两分子系统的势能
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两分子系统的势能
在物理学中,两个或多个分子系统之间的相互作用通常由势能描述。
势能是空间位
置或粒子之间相互作用的函数,在物理学中用于描述物质的性质和运动。
下面将介绍两分
子系统的势能。
两分子系统的相互作用势能可以用一个简单的模型来描述。
假设共有两个分子,每个
分子可以视为一组粒子,每个粒子有一定的质量和电荷。
其他的内部属性比如结构和化学
键可以被简化为两个点状的质点。
由于相互作用中所有的质点都不是相互独立的,因此必
须考虑到所有质点之间的相互作用。
当两个分子相互作用时,它们之间的相互作用势能可以写成以下形式:
V(r12)=Vrep(r12)+ VAT(r12)+ Vdisp(r12)
其中r12是分子1和分子2之间的距离。
Vrep(r12)是分子之间的排斥相互作用势能,有时也称为硬核势能。
这是由于两个分子之间存在的正电子云的重叠引起的,这种
重叠会导致相互作用能够阻止两个分子进一步接近。
VAT(r12)是分子之间的相吸引相互作用势能,也称为范德华势能,一般指分子之间的天然静电相互作用。
Vdisp(r12)是分
子之间的吸引相互作用势能,也称为色散相互作用。
它可以在分子的极化作用下发挥作用,物理上讲,这种相互作用可以理解为由于分子内部电荷的不均匀而导致的。
在两个分子相互作用时,Vrep(r12)将导致分子之间的排斥力,该力阻止它们进一步靠近彼此。
相反,VAT(r12)和Vdisp(r12)将导致分子之间的相互吸引和吸引力,并使两个分子之间更加稳定。
在这个基础上,我们可以断言,Vrep(r12)与原子大小的相关性相当明显。
例如,如果两个非极性遗传物质相互作用,则Vdisp(r12)将起主导作用。
相似地,如果两个离子之间会发生离子交换,VAT(r12)则将发挥主要作用。
在总结中,我们可以看到,势能是描述两分子系统相互作用的一个主要方式。
对于两
种分子之间的相互作用,Vrep(r12)用于描述分子之间的硬核相互作用,VAT(r12)用于描述范德华相互作用,而Vdisp(r12)用于描述分子之间的色散相互作用。
这些势能对于确定分子之间的相互作用和系统的稳定性至关重要。