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Il potenziale di Lennard-Jones. Esercizi svolti

Il potenziale di Lennard-Jones: un’analisi approfondita

Il potenziale di Lennard-Jones, conosciuto anche come potenziale di attraction-repulsion di Lennard-Jones, è una rappresentazione matematica dell’interazione tra atomi e molecole in relazione alla loro distanza reciproca. Questo modello tiene conto delle forze attrattive (, dipolo-dipolo indotto e ) e delle che si manifestano a distanze ravvicinate.

Immagina due palle di gomma separate, che iniziano a interagire man mano che vengono avvicinate fino a raggiungere una distanza in cui si manifesta una forza di attrazione. Continuando ad avvicinarle, diventa sempre più difficile, richiedendo crescenti quantità di energia a causa della predominanza delle forze repulsive a distanze ancora più ravvicinate.

Comprendere il potenziale di Lennard-Jones

Il potenziale di Lennard-Jones è espresso dall’equazione V = 4ε[(σ/r)^12 – (σ/r)^6], in cui V rappresenta il potenziale intermolecolare tra due particelle, ε è la profondità della buca di potenziale e σ il diametro di approssimazione dell’atomo in un modello a sfera rigida.

Questo modello è costituito da due termini: il primo descrive le forze repulsive tra i nuclei a piccola distanza, mentre il secondo rappresenta il contributo attrattivo delle forze di van der Waals, prevalente a distanze maggiori. Il potenziale di Lennard-Jones è, infatti, una funzione della distanza tra i centri delle particelle e raggiunge il suo valore minimo quando le particelle si legano.

Analisi e applicazioni pratiche

Considerando , ad esempio, con valori di ε e σ pari a 1.77 kJ/mol e 4.10 Angstroms rispettivamente, è possibile calcolare il per l’atomo di Xeno. Inoltre, è possibile calcolare il potenziale intermolecolare tra due atomi di Argon separati da una determinata distanza, sapendo che ε e σ corrispondono a 0.997 kJ/mol e 3.40 Å.

Comprendere il potenziale di Lennard-Jones e saper calcolare i valori associati è di fondamentale importanza per lo studio e la comprensione delle interazioni interatomiche e intermolecolari.

Se avessi bisogno di ulteriori informazioni su come applicare il potenziale di Lennard-Jones o svolgere esercizi pratici, non esitare a chiedere.

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