คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ - ทั้งหมดนี้เป็นชื่อของสารชนิดหนึ่งที่เรารู้จักกันในชื่อคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซนี้มีคุณสมบัติอะไรบ้าง และมีประโยชน์อย่างไร?

คาร์บอนไดออกไซด์และคุณสมบัติทางกายภาพ

คาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยคาร์บอนและออกซิเจน สูตรของคาร์บอนไดออกไซด์มีลักษณะดังนี้ – CO₂ โดยธรรมชาติแล้วจะเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้หรือการสลายของสารอินทรีย์ ปริมาณก๊าซในอากาศและบ่อน้ำแร่ก็ค่อนข้างสูงเช่นกัน นอกจากนี้มนุษย์และสัตว์ยังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อหายใจออกอีกด้วย

ข้าว. 1. โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสีโดยสิ้นเชิงและไม่สามารถมองเห็นได้ อีกทั้งยังไม่มีกลิ่นอีกด้วย อย่างไรก็ตามด้วยความเข้มข้นสูงบุคคลอาจเกิดภาวะ Hypercapnia ซึ่งก็คือการหายใจไม่ออก การขาดคาร์บอนไดออกไซด์อาจทำให้เกิดปัญหาสุขภาพได้เช่นกัน อันเป็นผลมาจากการขาดก๊าซนี้สภาพที่ตรงกันข้ามกับการหายใจไม่ออกสามารถพัฒนาได้ - ภาวะ hypocapnia

หากคุณวางก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะที่มีอุณหภูมิต่ำ เมื่อถึง -72 องศา มันก็จะตกผลึกและกลายเป็นเหมือนหิมะ ดังนั้นคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งจึงเรียกว่า "หิมะแห้ง"

ข้าว. 2. หิมะแห้ง – คาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์มีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ 1.5 เท่า ความหนาแน่นของมันคือ 1.98 กก./ลบ.ม. พันธะเคมีในโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์คือโควาเลนต์เชิงขั้ว มันเป็นขั้วเนื่องจากออกซิเจนมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวีตี้สูงกว่า

แนวคิดที่สำคัญในการศึกษาสารคือมวลโมเลกุลและมวลโมล มวลโมลาร์ของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 44 ตัวเลขนี้เกิดจากผลรวมของมวลอะตอมสัมพัทธ์ของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล ค่ามวลอะตอมสัมพัทธ์นำมาจากตาราง D.I. Mendeleev และถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม ดังนั้น มวลโมลาร์ของCO₂ = 12+2*16

ในการคำนวณเศษส่วนมวลขององค์ประกอบในคาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นต้องปฏิบัติตามสูตรในการคำนวณเศษส่วนมวลขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละองค์ประกอบในสาร

n– จำนวนอะตอมหรือโมเลกุล
ก ร– มวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบทางเคมี
นาย– มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร
ลองคำนวณมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของคาร์บอนไดออกไซด์กัน

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0.27 หรือ 27% เนื่องจากสูตรของคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยออกซิเจน 2 อะตอม ดังนั้น n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0.73 หรือ 73%

คำตอบ: w(C) = 0.27 หรือ 27%; โดย(O) = 0.73 หรือ 73%

คุณสมบัติทางเคมีและชีวภาพของคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์มีคุณสมบัติเป็นกรดเนื่องจากเป็นออกไซด์ที่เป็นกรด และเมื่อละลายในน้ำจะเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

ทำปฏิกิริยากับด่าง ส่งผลให้เกิดคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนต ก๊าซนี้ไม่เผาไหม้ เฉพาะโลหะที่ออกฤทธิ์บางชนิด เช่น แมกนีเซียม เท่านั้นที่จะเผาไหม้ในนั้น

เมื่อถูกความร้อน คาร์บอนไดออกไซด์จะแตกตัวเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์และออกซิเจน:

2CO₃=2CO+O₃

เช่นเดียวกับออกไซด์ที่เป็นกรดอื่นๆ ก๊าซนี้ทำปฏิกิริยากับออกไซด์อื่นๆ ได้ง่าย:

