for nine isotopologues of the CO molecule in the X¹S⁺ ground electronic state // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2015. V. 216. DOI: 10.1088/0067-0049/216/1/15.
8. Perevalov V.I., Karlovets E.V. Line intensities of the radioactive isotopologues of carbon monoxide // J. Mol. Spectrosc. 2019. V. 364. P. 111184. DOI: 10.1016/j.jms.2019.111184.
9. Nielsen A.H., Lagemann R.T. The infrared spectrum and molecular constants of ¹⁴CO₂ // J. Chem. Phys. 1954. V. 22, N 1. P. 36–39. DOI: 10.1063/1.1739851.
10. Wahlen M., Eng R.S., Nill K.W. Tunable diode laser spectroscopy of ¹⁴CO₂: Absorption coefficients and analytical applications // Appl. Opt. 1977. V. 16, N 9. P. 2350–2352. DOI: 10.1364/AO.16.002350.
11. Eng R.S., Nill K.W., Wahlen M. Tunable diode laser spectroscopic determination of n₃ band center of ¹⁴CO₂ at 4.5 mm // Appl. Opt. 1977. V. 16, N 12. P. 3072–3074. DOI: 10.1364/AO.16.003072.
12. Sams R.L., De Voe J.R. Diode laser measurement of the n₃ band of ¹⁴CO₂ // J. Mol. Spectrosc. 1988. V. 128, N 1. P. 296–298. DOI: 10.1016/0022-2852(88)90226-3.
13. Dobos S., Winnewisser G., Kling F., Mink J. Improved spectroscopic constants for ¹⁴C¹⁶O₂ obtained from the n₃ band // Z. Naturforsch. 1989. V. 44a, N 7. P. 633–639. DOI: 10.1515/zna-1989-0705.
14. Galli I., Pastor P.C., Di Lonardo G., Fusina L., Giusfredi G., Mazzotti D., Tamassia F., De Natale P. The n₃ band of ¹⁴C¹⁶O₂ molecule measured by optical-frequency-comb-assisted cavity ring-down spectroscopy // Mol. Phys. 2011. V. 109, N 17–18. P. 2267–2272. DOI: 10.1080/00268976.2011.614284.
15. Siddoway J.C. Calculated and observed laser transitions using ¹⁴C¹⁶O₂ // J. Appl. Phys. 1968. V. 39, N 10. P. 4854–4855. DOI: 10.1063/1.1655857.
16. Freed C., Bradley L.C., O'Donnell R.G. Absolute frequencies of lasing transitions in seven CO₂ isotopic species // IEEE J. Quant. Electron. 1980. V. QE-16, N 11. P. 1195–1206. DOI: 10.1109/JQE.1980.1070392.
17. Bradley L.C., Soohoo K.L., Freed C. Absolute frequencies of lasing transitions in nine CO₂ isotopic species // IEEE J. Quant. Electron. 1986. V. QE-22, N 2. P. 234–267. DOI: 10.1109/JQE.1986.1072967.
18. Breier A.A., Waßmuth B., Büchling T., Fuchs G.W., Gauss J., Giesen T.F. A mass-independent expanded Dunham analysis of aluminium monoxide and aluminium monosulfide // J. Mol. Spectrsoc. 2018. V. 350. P. 43–50. DOI: 10.1016/j.jms.2018.06.001.
19. Simpson W.R., Brown S.S., Saiz-Lopez A., Thornton J.A., von Glasow R. Tropospheric halogen chemistry: Sources, cycling, and impacts // Chem. Rev. 2015. V. 115, N 10. P. 4035–4062. DOI: 10.1021/cr5006638.
20. Butz A., Dinger A.S., Bobrowski N., Kostinek J., Fieber L., Fischerkeller C., Giuffrida G.B., Hase F., Klappenbach F., Kuhn J., Lübcke P., Tirpitz L., Tu Q. Remote sensing of volcanic CO₂, HF, HCl, SO₂, and BrO in the downwind plume of Mt. Etna // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10, N 1. P. 1–14. DOI: 10.5194/amt-10-1-2017.
21. Korablev O., Olsen K.S., Trokhimovskiy A., Lefèvre F., Montmessin F., Fedorova A.A., Toplis M.J., Alday J., Belyaev D.A., Patrakeev A., Ignatiev N.I., Shakun A.V., Grigoriev A.V., Baggio L., Abdenour I., Lacombe G., Ivanov Y.S., Aoki S., Thomas I.R., Daerben F., Ristic B., Erwin J.T., Patel M., Bellucci G., Lopez-Moreno J.-J., Vandaele A.C. Transient HCl in the atmosphere of Mars // Sci. Adv. 2021. V. 7, N 7. DOI: 10.1126/sciadv.abe4386.
22. Yung Y.L., Demore W.B. Photochemistry of the stratosphere of Venus: Implications for atmospheric evolution // Icarus. 1982. V. 51, N 2. P. 199–247. DOI: 10.1016/0019-1035(82)90080-X.
23. Blake G.A., Anicich V.G., Huntress, Jr. W.T. Chemistry of chlorine in dense interstellar clouds // Astrophys. J. 1986. V. 300, N 2. P. 415–419. DOI: 10.1086/163815.
24. Huggle D., Blinov A., Stan-Sion C., Korschinek G., Scheffel C., Massonet S., Zerle L., Beer J., Parrat Y., Gaeggeler H., Hajdas W., Nolte E. Production of cosmogenic ³⁶Cl on atmospheric argon // Platen. Space Sci. 1996. V. 44, N 2. P. 147–151. DOI: 10.1016/0032-0633(95)00085-2.
