La energía de una molécula se puede representar en función de la distancia internuclear. Es un concepto abstracto porque el número de ejes del sistema de coordenadas corresponde al número de átomos, N. La ordenada es la energía, [matemática] E = y (\ {x_N \}) [/ matemática]. Esto se conoce como una superficie de energía potencial. Es común comparar una superficie de energía potencial con un paisaje. Hay colinas, picos, tierras planas y todo lo demás. Al igual que en el caso geográfico, la superficie es continua. Es posible analizar el perfil de un PES haciendo secciones transversales. Así es como se pueden dibujar los pozos potenciales, ya sea para describir la vía de reacción o como en el diagrama de Jablonski.
Hay muchas imágenes en línea, pero creo que esta es un buen ejemplo.
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Primero, como probablemente sepa, cuanto menor es la energía, más estable es la estructura. Cada punto de la superficie de energía potencial N-dimensional corresponde a una configuración particular de los átomos dentro de una molécula (N es el número de átomos). Para simplificar, imagine un sistema de coordenadas 3D. Si desea encontrar las coordenadas de un punto, dibuje líneas desde los puntos hasta los ejes de coordenadas.
Por configuración me refiero a un conjunto diferente de longitudes de enlace y ángulos de enlace. No tiene nada que ver con los isómeros de configuración utilizados en química orgánica.
Entonces, la razón por la cual un PES es invaluable en química teórica es porque permite descubrir las posibles diferencias estructurales que ocurren en el curso de una reacción química.
Lo que sucede cuando una molécula absorbe energía del exterior, por ejemplo, la radiación UV, es que las coordenadas cambian. Es decir, se cambian las longitudes y ángulos de enlace que corresponden a esa cantidad de energía.
Otro ejemplo algebraico simple, si tiene la función [matemáticas] y (x) = 5x + 1 [/ matemáticas], cuando [matemáticas] y = 1, x = 0 [/ matemáticas]. Establezca [matemática] y = 6 [/ matemática] y tiene [matemática] x = 1 [/ matemática].
Entonces, el punto es que cambiar la energía conduce a una configuración diferente. Es por eso que ves que los pozos potenciales se compensan entre sí. Esto solo se puede estimar mediante cálculos. Pero en cualquier caso, más energía corresponde a enlaces más largos, por lo que son más débiles y la molécula se vuelve más reactiva.
Una última imagen para ilustrar eso. El potencial de Lennard-Jones. Cuanto más lejos esté la distancia del mínimo del pozo potencial, mayor será la energía y mayor será la distancia entre los átomos y más fácil será que el electrón supere la barrera potencial y proceda al siguiente pozo potencial, correspondiente a otro enlace químico dentro de otro molécula.