СaO+Co₃=CaCO₃

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์ทั้งหมด การหมุนเวียนของก๊าซนี้ในธรรมชาติดำเนินการโดยได้รับความช่วยเหลือจากผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย ในกระบวนการของชีวิต คนเราผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณ 1 กิโลกรัมต่อวัน เมื่อเราหายใจเข้า เราได้รับออกซิเจน แต่ในขณะนี้ คาร์บอนไดออกไซด์จะก่อตัวขึ้นในถุงลม ในขณะนี้เกิดการแลกเปลี่ยน: ออกซิเจนเข้าสู่เลือดและคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา

คาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นในระหว่างการผลิตแอลกอฮอล์ ก๊าซนี้ยังเป็นผลพลอยได้จากการผลิตไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนอีกด้วย การใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสิ่งจำเป็นในอุตสาหกรรมอาหาร โดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทำหน้าที่เป็นสารกันบูด และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของเหลวจะพบได้ในถังดับเพลิง

ข้าว. 3. เครื่องดับเพลิง.

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารที่ภายใต้สภาวะปกติจะไม่มีสีและไม่มีกลิ่น นอกจากชื่อสามัญแล้ว คาร์บอนไดออกไซด์ ยังเรียกว่าคาร์บอนมอนอกไซด์หรือคาร์บอนไดออกไซด์

ทดสอบในหัวข้อ

การประเมินผลการรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4.3. คะแนนรวมที่ได้รับ: 146

คำนิยาม

คาร์บอนไดออกไซด์(คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์) ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซไม่มีสี หนักกว่าอากาศ มีความเสถียรทางความร้อน และเมื่อถูกบีบอัดและทำให้เย็นลง จะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวและของแข็ง (“น้ำแข็งแห้ง”) ได้อย่างง่ายดาย

ละลายได้ไม่ดีในน้ำและมีปฏิกิริยากับมันบางส่วน

ค่าคงที่หลักของคาร์บอนไดออกไซด์แสดงไว้ในตารางด้านล่าง

ตารางที่ 1. คุณสมบัติทางกายภาพและความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวภาพ (การสังเคราะห์ด้วยแสง) ทางธรรมชาติ (ปรากฏการณ์เรือนกระจก) และธรณีเคมี (การละลายในมหาสมุทรและการก่อตัวของคาร์บอเนต) เข้าสู่สิ่งแวดล้อมในปริมาณมากอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงอินทรีย์ ของเสียที่เน่าเปื่อย ฯลฯ

องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์

องค์ประกอบทางเคมีของโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์แสดงโดยสูตรเชิงประจักษ์ CO 2 โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ (รูปที่ 1) มีลักษณะเป็นเส้นตรง ซึ่งสอดคล้องกับแรงผลักที่น้อยที่สุดของคู่อิเล็กตรอนที่มีพันธะ ความยาวพันธะ C=N คือ 0.116 นาโนเมตร และพลังงานเฉลี่ยอยู่ที่ 806 กิโลจูล/โมล ภายในกรอบของวิธีเวเลนซ์บอนด์ พันธะ C-O σ สองพันธะเกิดขึ้นจากวงโคจร sp-hybridized ของอะตอมคาร์บอน และวงโคจร 2p z ของอะตอมออกซิเจน วงโคจร 2p x และ 2p y ของอะตอมคาร์บอนที่ไม่มีส่วนร่วมในการผสมพันธุ์ sp ซ้อนทับกับวงโคจรที่คล้ายกันของอะตอมออกซิเจน ในกรณีนี้ จะเกิดวงโคจร π สองวง ซึ่งอยู่ในระนาบตั้งฉากกัน

ข้าว. 1. โครงสร้างของโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์

เนื่องจากการจัดเรียงอะตอมออกซิเจนอย่างสมมาตร โมเลกุล CO 2 จึงไม่มีขั้ว ดังนั้นไดออกไซด์จึงละลายได้ในน้ำเล็กน้อย (CO 2 หนึ่งปริมาตรใน H 2 O หนึ่งปริมาตรที่ 1 atm และ 15 o C) การไม่มีขั้วของโมเลกุลทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอและอุณหภูมิจุดสามจุดต่ำ: t = -57.2 o C และ P = 5.2 atm

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีและความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์

ในทางเคมี คาร์บอนไดออกไซด์มีความเฉื่อย ซึ่งมีสาเหตุมาจากพลังงานสูงของพันธะ O=C=O ด้วยตัวรีดิวซ์ที่รุนแรงที่อุณหภูมิสูง คาร์บอนไดออกไซด์จึงแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์ ด้วยถ่านหินจะลดลงเหลือคาร์บอนมอนอกไซด์ CO:

C + CO 2 = 2CO (t = 1,000 o C)

แมกนีเซียมที่ติดไฟในอากาศยังคงเผาไหม้ในบรรยากาศของคาร์บอนไดออกไซด์:

CO 2 + 2Mg = 2MgO + C

คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ทำปฏิกิริยากับน้ำบางส่วน:

CO 2 (ล.) + H 2 O = CO 2 × H 2 O (ล.) ↔ H 2 CO 3 (ล.)

