Jump to content

Потенциал Ми

Потенциальная кривая потенциала Ми в приведенных единицах, для разных значений показателя отталкивания (n), все изображенные кривые используют показатель притяжения m = 6. Черная кривая соответствует потенциалу Леннарда-Джонса.
Потенциальная кривая потенциала Ми в приведенных единицах , для разных значений показателя отталкивания ( ), все изображенные кривые используют показатель притяжения . Черная кривая соответствует потенциалу Леннарда-Джонса .

Потенциал Ми взаимодействия, — это потенциал описывающий взаимодействия между частицами на атомном уровне. В основном он используется для описания межмолекулярных взаимодействий, но иногда и для моделирования внутримолекулярного взаимодействия, то есть связей.

Потенциал Ми назван в честь немецкого физика Густава Ми ; [1] однако история межмолекулярных потенциалов более сложна. [2] [3] [4] Потенциал Ми — это обобщенный случай потенциала Леннарда-Джонса (ЛДж) , который, пожалуй, является наиболее широко используемым парным потенциалом. [5] [6]

Потенциал Ми является функцией , расстояние между двумя частицами, и записывается как [7]

с

.

Потенциал Леннарда-Джонса соответствует частному случаю, когда и в уравнении (1). В уравнении (1), - энергия дисперсии, а указывает расстояние, на котором , который иногда называют «радиусом столкновения». Параметр обычно указывает на размер частиц, участвующих в столкновении. Параметры и охарактеризовать форму потенциала: описывает характер отталкивания и описывает характер аттракциона.

Привлекательный показатель физически оправдано лондонской дисперсионной силой , [4] тогда как обоснование определенного значения показателя отталкивания неизвестно. Параметр отталкивающей крутизны оказывает существенное влияние на моделирование производных термодинамических свойств, например, сжимаемости и скорости звука . Следовательно, потенциал Ми является более гибким межмолекулярным потенциалом, чем более простой потенциал Леннарда-Джонса.

Потенциал Ми сегодня используется во многих силовых полях молекулярного моделирования . Обычно показатель притяжения выбирается равным , тогда как показатель отталкивания используется в качестве регулируемого параметра во время подбора модели.

Теплофизические свойства вещества Ми

[ редактировать ]
Приведенная жидкости, состоящей из частиц , фазовая диаграмма взаимодействующих через потенциал Ми с разными значениями показателя отталкивания ( ), все с показателем притяжения . Крест указывает на критическую точку .

Что касается Леннарда-Джонзия , где существует теоретическое вещество, которое определяется частицами, взаимодействующими с помощью потенциала Леннарда-Джонса, существует класс веществ веществ Ми, которые определяются как сферические частицы с одним участком, взаимодействующие с заданным потенциалом Ми. Поскольку существует бесконечное количество потенциалов Ми (с использованием разных параметров n, m ), существует одинаковое количество веществ Ми, в отличие от Леннарда-Джонезиума, который определяется однозначно. Для практического применения в молекулярном моделировании вещества Ми в основном подходят для моделирования небольших молекул, например, благородных газов , а также для крупнозернистого моделирования , когда более крупные молекулы или даже совокупность молекул упрощаются по своей структуре и описываются одной единицей Ми. частица. Однако более сложные молекулы, такие как длинноцепочечные алканы , успешно моделируются как однородные цепочки частиц Ми. [8] Таким образом, потенциал Ми полезен для моделирования гораздо более сложных систем, чем те, поведение которых точно фиксируется «свободными» частицами Ми.

Теплофизические свойства как жидкости Ми, так и цепных молекул, построенных из частиц Ми, в последние годы были предметом многочисленных работ. Исследуемые свойства включают вириальные коэффициенты. [9] и интерфейсный , [10] парожидкостное равновесие , [11] [12] [13] [14] и транспортные свойства. [15] связь между формой потенциала взаимодействия (описываемого n и m На основе таких исследований выяснена ) и теплофизическими свойствами.

Также было разработано множество теоретических (аналитических) моделей для описания теплофизических свойств веществ Ми и цепных молекул, образованных из частиц Ми, таких как несколько термодинамических уравнений состояния. [8] [16] [17] и модели транспортных свойств. [18]

Было замечено, что многие комбинации различных ( ) может привести к аналогичному фазовому поведению , [19] и что это вырождение фиксируется параметром

,

где жидкости с разными показателями, но одинаковыми -параметр будет демонстрировать такое же фазовое поведение. [19]

Потенциал Ми, используемый в молекулярном моделировании

[ редактировать ]

Благодаря своей гибкости потенциал Ми является популярным выбором для моделирования реальных жидкостей в силовых полях. Сегодня он используется в качестве потенциала взаимодействия во многих молекулярных моделях. Несколько (надежных) передаваемых силовых полей объединенного атома основаны на потенциале Ми, например, разработанном Потоффом и его сотрудниками. [20] [21] [22] Потенциал Ми также использовался для крупнозернистого моделирования. [23] Доступны электронные инструменты для построения моделей силового поля Ми как для объединенных силовых полей атома, так и для переносимых силовых полей. [24] [23] Потенциал Ми также использовался для моделирования небольших сферических молекул (т.е. непосредственно вещества Ми - см. выше). В таблице ниже приведены некоторые примеры. Там молекулярные модели имеют только параметры самого потенциала Ми.

