Lennard-Jonesov potencial

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje

Lennard-Jonesov potenciál [lénard-džóunsov ~] je potencial, ki fenomenološko opisuje silo med atomi ali molekulami. Lennard-Jonesov potencial ima dva člena: privlačnega, ki pada s šesto potenco razdalje med atomoma in opisuje van der Waalsovo silo, ter odbojnega, ki pada z dvanajsto potenco razdalje med atomoma in opisuje medsebojni odboj atomov, ki se, kadar sta tako blizu skupaj, da se njuni elektronski ovojnici delno prekrivata, zaradi Paulijevega izključitvenega načela odbijata:

V(r) = 4\varepsilon \left[ \left(\frac{\sigma}{r}\right)^{12} - \left(\frac{\sigma}{r}\right)^{6} \right]

Pozitivna parametra ε in σ sta fenomenološka parametra Lennard-Jonesovega potenciala; prvi približno opisuje »globino« potencialne jame, drugi pa radij atomov, če bi jih ponazorili s trdimi kroglicami. Njuni vrednosti za vodo sta σ = 0,316 nm in ε = 0,650 kJ/mol.

Krajevna odvisnost r-6 v odbojnem delu je izbrana povsem praktično zaradi lažjega računanja; fizikalno bi bila ustreznejša eksponentna odvisnost. Lennard-Jonesov potencial razmeroma dobro opisuje razmere v snoveh, v katerih prevladujejo van der Waalsove sile, npr. v utekočinjenih žlahtnih plinih. V drugih snoveh so ustreznejši drugi opisi, npr. Stockmayerjev potencial.

Lennard-Jonesov potencial ima minimum pri razdalji

r = 2^{1/6}\sigma

Ta razdalja je znana tudi kot van der Waalsov polmer atoma.

Potencial nosi ime po angleškem matematiku Johnu Edwardu Lennard-Jonesu, ki je to obliko medmolekulske sile predlagal leta 1925.