⚠️Ниже непростая физхимия, которую снова мало кто прочитает до конца, а еще меньше - по...
⚠️Ниже непростая физхимия, которую снова мало кто прочитает до конца, а еще меньше - полностью поймет. Кстати, напишите плиз, в комментах, кто хорошо понимает все, что я написал ниже - интересна статистика. Постараюсь следующий пост сделать-таки более человеческим: коротким научпопом с акцентом на вторую часть этого слова). ➕Думаю, что все помнят, что плюс с минусом притягиваются, а плюс с плюсом - отталкиваются. Это вызывается кулоновскими силами. Есть еще много разных сил, можно сходить к физикам, чтобы о них узнать, но я бы хотел написать про одни из самых важных для химии - про дисперсионные / ван-дер-ваальсовы. Точнее, про потенциал, который непосредственно с ними связан - потенциал Леннарда-Джонса. 📕Почему я о нем вспомнил? Позавчера ребята (на фото) решали по нему задачку. В моих многих работах самая сложная часть - не химическая разработка, не мастер-классы с 8-12 летними и даже не 12 часов преподавания за день (ср и чт 4 пары студентам ИТМО, пара элективов в школе и 2,5 пары в ХимЦентре). 😓Самое сложное - работа с олимпиадной спецгруппой 11 класса. Там надо думать)) и разбираться во всех областях химии на уровне, близком к фронтиру современной науки. И ладно бы неорганика и органика, которые мне интуитивно понятны, но периодически встречается физхимия, которую надо не только пассивно понимать, но и дифференцировать/интегрировать разные уравнения. 🔣Короткая формула для Леннарда-Джонса выглядит так U=4ε[(σ/r)^12 - (σ/r)^6] Где σ - эффективный размер частицы, ε - глубина потенциальной энергетической ямы между частицами. График Л-Дж на фото. 🔣Самое смешное, что формула эта неверная, там должна быть сложная экспоненциальная зависимость, но Л-Дж дает настолько хорошее приближение, что все этим пользуются для базовых расчетов баланса сил притяжения и отталкивания. ⛓️Важно понимать, что притяжение возникает даже между совершенно неполярными частицами, т.к. это не кулоновские силы. Член ()^6 описывает как раз дисперсионные силы. Электронные облака непрерывно флуктуируют, создавая мгновенные диполи, которые индуцируют диполи в соседних атомах. Именно поэтому конденсируются даже атомы в благородных газах. 🛢️Но частицы, к нашему счастью, не слипаются, ибо притяжение уравновешивается отталкиванием. Оно связано главным образом с перекрыванием электронных облаков и принципом запрета Паули. Хотя атомы - не твердые шарики, скорее, облака (вам врали в 8 классе), при сближении ведут себя почти как шарики. Кстати, как ребята в ХимЦентре рассчитали из задачи, равновесное расстояние не равно σ, т.к. минимум энергии находится при примерно 1,12σ. 🌊Еще смена агрегатных состояний спокойно описывается этой же формулой: чем больше энергии, тем легче частице "вывалиться" из энергетической ямки и стать частью жидкости или даже газа, тепловое движение легко разрушает слабые связи. 🖥️В общем, Леннард-Джонс одна из базовых рабочих моделей молекулярной динамики. Когда я учился, он был основой для молекулярного моделирования. Сейчас, безусловно, наука ушла дальше, а Л-Дж постепенно перекочевал из научных статей в учебники, а оттуда - в школьные задачки.