Lennard-Jones potențial , care este mai precis o energie potențială , descrie interacțiunea dintre doi atomi într - un gaz monoatomic de gaz rar tip . Deși se folosește doar distanța dintre doi centri, este folosit și pentru interacțiunea moleculelor. Poate fi apoi interpretat ca un potențial mediu. Expresia sa în funcție de distanța r dintre cei doi atomi este:
Potențialul dispare pentru r = d și are un minim înrd2 = 1/6 ≈ 1.12246 ... .
Termenul către a 6-a putere, un termen dominant atractiv la distanță mare, se numește interacțiunea Van der Waals . Pe de altă parte, exponentul 12 al termenului respingător, dominant la distanță mică, este empiric : este vorba de contabilizarea într-un mod ad-hoc a repulsiei Pauli între electroni, care împiedică interpenetrarea reciprocă a norilor electronici a doi atomi.
Unele valori ( k este constanta lui Boltzmann ):
Specii chimice | d (nm) | E 0 / k (K) |
---|---|---|
Argon | 0,3405 | 119,8 |
Krypton | 0,360 | 171 |
Neon | 0,278 | 34,9 |
Oxigen | 0,346 | 118 |
Dioxid de carbon | 0,4486 | 189 |
Când nu cunoaștem caracteristicile potențialului unei interacțiuni eterogene între atomii i și j , folosim următoarele legi empirice:
Acest potențial a fost utilizat pe scară largă folosind următoarea procedură pentru gaze:
Măsurare (în general vâscozitatea) → Calcularea parametrilor legii → utilizați pentru a calcula ceilalți coeficienți de transfer (coeficienți de difuzie, conductivitate).Astăzi folosim mai degrabă potențialul SSH (Schwartz, Slawsky, Herzfeld), mai precis, reajustat de felii în comparație cu experimentele de spectroscopie.
Problema Lennard-Jones cu N atomi (cunoscută și sub denumirea de problema cluster LJ în literatura engleză) constă în găsirea configurației spațiale a unei molecule cu N atomi minimizând energia potențială totală a moleculei. Această configurație este, în principiu, cea pe care molecula o va lua fizic, deoarece este cea mai stabilă. Această problemă are aplicații practice în multe domenii (chimie, biologie) și se reduce la o problemă de minimizare neliniară cu 3 N variabile. Aceste probleme au fost tratate până la N = 1000 folosind algoritmi stochastici (recoacere simulată, algoritmi genetici), dar dovada optimității soluțiilor este extrem de dificil de stabilit, înregistrarea actuală fiind N = 5 .