Разновидность [Ой] [ ] [ – ] [ – ] Ссылка.
3.404 117.84 12.085 6.0 [25]
3.7412 153.36 12.65 6.0 [26]
3.2574 17.931 8.0 6.0 [27]
3.3530 4.44 14.84 6.0 [27]
3.645 176.10 14.0 6.0 [28]
3.609 105.79 14.08 6.0 [29]
3.46 118.0 12.0 6.0 [30]
  1. ^ Ми, Густав (1903). «К кинетической теории одноатомных тел» . Анналы физики (на немецком языке). 316 (8): 657–697. Бибкод : 1903АнП...316..657М . дои : 10.1002/andp.19033160802 .
  2. ^ Фишер, Иоганн; Вендланд, Мартин (октябрь 2023 г.). «К истории ключевых эмпирических межмолекулярных потенциалов» . Жидкостно-фазовые равновесия . 573 : 113876. doi : 10.1016/j.fluid.2023.113876 . ISSN   0378-3812 .
  3. ^ Ленхард, Йоханнес; Стефан, Саймон; Хассе, Ганс (февраль 2024 г.). «Дитя предсказания. Об истории, онтологии и вычислениях Леннарда-Джонезиума» . Исследования по истории и философии науки . 103 : 105–113. дои : 10.1016/j.shpsa.2023.11.007 . ISSN   0039-3681 . S2CID   266440296 .
  4. ^ Jump up to: а б Лафит, Томас; Апостолаку, Анастасия; Авенданьо, Карлос; Галиндо, Ампаро; Аджиман, Клэр С.; Мюллер, Эрих А.; Джексон, Джордж (21 октября 2013 г.). «Точная статистическая теория связывания жидкости для цепных молекул, образованных из сегментов Ми» . Журнал химической физики . 139 (15): 154504. Бибкод : 2013JChPh.139o4504L . дои : 10.1063/1.4819786 . hdl : 10044/1/12859 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   24160524 .
  5. ^ Стефан, Саймон; Штаубах, Йенс; Хассе, Ганс (ноябрь 2020 г.). «Обзор и сравнение уравнений состояния жидкости Леннарда-Джонса» . Жидкостно-фазовые равновесия . 523 : 112772. doi : 10.1016/j.fluid.2020.112772 . S2CID   224844789 .
  6. ^ Стефан, Саймон; Тол, Моника; Врабец, Ядран; Хассе, Ганс (28 октября 2019 г.). «Теплофизические свойства жидкости Леннарда-Джонса: база данных и оценка данных» . Журнал химической информации и моделирования . 59 (10): 4248–4265. doi : 10.1021/acs.jcim.9b00620 . ISSN   1549-9596 . ПМИД   31609113 . S2CID   204545481 .
  7. ^ Дж., Стоун, А. (2013). Теория межмолекулярных сил . Оксфордский университет. Нажимать. ISBN  978-0-19-175141-7 . OCLC   915959704 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Jump up to: а б Лафит, Томас; Апостолаку, Анастасия; Авенданьо, Карлос; Галиндо, Ампаро; Аджиман, Клэр С.; Мюллер, Эрих А.; Джексон, Джордж (2013). «Точная статистическая теория связывания жидкости для цепных молекул, образованных из сегментов Ми» . Журнал химической физики . 139 (15). Бибкод : 2013JChPh.139o4504L . дои : 10.1063/1.4819786 . hdl : 10044/1/12859 . ПМИД   24160524 . Проверено 11 сентября 2023 г.
  9. ^ Садус, Ричард Дж. (21 августа 2018 г.). «Свойства второго вириального коэффициента n-m потенциала Леннарда-Джонса/Ми» . Журнал химической физики . 149 (7): 074504. Бибкод : 2018JChPh.149g4504S . дои : 10.1063/1.5041320 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   30134705 . S2CID   52068374 .
  10. ^ Гальеро, Гийом; Пинейро, Мануэль М.; Мендибур, Бруно; Мике, Кристель; Лафит, Томас; Бессьер, Дэвид (14 марта 2009 г.). «Межфазные свойства жидкости Ми n-6: молекулярное моделирование и результаты теории градиента» . Журнал химической физики . 130 (10): 104704. Бибкод : 2009JChPh.130j4704G . дои : 10.1063/1.3085716 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   19292546 .
  11. ^ Верт, Стефан; Штёбенер, Катрин; Хорш, Мартин; Хассе, Ганс (18 июня 2017 г.). «Одновременное описание объемных и межфазных свойств жидкостей потенциалом Ми» . Молекулярная физика . 115 (9–12): 1017–1030. arXiv : 1611.07754 . Бибкод : 2017МолФ.115.1017W . дои : 10.1080/00268976.2016.1206218 . ISSN   0026-8976 . S2CID   49331008 .