แสดงคุณสมบัติที่เป็นกรด:

CO 2 + NaOH เจือจาง = NaHCO 2 ;

CO 2 + 2NaOH conc = นา 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 (s) + H 2 O = Ba(HCO 3) 2 (l)

เมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000 o C คาร์บอนไดออกไซด์จะสลายตัว:

2CO 2 = 2CO + O 2

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	การเผาไหม้ของอินทรียวัตถุ 0.77 กรัมซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ 2.4 กรัม และน้ำ 0.7 กรัม ความหนาแน่นของไอของสารสำหรับออกซิเจนคือ 1.34 กำหนดสูตรโมเลกุลของสาร
สารละลาย	ม.(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); ม.(C) = ×12 = 0.65 ก.; ม.(H) = 2 × 0.7 / 18 × 1 = 0.08 ก. ม.(O) = ม.(ค x สูง y โอ z) - ม.(C) - ม.(H) = 0.77 - 0.65- 0.08 = 0.04 ก. x:y:z = ม(C)/อาร์(C) : ม(H)/อาร์(H) : ม(O)/อาร์(O); x:y:z = 0.65/12:0.08/1: 0.04/16; x:y:z = 0.054: 0.08: 0.0025 = 22: 32: 1 ซึ่งหมายความว่าสูตรที่ง่ายที่สุดของสารประกอบคือ C 22 H 32 O และมวลโมลของมันคือ 46 กรัม/โมล มวลโมลของสารอินทรีย์สามารถกำหนดได้โดยใช้ความหนาแน่นของออกซิเจน: สาร M = M(O 2) × D(O 2) ; สาร M = 32 × 1.34 = 43 กรัม/โมล สาร M / M(C 22 H 32 O) = 43/312 = 0.13 ซึ่งหมายความว่าต้องคูณสัมประสิทธิ์ทั้งหมดในสูตรด้วย 0.13 ซึ่งหมายความว่าสูตรโมเลกุลของสารจะเป็น C 3 H 4 O
คำตอบ	สูตรโมเลกุลของสาร C 3 H 4 O

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	เมื่อเผาอินทรียวัตถุที่มีน้ำหนัก 10.5 กรัม จะได้คาร์บอนไดออกไซด์ (NC) 16.8 ลิตร และน้ำ 13.5 กรัม ความหนาแน่นของไอของสารในอากาศคือ 2.9 ได้มาซึ่งสูตรโมเลกุลของสาร
สารละลาย	ลองวาดแผนภาพปฏิกิริยาการเผาไหม้ของสารประกอบอินทรีย์โดยกำหนดจำนวนอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนเป็น "x", "y" และ "z" ตามลำดับ: C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O ให้เราพิจารณามวลขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นสารนี้ ค่ามวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev ปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม: Ar(C) = 12 อามู, Ar(H) = 1 อามู, Ar(O) = 16 อามู ม.(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); ม.(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); ลองคำนวณมวลโมลของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำกัน ดังที่ทราบกันดีว่ามวลโมลาร์ของโมเลกุลเท่ากับผลรวมของมวลอะตอมสัมพัทธ์ของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล (M = Mr): M(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 กรัม/โมล; M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 กรัม/โมล ม.(C) = ×12 = 9 ก.; ม.(H) = 2 × 13.5 / 18 × 1 = 1.5 ก. ม.(O) = ม.(ค x สูง y โอ z) - ม.(C) - ม.(H) = 10.5 - 9 - 1.5 = 0 ก. เรามากำหนดสูตรทางเคมีของสารประกอบกัน: x:y = ม.(C)/อาร์(C) : ม.(H)/อาร์(H); x:y = 9/12: 1.5/1; x:y = 0.75: 1.5 = 1: 2. ซึ่งหมายความว่าสูตรที่ง่ายที่สุดของสารประกอบคือ CH2 และมวลโมลของมันคือ 14 กรัม/โมล มวลโมลาร์ของสารอินทรีย์สามารถกำหนดได้โดยใช้ความหนาแน่นของอากาศ: M สาร = M(อากาศ) × D(อากาศ) ; สาร M = 29 × 2.9 = 84 กรัม/โมล ในการค้นหาสูตรที่แท้จริงของสารประกอบอินทรีย์ เราจะหาอัตราส่วนของมวลโมลาร์ที่ได้: M สาร / M(CH 2) = 84/14 = 6 ซึ่งหมายความว่าดัชนีของอะตอมคาร์บอนและไฮโดรเจนควรสูงกว่า 6 เท่านั่นคือ สูตรของสารจะเป็น C 6 H 12
คำตอบ	สูตรโมเลกุลของสาร C 6 H 12

มหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

สถาบันคณิตศาสตร์และกลศาสตร์ประยุกต์
ภาควิชากลศาสตร์ทฤษฎี

โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์

โครงการหลักสูตร

ทิศทางการฝึกอบรมระดับปริญญาตรี 010800 กลศาสตร์และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

กลุ่ม 23604/1

ผู้จัดการโครงการ:

ได้รับการยอมรับสำหรับการป้องกัน:

เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

บทที่ 1 พลวัตของโมเลกุล 3

1.2 คู่ศักยภาพ 5

1.2.1 ศักยภาพมอร์ส 5

1.2.2 ศักยภาพของเลนนาร์ด-โจนส์ 6

1.2.3 การเปรียบเทียบศักยภาพของมอร์สและเลนนาร์ด-โจนส์ 7

1.2.4 กราฟสำหรับเปรียบเทียบศักยภาพและแรง 7

1.2.5 บทสรุป 9

1.2 โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ 9

บทที่ 2 การเขียนโปรแกรม 10

2.1 ข้อกำหนดของโปรแกรม 10

2.2 รหัสโปรแกรม 11

2.2.1 ตัวแปร 11

2.2.2 ฟังก์ชั่นการสร้างอนุภาค 12

2.2.3 ฟังก์ชันฟิสิกส์ 14

2.2.4 กำลัง 18 ฟังก์ชั่น

2.3 การเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด 19

ผลลัพธ์ของงาน 20

อ้างอิง 21

บทนำและคำชี้แจงปัญหา

การสร้างแบบจำลองโมเลกุล แม้แต่สิ่งที่ง่ายที่สุดก็ยังเป็นงานที่ยาก ในการสร้างแบบจำลองจำเป็นต้องใช้ศักย์ของอนุภาคจำนวนมาก แต่การเขียนโปรแกรมมันก็เป็นงานที่ยากมากเช่นกัน คำถามเกิดขึ้นว่าเป็นไปได้หรือไม่ที่จะหาวิธีที่ง่ายกว่าในการสร้างแบบจำลองโมเลกุลที่ง่ายที่สุด

ศักยภาพของการจับคู่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างแบบจำลองเนื่องจากมีรูปแบบที่เรียบง่ายและง่ายต่อการโปรแกรม แต่จะนำไปใช้กับการสร้างแบบจำลองระดับโมเลกุลได้อย่างไร? งานของฉันทุ่มเทเพื่อแก้ไขปัญหานี้

ดังนั้น งานที่กำหนดไว้สำหรับโครงการของฉันสามารถกำหนดได้ดังนี้ - เพื่อสร้างแบบจำลองโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ (แบบจำลอง 2 มิติ) โดยใช้ศักย์คู่และพิจารณาพลวัตของโมเลกุลที่ง่ายที่สุด

บทที่ 1 พลวัตของโมเลกุล

วิธีพลศาสตร์โมเลกุลแบบคลาสสิก

วิธีพลศาสตร์โมเลกุล (วิธี MD) เป็นวิธีการที่ติดตามวิวัฒนาการเวลาของระบบที่มีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมหรืออนุภาคโดยการรวมสมการการเคลื่อนที่ของพวกมันเข้าด้วยกัน

ประเด็นสำคัญ:

