A Lennard-Jones potenciál , amely pontosabban egy potenciális energia , leírja a két atom kölcsönhatását a ritka gáz típusú monatomikus gázon belül . Bár csak két központ közötti távolságot használ, a molekulák kölcsönhatására is használják. Ezután átlagpotenciálként értelmezhető. Kifejezése a két atom közötti r távolság függvényében :
A potenciál eltűnik r = d esetén, és minimuma van bennerd2 = 1/6 ≈ 1,12246 ... .
A hatalom kifejezését, amely egy nagy távolságban domináns vonzó kifejezés, Van der Waals-kölcsönhatásnak nevezzük . Másrészről a visszataszító, rövid távolságban domináns kifejezés 12. kitevője empirikus : kérdés az, hogy ad hoc módon számolják el az elektronok közötti Pauli- taszítást , ami megakadályozza a két elektronikus felhő kölcsönös behatolását. atomok.
Néhány érték ( k a Boltzmann-féle konstans ):
Kémiai fajok | d (nm) | E 0 / k (K) |
---|---|---|
Argon | 0,3405 | 119.8 |
Kripton | 0,360 | 171 |
Neon | 0,278 | 34.9 |
Oxigén | 0,346 | 118 |
Szén-dioxid | 0.4486 | 189 |
Ha nem ismerjük az i és j atomok közötti heterogén kölcsönhatás lehetőségének jellemzőit , akkor a következő empirikus törvényeket alkalmazzuk:
Ezt a potenciált széles körben használták a következő eljárás alkalmazásával a gázok esetében:
Mérés (általában a viszkozitás) → A törvény paramétereinek kiszámítása → használja a többi átviteli együttható (diffúziós együtthatók, vezetőképesség) kiszámításához.Ma inkább az SSH-potenciált (Schwartz, Slawsky, Herzfeld) használjuk, pontosabban, szeletekkel átigazítva a spektroszkópiai kísérletekhez.
Az N atomot tartalmazó Lennard-Jones-probléma ( az angol szakirodalomban LJ-klaszterprobléma néven is ismert ) abban áll, hogy megtalálja az N atomot tartalmazó molekula térbeli konfigurációját, minimalizálva a molekula teljes potenciális energiáját. Ez a konfiguráció elvileg az, amelyet a molekula fizikailag el fog venni, mivel ez a legstabilabb. Ez a probléma számos területen (kémia, biológia) gyakorlati alkalmazással bír, és 3 N változóval egy nemlineáris minimalizálási problémát jelent . Ezeket a problémákat N = 1000- ig kezelték sztochasztikus algoritmusokkal (szimulált hőkezelés, genetikai algoritmusok), de a megoldások optimális bizonyítékát rendkívül nehéz megállapítani, a jelenlegi rekord N = 5 .