25. Velichko T.I., Mihajlenko S.N. Analiz chastot kolebatel'no-vrashchatel'nyh perekhodov molekuly HCl i ee potentsialy RKR v osnovnom elektronnom sostoyanii // Optika i spektroskopiya. 2018. V. 125, iss. 8. P. 156–164. DOI: 10.21883/OS.2018.08.46353.92-18.
26. Larnimaa S., Vainio M., Ulvila V. Infrared spectroscopy of radioactive hydrogen chloride H³⁶Cl // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107984. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107984.
27. Coxon J.A., Hajigeorgiou Ph.G. Improved direct potential fit analyses for the ground electronic states of the hydrogen halides: HF/DF/TF, HCl/DCl/TCl, HBr/DBr/TBr and HI/DI/TI // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 151. P. 133–154. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2014.08.028.
28. Coxon J.A., Hajigeorgiou Ph.G. The Radial Hamiltonians for the X¹S⁺ and B¹S⁺ states of HCl // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 203, N 1. P. 49–64. DOI: 10.1006/jmsp.2000.8155.
29. Martin J.D.D., Hepburn J.W. Determination of bond dissociation energies by threshold ion-pair production spectroscopy: An improved D₀(HCl) // J. Chem. Phys. 1998. V. 109, N 19. P. 8139–8142. https://doi.org/10.1063/1.477476.
30. Drouin B.J., Gupta H. Rotational spectra of vibrationally excited HCl // Int. Symp. Mol. Spectrosc. 67th Meeting. Columbus. USA. 2012. Paper RF03.
31. Jones L.H., Robinson E.S. Infrared spectra and molecular constants of gaseous tritium bromide and tritium chloride // J. Chem. Phys. 1956. V. 24, N 6. P. 1246–1249. DOI: 10.1063/1.1742749.
32. Coxon J.A., Roychowdhury U. Rotational analysis of the B¹S⁺ - X¹S⁺ system of H³⁵Cl // Can. J. Phys. 1985. V. 63, N 12. P. 1485–1497. DOI: 10.1139/P85-249.
33. Coxon J.A., Hajigeorgiou P.G., Huber K.P. Rotational analysis of the B¹S⁺ - X¹S⁺ emission bands of D³⁵Cl // J. Mol. Spectrosc. 1988. V. 131, N 2. P. 288–300. DOI:10.1016/0022-2852(88)90240-8.
34. Velichko T.I., Mihajlenko S.N. Izotopicheski invariantnye parametry Danhema i potentsial'naya funktsiya molekuly HCl // Opt. i spektroskop. 2002. V. 92, iss. 6. P. 944–949.
35. Rydberg R. Graphische darstellung einiger bandenspektroskopischer ergebnisse // Zeitschrift für Physik. 1932. V. 73, N 5–6. P. 376–385. DOI: 10.1007/BF01341146.
36. Klein O. Zur berechnung von potentialkurven für zweiatomige moleküle mit hilfe von spektraltermen // Zeitschrift für Physik. 1932. V. 76, N 3–4. P. 226–235. DOI: 10.1007/BF01341814.
37. Rees A.L.G. The calculation of potential-energy curves from band-spectroscopic data // Proc. Phys. Soc. 1947. V. 59, N 6. P. 998–1008. DOI: 10.1088/0959-5309/59/6/310.
38. Pine A.S., Looney J.P. N₂ and air broadening in the fundamental bands of HF and HCl // J. Mol. Spectrosc. 1987. V. 122, N 1. P. 41–55. DOI: 10.1016/0022-2852(87)90217-7.
39. Asfin R.E., Domanskaya A.V., Maul C. Broadening and shifting coefficients of rotation-vibrational lines in the fundamental and first overtone bands of HCl and HBr induced by oxygen and air // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 296–303. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2013.07.014.
40. Dunham J.L. The energy levels of a rotating vibrator // Phys. Rev. 1932. V. 41, N 6. P. 721–731. DOI: 10.1103/physrev.41.721.
41. Watson J.K.G. The isotope dependence of diatomic Dunham coefficients // J. Mol. Spectrosc. 1980. V. 80, N 3. P. 411–421. DOI: 10.1016/0022-2852(80)90152-6.
42. Audi G., Wapstra A.H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references // Nuclear Phys. A. 2003. V. 729, N 3–4. P. 337–676. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
43. Gordon I.E., Rothman L.S., Hargreaves R.J., Hashemi R., Karlovets E.V., Skinner F.M., Conway E.K., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y., Wcisło P., Finenko A.A., Nelson K., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Coustenis A., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Mlaver E.J., Nikitin A.V., Perevalov V.I., Rotger M., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev Vl.G., Adkins E.M., Baker A., Barbe A., Canè E., Császár A.G., Egorov O., Fleisher A.J., Fleurbaey H., Foltynowicz A., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Horneman V.-M., Huang X., Karman T., Karns J., Kassi S., Kleiner I., Kofman V., Kwabia-Tchana F., Lee T.J., Long D.A., Lukashevskaya A.A., Lyulin O.M., Makhnev V.Yu., Matt W., Massie S.T., Melosso M., Mikhailenko S.N., Mondelain D., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Perrin A., Polyansky O.L., Raddaoui E., Raston P.L., Reed Z.D., Rey M., Richard C., Tόbiás R., Sadiek I., Schwenke D.W., Starikova E., Sung K., Tamassia F., Tashkun S.A., Vander Auwera J., Vasilenko I.A., Vigasin A.A., Villanueva G.L., Vispoel B., Wagner G., Yachmenev A., Yurchenko S.N. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. 107949. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2021.107949.