กลศาสตร์คลาสสิกใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของอะตอมหรืออนุภาค กฎการเคลื่อนที่ของอนุภาคพบได้โดยใช้กลศาสตร์เชิงวิเคราะห์ แรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมสามารถแสดงได้ในรูปของแรงศักย์แบบคลาสสิก (เป็นการไล่ระดับของพลังงานศักย์ของระบบ) ความรู้ที่แม่นยำเกี่ยวกับวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคของระบบในช่วงเวลาที่ยาวนานนั้นไม่จำเป็นที่จะต้องได้รับผลลัพธ์ในลักษณะมหภาค (อุณหพลศาสตร์) ชุดของการกำหนดค่าที่ได้รับระหว่างการคำนวณพลวัตของโมเลกุลจะมีการกระจายตามฟังก์ชันการแจกแจงทางสถิติบางฟังก์ชัน เช่น ที่สอดคล้องกับการกระจายแบบไมโครคาโนนิคัล

วิธีไดนามิกของโมเลกุลสามารถใช้ได้หากความยาวคลื่น De Broglie ของอะตอม (หรืออนุภาค) น้อยกว่าระยะห่างระหว่างอะตอมมาก

นอกจากนี้ พลศาสตร์ของโมเลกุลแบบคลาสสิกไม่สามารถใช้ได้กับระบบการสร้างแบบจำลองที่ประกอบด้วยอะตอมของแสง เช่น ฮีเลียมหรือไฮโดรเจน นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิต่ำ ผลกระทบของควอนตัมจะมีความสำคัญ และเพื่อศึกษาระบบดังกล่าว จำเป็นต้องใช้วิธีทางเคมีควอนตัม จำเป็นที่เวลาที่พิจารณาพฤติกรรมของระบบมากกว่าเวลาผ่อนคลายของปริมาณทางกายภาพที่กำลังศึกษา

วิธีการของพลศาสตร์ระดับโมเลกุลซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ได้แพร่หลายในสาขาเคมี และตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา ในด้านชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ มีบทบาทสำคัญในการกำหนดโครงสร้างของโปรตีนและชี้แจงคุณสมบัติของโปรตีนหากปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุสามารถอธิบายได้ด้วยสนามแรง

1.2 ศักยภาพของการจับคู่

ในงานของฉัน ฉันใช้สองศักยภาพ: Lennard-Jones และ Morse พวกเขาจะกล่าวถึงด้านล่าง

1.2.1 ศักยภาพมอร์ส

D คือพลังงานพันธะ a คือความยาวพันธะ b คือพารามิเตอร์ที่แสดงลักษณะความกว้างของหลุมศักย์

ศักย์ไฟฟ้ามีพารามิเตอร์ไร้มิติหนึ่งตัว ba สำหรับ ba=6 ปฏิสัมพันธ์ของมอร์สและเลนนาร์ด-โจนส์อยู่ใกล้กัน เมื่อ b เพิ่มขึ้น ความกว้างของหลุมศักย์สำหรับอันตรกิริยาของมอร์สจะลดลง และอันตรกิริยาจะเข้มงวดและเปราะมากขึ้น

การลดลงของ ba นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ตรงกันข้าม - ศักยภาพของหลุมจะขยายตัว และความแข็งแกร่งลดลง

แรงที่สอดคล้องกับศักยภาพของมอร์สคำนวณโดยสูตร:

หรือในรูปแบบเวกเตอร์:

1.2.2 ศักยภาพของเลนนาร์ด-โจนส์

ศักยภาพกำลังคู่ของการมีปฏิสัมพันธ์ กำหนดโดยสูตร:

r คือระยะห่างระหว่างอนุภาค D คือพลังงานพันธะ a คือความยาวพันธะ

ศักยภาพเป็นกรณีพิเศษของศักยภาพมิเอะ และไม่มีพารามิเตอร์ไร้มิติ

แรงอันตรกิริยาที่สอดคล้องกับศักย์ของเลนนาร์ด-โจนส์คำนวณโดยสูตร

สำหรับศักยภาพของเลนนาร์ด-โจนส์ ความแข็งของพันธะ ความยาวพันธะวิกฤติ และความแข็งแรงของพันธะ ตามลำดับ

แรงปฏิสัมพันธ์ของเวกเตอร์ถูกกำหนดโดยสูตร

นิพจน์นี้มีเพียงกำลังเลขคู่ของระยะห่างระหว่างอะตอม r ซึ่งทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการใช้การดำเนินการแยกรากในการคำนวณเชิงตัวเลขโดยใช้วิธีไดนามิกของอนุภาค

