¿Qué se entiende por energía de una molécula?
Definición general de energía.
Por lo general, la energía total de un sistema se subdivide en energías cinéticas de todas las partículas y energías potenciales de las interacciones entre ellas, donde los últimos términos se limitan con mayor frecuencia a las interacciones de Coulomb más fuertes solamente. En unidades atómicas obtenemos entonces:
- ¿Es posible que una molécula de agua, que había tocado la costa oeste de EE. UU., Entre en contacto con la costa continental de la India?
- ¿Qué propiedades de una molécula la convierten en un material combustible?
- ¿Es posible obtener una molécula de estado de transición?
- ¿Cómo la estructura de las moléculas de agua les confiere propiedades especiales?
- ¿Cuántos planos de simetría hay en la molécula BF3?
[matemáticas] E = – \ sum _ {\ alpha = 1} ^ {\ nu} \ frac {1} {2m _ {\ alpha}} \ nabla _ {\ alpha} ^ 2 + \ sum_ {i = 1} ^ {n } \ frac {1} {2} \ nabla_ {i} ^ 2- \ sum _ {\ alpha = 1} ^ {\ nu} \ sum_ {i = 1} ^ {n} \ frac {Z _ {\ alpha}} {r _ {\ alpha i}} + \ sum _ {\ alpha = 1} ^ {\ nu} \ sum _ {\ beta> 0} \ frac {Z _ {\ alpha} Z _ {\ beta}} {r _ {\ alpha \ beta}} + \ sum_ {i = 1} ^ {n} \ sum_ {j = i + 1} ^ {n} \ frac {1} {r_ {ij}}, [/ math]
donde [math] m _ {\ alpha} [/ math] es la masa restante del núcleo [math] \ alpha [/ math] y [math] Z _ {\ alpha} [/ math] es su número atómico, [math] r_ {\ alpha i} = | r _ {\ alpha} -r {i} | [/ math] es la distancia entre el núcleo $ \ alpha $ y el electrón [math] i, r _ {\ alpha \ beta} = | r _ {\ alpha} -r {\ beta} | [/ math] es la distancia entre dos núcleos [math] \ alpha [/ math] y [math] \ beta [/ math], y [math] r_ {ij} = | r_ {i} -r_ {j} | [/ math] es la distancia entre dos electrones i y j.
Ahora, el cero de energía corresponde al caso cuando todos los términos son cero. La energía cinética es cero cuando la velocidad es cero, mientras que la energía de interacción de Coulomb es cero cuando las partículas están infinitamente separadas entre sí. Por lo tanto, el cero de energía corresponde al caso en que todas las partículas están infinitamente alejadas entre sí y no se mueven. De acuerdo con esa elección del cero de energía, la energía de cualquier sistema molecular estable en el entorno modelado (generalmente, una molécula aislada en la fase gaseosa) tiene que ser negativa.
Mecánica molecular definición de energía
La mecánica molecular (MM) opera con un tipo diferente de energía. Para comenzar, generalmente, es solo la energía potencial. En segundo lugar, en MM pensamos en una molécula en términos de átomos y enlaces (en lugar de núcleos y electrones) y la energía potencial se divide en contribuciones de * estiramiento de enlace *, * flexión de ángulo *, * rotaciones torsionales * alrededor de enlaces simples, * interacciones no vinculadas *, etc.
[matemáticas] E = E_ {estiramiento} + E_ {curva} + E_ {torsión} + E_ {nb} + \ puntos, [/ matemáticas]
donde el primer término, por ejemplo, es típicamente proporcional a la suma de los cuadrados de extensiones de la longitud de equilibrio para todos los enlaces:
[matemáticas] E_ {estiramiento} = \ sum_ {enlaces} k (r − re) ^ 2. [/ matemáticas]
Ahora, podríamos tomar la energía correspondiente a la longitud de equilibrio re como el cero de energía y proceder de manera similar para los otros términos unidos, lo que significaría que (ignorando usualmente las interacciones pequeñas no unidas) la energía potencial MM es cero cuando el sistema molecular está completamente “sin entrenamiento” (es decir, cuando todos los parámetros geométricos tienen sus valores de equilibrio “naturales”).
Sin embargo, las diferentes moléculas están unidas de manera diferente y, por lo tanto, el cero de energía, en general, se definiría de manera diferente. Por lo tanto, cada energía potencial se calculará en relación con un cero de energía diferente, lo que hace que la comparación de energías para cualquiera de las dos moléculas diferentes no tenga sentido.