  12. ^ Янечек, Иржи; Саид-Айзпуру, Оливье; Парико, Патрис (12 сентября 2017 г.). «Дальнодействующие поправки для неоднородного моделирования потенциала Mie n – m» . Журнал химической теории и вычислений . 13 (9): 4482–4491. дои : 10.1021/acs.jctc.7b00212 . ISSN   1549-9618 . ПМИД   28742959 .
  13. ^ Потофф, Джеффри Дж.; Бернар-Брюнель, Дэмиен А. (5 ноября 2009 г.). «Потенциалы Ми для расчета фазового равновесия: применение к алканам и перфторалканам» . Журнал физической химии Б. 113 (44): 14725–14731. дои : 10.1021/jp9072137 . ISSN   1520-6106 . ПМИД   19824622 .
  14. ^ Стефан, Саймон; Уршель, Максимилиан (август 2023 г.). «Характеристические кривые жидкости Ми» . Журнал молекулярных жидкостей . 383 : 122088. doi : 10.1016/j.molliq.2023.122088 . ISSN   0167-7322 . S2CID   258795513 .
  15. ^ Александрия Насрабад, Афшин; Огаз, Надер Мансури; Хагиги, Бехзад (10 июля 2008 г.). «Транспортные свойства жидкостей Mie (14,7): моделирование и теория молекулярной динамики» . Журнал химической физики . 129 (2): 024507. Бибкод : 2008JChPh.129b4507E . дои : 10.1063/1.2953331 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   18624538 .
  16. ^ Чапарро, Густаво; Мюллер, Эрих А. (10 мая 2023 г.). «Разработка термодинамически непротиворечивых уравнений состояния машинного обучения: применение к жидкости Ми» . Журнал химической физики . 158 (18). Бибкод : 2023JChPh.158r4505C . дои : 10.1063/5.0146634 . hdl : 10044/1/104154 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   37161943 .
  17. ^ Пол, Свен; Фингерхат, Робин; Тол, Моника; Врабец, Ядран; Спан, Роланд (27 февраля 2023 г.). «Уравнение состояния жидкости Ми ( λ r,6) с показателем отталкивания от 11 до 13» . Журнал химической физики . 158 (8). дои : 10.1063/5.0133412 . ISSN   0021-9606 . S2CID   257249977 .
  18. ^ Джервелл, Вегард Г.; Вильгельмсен, Ойвинд (08 июня 2023 г.). «Пересмотренная теория Энскога для жидкостей Ми: прогнозирование коэффициентов диффузии, коэффициентов термодиффузии, вязкости и теплопроводности» . Журнал химической физики . 158 (22). Бибкод : 2023JChPh.158v4101J . дои : 10.1063/5.0149865 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   37290070 . S2CID   259119498 .
  19. ^ Jump up to: а б Рамраттан, Северная Каролина; Авенданьо, К.; Мюллер, Э.А.; Галиндо, А. (19 мая 2015 г.). «Система соответствующих состояний для описания семейства межмолекулярных потенциалов Ми» . Молекулярная физика . 113 (9–10): 932–947. Бибкод : 2015МолФ.113..932Р . дои : 10.1080/00268976.2015.1025112 . hdl : 10044/1/21432 . ISSN   0026-8976 . S2CID   27773511 .
  20. ^ Мик, Джейсон Р.; Соруш Бархаги, Мохаммед; Джекман, Брок; Швиберт, Лорен; Потофф, Джеффри Дж. (8 июня 2017 г.). «Оптимизированные потенциалы Ми для фазового равновесия: применение к разветвленным алканам» . Журнал химических и инженерных данных . 62 (6): 1806–1818. doi : 10.1021/acs.jced.6b01036 . ISSN   0021-9568 .
  21. ^ Потофф, Джеффри Дж.; Бернар-Брюнель, Дэмиен А. (5 ноября 2009 г.). «Потенциалы Ми для расчета фазового равновесия: применение к алканам и перфторалканам» . Журнал физической химии Б. 113 (44): 14725–14731. дои : 10.1021/jp9072137 . ISSN   1520-6106 . ПМИД   19824622 .