1.2.3 การเปรียบเทียบศักยภาพของมอร์สและเลนนาร์ด-โจนส์

เพื่อพิจารณาถึงศักยภาพ มาดูกันจากมุมมองการใช้งาน

ศักยภาพทั้งสองมีสองเงื่อนไข ฝ่ายหนึ่งรับผิดชอบในการดึงดูด และอีกฝ่ายรับผิดชอบในการดึงดูด

ศักย์มอร์สประกอบด้วยเลขชี้กำลังที่มีเลขชี้กำลังเป็นลบ ซึ่งเป็นหนึ่งในฟังก์ชันที่ลดลงเร็วที่สุด ฉันขอเตือนคุณว่าตัวบ่งชี้มีรูปแบบสำหรับคำที่รับผิดชอบในการผลักไสและคำที่รับผิดชอบในการดึงดูด

ข้อดี:

ในทางกลับกัน ศักยภาพของเลนนาร์ด โจนส์ ก็มีฟังก์ชันอันทรงพลังของแบบฟอร์ม

โดยที่ n = 6 สำหรับคำศัพท์ที่รับผิดชอบต่อแรงดึงดูด และ n = 12 สำหรับคำศัพท์ที่รับผิดชอบต่อแรงผลัก

ข้อดี:

ไม่จำเป็นต้องดำเนินการสแควร์รูท เนื่องจากเมื่อเขียนโปรแกรมองศาจะเท่ากัน และจะเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับศักยภาพของมอร์ส

1.2.4 กราฟสำหรับเปรียบเทียบศักยภาพและแรง

1.2.5 บทสรุป

จากกราฟเหล่านี้เราสามารถสรุปได้หนึ่งข้อ - ศักยภาพของมอร์สมีความยืดหยุ่นมากกว่า ดังนั้นจึงเหมาะสมกับความต้องการของฉันมากกว่า เนื่องจาก จำเป็นต้องอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคทั้งสาม และจะต้องมีศักยภาพ 3 ประเภท:

สำหรับปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับคาร์บอน (จะเหมือนกันสำหรับออกซิเจนแต่ละตัวในโมเลกุล) สำหรับปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนในโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ (ขอเรียกว่าการทำให้เสถียร) สำหรับปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคจากโมเลกุลที่แตกต่างกัน

ดังนั้นในอนาคตฉันจะใช้ศักยภาพของมอร์สเท่านั้นและจะละชื่อนี้ไว้

1.2 โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์) เป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่นและไม่มีสี โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์มีโครงสร้างเชิงเส้นและมีพันธะโควาเลนต์เชิงขั้ว แม้ว่าตัวโมเลกุลเองจะไม่ใช่ขั้วก็ตาม โมเมนต์ไดโพล = 0

เรามาทำความรู้จักกับโครงสร้างของโมเลกุลโดยย่อซึ่งก็คืออนุภาคที่มีอะตอมหลายอะตอมรวมกัน โดยพื้นฐานแล้วมีสองวิธีในการสร้างโมเลกุลจากอะตอม

วิธีแรกขึ้นอยู่กับการเกิดขึ้นของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจากอะตอมที่เป็นกลาง เราได้ระบุไว้ข้างต้นแล้วว่าอะตอมมีความเป็นกลาง กล่าวคือ จำนวนประจุบวกในนิวเคลียส (จำนวนโปรตอน) จะสมดุลด้วยจำนวนประจุลบ นั่นคือจำนวนอิเล็กตรอนที่หมุนรอบนิวเคลียส

หากอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปด้วยเหตุผลบางประการ ดังนั้นประจุบวกส่วนเกินจะปรากฏในนิวเคลียสซึ่งไม่สมดุลกับอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ และอะตอมดังกล่าวจะกลายเป็นอนุภาคที่มีประจุบวก

อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่าไอออน มีส่วนช่วยในการสร้างโมเลกุลจากอะตอม

การศึกษาคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ แสดงให้เห็นว่าในทุกกรณี สิ่งที่เสถียรที่สุดคือองค์ประกอบที่วงโคจรอิเล็กตรอนด้านนอกเต็มหรือมีจำนวนอิเล็กตรอนที่เสถียรที่สุด - 8

สิ่งนี้ได้รับการยืนยันอย่างยอดเยี่ยมจากตารางธาตุ โดยที่ธาตุเฉื่อยที่สุด (เช่น เสถียรและไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีกับสารอื่นๆ) อยู่ในกลุ่มศูนย์

