График потенциала Леннарда-Джонса

Потенциал Леннард-Джонса (потенциал 6-12) — простая модель парного взаимодействия неполярных молекул, описывающая зависимость энергии взаимодействия двух частиц от расстояния между ними. Эта модель достаточно реалистично передаёт свойства реального взаимодействия сферических неполярных молекул и поэтому широко используется в расчётах и при компьютерном моделировании. Впервые этот вид потенциала был предложен Леннард-Джонсом в 1924 году.^[1]

Потенциал Леннард-Джонса записывается в следующем виде:

где — расстояние между центрами частиц, — глубина потенциальной ямы, — расстояние, на котором энергия взаимодействия становится равной нулю. Параметры и являются характеристиками атомов соответствующего вещества. Характерный вид потенциала показан на рисунке, его минимум лежит в точке .

При больших молекулы притягиваются, что соответствует члену в формуле. Эту зависимость можно обосновать теоретически, и обусловлена она силами Ван-дер-Ваальса (диполь-дипольное индуцированное взаимодействие).

На малых же расстояниях молекулы отталкиваются из-за обменного взаимодействия(при перекрытии электронных облаков молекулы начинают сильно отталкиваться), чему соответствует член . Данный конкретный вид потенциала отталкивания, в отличие от вида потенциала притяжения, не имеет под собой теоретического обоснования. Более обоснованной является экспоненциальная зависимость^{[ источник не указан 980 дней ]}. Однако потенциал отталкивания Леннард-Джонса более удобен в вычислениях, так как , что и оправдывает его применение.

Матан