  22. ^ Шмитт, Себастьян; Флекенштейн, Флориан; Хассе, Ганс; Стефан, Саймон (2 марта 2023 г.). «Сравнение силовых полей для прогнозирования теплофизических свойств длинных линейных и разветвленных алканов» . Журнал физической химии Б. 127 (8): 1789–1802. doi : 10.1021/acs.jpcb.2c07997 . ISSN   1520-6106 . ПМИД   36802607 . S2CID   257068027 .
  23. ^ Jump up to: а б Мюллер, Эрих А.; Джексон, Джордж (7 июня 2014 г.). «Параметры силового поля из уравнения состояния SAFT-γ для использования в крупнозернистом молекулярном моделировании» . Ежегодный обзор химической и биомолекулярной инженерии . 5 (1): 405–427. doi : 10.1146/annurev-chembioeng-061312-103314 . ISSN   1947-5438 .
  24. ^ Шмитт, Себастьян; Канагалингам, Гаджанан; Флекенштейн, Флориан; Фрёшер, Дэниел; Хассе, Ганс; Стефан, Саймон (27 ноября 2023 г.). «Расширение базы данных MolMod для переносимых силовых полей» . Журнал химической информации и моделирования . 63 (22): 7148–7158. doi : 10.1021/acs.jcim.3c01484 . ISSN   1549-9596 . ПМИД   37947503 . S2CID   265103133 .
  25. ^ Дюфаль, Саймон; Лафит, Томас; Галиндо, Ампаро; Джексон, Джордж; Хаслам, Эндрю Дж. (сентябрь 2015 г.). «Разработка моделей межмолекулярного потенциала для использования с уравнением состояния SAFT-VR M» . Журнал Айше . 61 (9): 2891–2912. дои : 10.1002/aic.14808 . ISSN   0001-1541 .
  26. ^ Лафит, Томас; Апостолаку, Анастасия; Авенданьо, Карлос; Галиндо, Ампаро; Аджиман, Клэр С.; Мюллер, Эрих А.; Джексон, Джордж (16 октября 2013 г.). «Точная статистическая теория связывания жидкости для цепных молекул, образованных из сегментов Ми» . Журнал химической физики . 139 (15). Бибкод : 2013JChPh.139o4504L . дои : 10.1063/1.4819786 . hdl : 10044/1/12859 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   24160524 .
  27. ^ Jump up to: а б Аасен, Айло; Хаммер, Мортен; Эрвик, Осмунд; Мюллер, Эрих А.; Вильгельмсен, Ойвинд (13 августа 2019 г.). «Уравнение состояния и силовые поля для жидкостей Ми с поправкой Фейнмана – Хиббса. I. Применение к чистому гелию, неону, водороду и дейтериям» . Журнал химической физики . 151 (6). Бибкод : 2019JChPh.151f4508A . дои : 10.1063/1.5111364 . hdl : 10044/1/72226 . ISSN   0021-9606 . S2CID   202083098 .
  28. ^ Мик, Джейсон Р.; Соруш Бархаги, Мохаммед; Джекман, Брок; Рушайдат, Камель; Швиберт, Лорен; Потофф, Джеффри Дж. (16 сентября 2015 г.). «Оптимизированные потенциалы Ми для фазового равновесия: применение к благородным газам и их смесям с н-алканами» . Журнал химической физики . 143 (11). Бибкод : 2015ЖЧФ.143к4504М . дои : 10.1063/1.4930138 . ISSN   0021-9606 . ПМИД   26395716 . S2CID   43211598 .
  29. ^ Хоанг, Хай; Делаж-Сантакреу, Стефани; Гальеро, Гийом (16 августа 2017 г.). «Одновременное описание равновесных, межфазных и транспортных свойств жидкостей с использованием крупнозернистого силового поля цепи Ми» . Исследования в области промышленной и инженерной химии . 56 (32): 9213–9226. дои : 10.1021/acs.iecr.7b01397 . ISSN   0888-5885 .
  30. ^ Николь, Яклер; Абреу, Шарль Р.А.; Алвес, Леонардо С. де Б.; Борхес, Итамар (01 мая 2018 г.). «Точные неасимптотические термодинамические свойства околокритических N2 и O2, рассчитанные на основе молекулярно-динамического моделирования» . Журнал сверхкритических жидкостей . 135 : 225–233. дои : 10.1016/j.supflu.2018.01.011 . ISSN   0896-8446 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: e26b440be1a277840932bbd4d4652d72__1706865660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/e2/72/e26b440be1a277840932bbd4d4652d72.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Mie potential - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)