ประการแรกคือฮีเลียมซึ่งมีหนึ่งวงโคจรที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนสองตัว และก๊าซนีออน อาร์กอน คริปตอน ซีนอน และเรดอน ซึ่งมีอิเล็กตรอนแปดตัวอยู่ในวงโคจรรอบนอก

ในทางตรงกันข้าม หากวงโคจรด้านนอกของอะตอมมีอิเล็กตรอนเพียง 1-2 ตัว อะตอมดังกล่าวก็มีแนวโน้มจะมอบอิเล็กตรอนเหล่านี้ให้กับอะตอมอื่นที่ขาดอิเล็กตรอน 1-2 ตัวในวงโคจรด้านนอกไปเป็นเลข 8 อะตอมดังกล่าวมีปฏิกิริยาโต้ตอบกันมากที่สุด

ลองมาเป็นตัวอย่าง โมเลกุลของเกลือแกงเรียกว่าในเคมี โซเดียมคลอไรด์ และก่อตัวตามชื่อของมันจากอะตอมของโซเดียมและคลอรีน อะตอมโซเดียมมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่ในวงโคจรด้านนอก และอะตอมของคลอรีนมีอิเล็กตรอนเจ็ดตัว

หากอะตอมทั้งสองเข้าใกล้กันโซเดียมอิเล็กตรอนตัวหนึ่งที่อยู่ในวงโคจรด้านนอกและ "ผูก" ไว้กับอะตอมอย่างอ่อนสามารถแยกตัวออกจากมันและไปที่อะตอมของคลอรีนซึ่งมันจะเป็นอิเล็กตรอนตัวที่แปดที่อยู่ด้านนอก วงโคจร (รูปที่ 4 ,A)

จากผลของการเปลี่ยนแปลงนี้ ไอออนสองตัวจึงเกิดขึ้น: โซเดียมไอออนบวกและไอออนคลอรีนไอออนลบ (รูปที่ 4, b) ดึงดูดซึ่งกันและกันและสร้างโมเลกุลโซเดียมคลอไรด์ ซึ่งสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นลูกบอลสองลูกที่ถูกดึงเข้าหากันโดย สปริง (รูปที่ 4, c) .

วิธีที่สองที่โมเลกุลถูกสร้างขึ้นจากอะตอมคือเมื่ออะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปมารวมกัน อิเล็กตรอนในวงโคจรด้านนอกของอะตอมเหล่านี้จะถูกจัดเรียงใหม่ในลักษณะที่พวกมันสัมพันธ์กับอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไป อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรภายในยังคงเกี่ยวข้องกับอะตอมนี้เท่านั้น

ในกรณีนี้ มีแนวโน้มที่จะสร้างวงโคจรอิเล็กตรอนแปดตัวที่เสถียรที่สุด

ให้เรายกตัวอย่างโมเลกุลดังกล่าวหลายตัวอย่าง

ลองใช้โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและออกซิเจนสองอะตอม เมื่อโมเลกุลนี้เกิดขึ้น การจัดเรียงอิเล็กตรอนใหม่ในวงโคจรด้านนอกของอะตอมเหล่านี้จะเกิดขึ้น (รูปที่ 5)

อะตอมของคาร์บอนปล่อยให้อิเล็กตรอนสองตัวที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสของมันอยู่ในวงโคจรด้านใน และอิเล็กตรอนสี่ตัวที่อยู่ในวงโคจรด้านนอกของมันจะถูกกระจายอิเล็กตรอนสองตัวไปยังอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม ซึ่งจะบริจาคอิเล็กตรอนสองตัวแต่ละตัวสำหรับพันธะร่วมของอะตอมคาร์บอน

ดังนั้นในพันธะคาร์บอน-ออกซิเจนแต่ละพันธะ อิเล็กตรอนสองคู่จึงมีส่วนร่วมซึ่งกันและกัน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อะตอมทั้งสามอะตอมของโมเลกุลดังกล่าวมีวงโคจรด้านนอกที่มั่นคงซึ่งมีอิเล็กตรอนแปดตัวหมุนอยู่

ดังที่ทราบกันว่ามีโมเลกุลเกิดขึ้นไม่เพียงแต่จากองค์ประกอบที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังมาจากอะตอมที่เหมือนกันด้วย

