この実験について
分子中心を引き離し、双極子を回転させながら、ペアのエネルギーと動径方向の力を測定します。ペアポテンシャルをバルクの沸騰シミュレーションとして扱うことなく、分散力、双極子の配向、方向性を持つ水素結合の模式図を比較します。
学習目標
- 短距離の斥力と、より長距離に及ぶ引力を区別します。
- 双極子の配向によって相互作用の符号がどう変わるかを説明します。
- 水素結合の方向性を、独立した通常沸点の参照値と比較します。
使い方
- 1無極性の参照例を使い、レナード＝ジョーンズポテンシャルのエネルギー最小値を見つけてください。
- 2HClを選び、双極子が頭尾に並ぶ場合と横並びの場合を比較してください。
- 3水の模式図を選び、方向性のある引力から離れるように分子を回転させてください。
- 4モデルの相互作用の強さを変え、別途表示された参照沸点が変わらないことを確認してください。
モデル
前提条件
- 中心間距離に基づく複合相互作用は、実際の液体に対して検証済みの力場ではありません。双極子近似は、分子間距離が小さい場合には不正確になります。
- 方向性のあるポテンシャル井戸は水素結合の配向を模式的に示したものであり、電子論に基づく水素結合計算ではありません。角度はトルクによって変化するのではなく、あらかじめ設定されています。
- 標準沸点は、1気圧における独立した近似的なNIST参照値です。変更されたペアパラメーターから再計算されるものではありません。
授業で試してみましょう
- Q1同じ強さの双極子が、ある配向では引き合い、別の配向では反発し合うのはなぜですか？
- Q2単一のペアポテンシャル井戸だけでは、液体の沸点を計算するのに不十分なのはなぜですか？
よくある質問
青い双極子の矢印は電子の軌道ですか？
いいえ。矢印は、選択された分子双極子の向きを示しています。このモデルでは、個々の電子の動きをアニメーション表示したり、分解して扱ったりはしません。
水素結合項を無効にすると、どうなりますか？
方向性によるエネルギー寄与はなくなりますが、分散力、反発力、および点双極子による寄与は残ります。