Potenciales entre 2 moléculas
El potencial de Morse:
El potencial presenta un mínimo para x=0 cuyo valor es Ep(x0)=-D.
Cuando x→∞, la función Ep(x) tiende a cero.
Cuando x→-∞, la función Ep(x) tiende a infinito.
En la figura, se muestra la gráfica de la función Ep(x) para k=1, y D=1
El potencial de Lennard-Jones:
La energía potencial Ep(r) de una molécula debida a las fuerzas intermoleculares es una función de r, la distancia entre los centros de las dos moléculas interactuantes. Esta función se puede expresar mediante una función conocida como potencial de Lennard-Jones.
El potencial de Lennard-Jones tiene una forma similar al potencial de Morse, una fórmula empírica que describe bastante bien la energía potencial del estado ligado de una molécula diatómica para una configuración electrónica dada.
Los parámetros r0 y E0 están determinados por la estructura de las moléculas individuales. Para r>r0 la pendiente de Ep(r) es positiva, la fuerza es atractiva, para r<r0, la pendiente es negativa y la fuerza es fuertemente repulsiva, mientras que para r=r0 la fuerza es nula (mínimo de la energía potencial).
Algunos valores típicos de r0 y E0 son los siguientes
| Gas | E0 (10-23 J) | r0 (angstroms) |
| Hidrógeno (H2) | 43 | 3.3 |
| Nitrógeno (N2) | 131 | 4.2 |
| Oxígeno (O2) | 162 | 3.9 |
Fuente: Roller, Blum. Physics, Mechanics, Waves and Thermodynamics. Edt. Holden-day (1981), pág. 655.
En la simulación vamos usar un potencial e(x) que es independiente de tipo de molécula, tomando x=r/r0.
La función e(x) se hace muy grande para valores de x menores que 1, y tiende hacia cero para valores grandes de x. El eje X es su asíntota horizontal. Para x=1 la función e(x) presenta un mínimo cuyo valor es -1.
El potencial de Stockmayer:
Aproximación semiempírica de la energía potencial de un sistema constituido por dos moléculas polares, en función de la distancia entre ellas. Su expresión es similar a la función potencial de Lennard-Jones, con un término adicional que representa las interacciones dipolo-dipolo entre las moléculas.
For the Stockmayer potential, u is
 |
|
 |
with
 |
 |
The reduced dipole moment defined as 
and r is the
intermolecular distance.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
NOTAS SUPLEMENTARIAS:
Parámetros de Lennard-Jones(Chemkin (2002, cap. 6, p. 52)):
Nº Nome Formula Geom. ε/kB(K) σ(Å) µ α Zrot
1
Dióxido de
carbono CO2 1
244.00 3.763 0.000 2.65 2.10
2
Monóxido de
carbono CO 1 98.100 3.650 0.000 1.95 1.80
3
Água H2O
2 572.40 2.605 1.844 0.00 4.00
4
Hidrogênio
molecular H2 1
38.000 2.920 0.000 0.79 280
5
Oxigênio
molecular O2 1
107.40 3.458 0.000 1.60 3.80
6
Nitrogênio
molecular N2 1
97.530 3.621 0.000 1.76 4.00
7
Hidrogênio
atômico H 0 145.00 2.050 0.000 0.00 0.00
8
Radical hidróxido
OH 1 80.000 2.750 0.000 0.00 0.00
9
Oxigênio atômico
O 0 80.000 2.750 0.000 0.00 0.00
10
Monóxido de
nitrogênio NO 1 97.530 3.621 0.000 1.76 4.00
11
Nitrogênio
atômico N 0 71.400 3.298 0.000 0.00 0.00
12
Dióxido de
nitrogênio NO2 2
200.00 3.500 0.000 0.00 1.00
13
Óxido de
dinitrogênio N2O
1 232.40 3.828 0.000 0.00 1.00
14
Tetróxido de
dinitrogênio N2O4
2 335.35 3.877
0.000 0.00 1.00
15
Amidogen
radical NH2 2
80.000 2.650 0.000 2.26 4.00
16
Amoníaco NH3
2 481.00 2.920
1.470 0.00 10.0
17
Carbono
molecular C2 1
97.530 3.621 0.000 1.76 4.00
18
Metil radical
CH 1 80.000 2.750 0.000 0.00 0.00
19
Trimetil
radical CH3 1
144.00 3.800 0.000 0.00 0.00
20
Radical cianídrico
CN 1 75.000 3.856 0.000 0.00 1.00
21
Formil CHO 2
498.00 3.590 0.000 0.00 0.00
22
Ácido cianídrico
HCN 1 569.00 3.630 0.000 0.00 1.00
23
Radical peróxido
HO2 2
107.40 3.458 0.000 0.00 1.00
24
Peróxido de
hidrogênio H2O2
2 107.40 3.458
0.000 0.00 3.80
25
Metano CH4
2 141.40 3.746
0.000 2.60 13.0
26
n-Etano C2H6
2 252.30 4.302
0.000 0.00 1.50
27
n-Propano C3H8
2 266.80 4.982
0.000 0.00 1.00
28
n-Butano C4H10
2 318.90 5.375
0.000 0.00 1.00
29
n-Pentano C5H12
2 341.10 5.784
0.000 0.00 1.00
30
n-Hexano C6H14
2 399.30 5.949
0.000 0.00 1.00
31
n-Heptano C7H16
2 438.46 6.440
0.000 0.00 1.00
32
n-Octano C8H18
2 470.61 6.816
0.000 0.00 1.00
33
Metanol (CH3OH)
CH4O
2 481.80 3.626 0.000 0.00 1.00
34
Etanol (C2H5OH)
C2H6O
2 362.60 4.530 0.000 0.00 1.00
35
1-Propanol (C3H7OH)
C3H8O
2 576.70 4.549 0.000 0.00 1.00
36
2-Propanol
(CH3)2CHOH
C3H8O
2 400.60 5.085 0.000 0.00 1.00
37 Hidrazina N2H4 2 205.00 4.230 0.000 4.260
1.50
38 Metil-Hidrazina CH3-NH-NH2
39 (CH3)2N-NH2 Dimetil-Hidrazina
40 CH3NH-NHCH3 Dimetil-
41 AIR \ N2 =
78.084 \ O2 = 20.9476 \