การก่อตัวของโมเลกุลดังกล่าวยังอธิบายได้ด้วยความปรารถนาที่จะมีอิเล็กตรอนจำนวนแปดที่เสถียรที่สุดในวงโคจรรอบนอก

ตัวอย่างเช่น อะตอมออกซิเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนสองตัวอยู่ในวงโคจรด้านในและหกอิเล็กตรอนในวงโคจรด้านนอก ขาดอิเล็กตรอนสองตัวเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมแปดเท่า

ดังนั้นอะตอมเหล่านี้จึงรวมกันเป็นสองเท่าก่อตัวเป็นโมเลกุลออกซิเจน O 2 ซึ่งมีอิเล็กตรอนสองตัวจากแต่ละอะตอมถูกรวมเข้าด้วยกันหลังจากนั้นอิเล็กตรอนแปดตัวจะหมุนรอบพวกมันในวงโคจรด้านนอก

เมื่อโมเลกุลถูกสร้างขึ้นตามวิธีที่สอง เมื่อมีการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนระหว่างอะตอม ศูนย์กลางของอะตอมจะต้องเข้ามาใกล้กันมากกว่าวิธีแรก เมื่อเกิดแรงดึงดูดร่วมกันของไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันเท่านั้น

ดังนั้นหากในวิธีแรกเราสามารถจินตนาการถึงโมเลกุลดังกล่าวในรูปแบบของลูกบอลไอออนสองลูกที่สัมผัสกัน (รูปที่ 4, c) ซึ่งไม่เปลี่ยนขนาดและรูปร่างของมันดังนั้นในวิธีที่สองดูเหมือนว่าอะตอมทรงกลมจะเป็น แบน

วิธีการศึกษาโครงสร้างของสสารสมัยใหม่ไม่เพียงช่วยให้รู้ว่าอะตอมต่างๆ ของโมเลกุลนั้นทำมาจากอะไร แต่ยังช่วยให้รู้ว่าอะตอมนั้นอยู่ในโมเลกุลได้อย่างไร กล่าวคือ โครงสร้างของโมเลกุลเหล่านี้ลงไปจนถึงระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของ อะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล

ในรูป รูปที่ 6 แสดงโครงสร้างของโมเลกุลออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ตลอดจนตำแหน่งของนิวเคลียสของอะตอมในโมเลกุลเหล่านี้ ซึ่งระบุระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ในหน่วยอังสตรอม

โมเลกุลออกซิเจนประกอบด้วยอะตอม 2 อะตอม มีรูปร่างเป็นลูกบอลบีบอัด 2 ลูก โดยมีระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอม 1.20 A โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วย 3 อะตอม มีรูปร่างเป็นเส้นตรงโดยมีอะตอมของคาร์บอนอยู่ตรงกลาง และมีอะตอมของออกซิเจน 2 อะตอมอยู่ที่ด้านใดด้านหนึ่งเป็นเส้นตรงโดยมีระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์ 1.15 A.

ข้าว. 6. โครงสร้างของโมเลกุล: ก - การจัดเรียงอะตอม; b - ตำแหน่งของนิวเคลียสของอะตอม; 1 - โมเลกุลออกซิเจน O 2; 2 - โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2

องศาเซลเซียสจนถึงสิ้นศตวรรษ และเว้นแต่จะมีการไหลของคาร์บอนลงสู่ดินเพิ่มขึ้น ตามข้อมูลที่ได้รับนักวิจัยสรุปว่าเพื่อชดเชยการปล่อยก๊าซเรือนกระจก คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สจากดินจำเป็นต้องเพิ่มปริมาณชีวมวลป่าไม้สองถึงสามครั้งและไม่ใช่ 70–80% ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ การศึกษานี้ดำเนินการโดยสถาบันสิ่งแวดล้อมฟินแลนด์ ประเทศฟินแลนด์...

https://www.site/journal/123925

คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊ส

https://www.site/journal/116900

จากมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย (สหรัฐอเมริกา) ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nano Letters คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สจำนวนมหาศาล คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สซึ่งถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยอุตสาหกรรมและการขนส่ง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าทำให้เกิดภาวะโลกร้อน มีการพูดคุยกันหลายวิธี...และแพลทินัม การติดตั้งที่ประกอบโดยใช้วัสดุนาโนนี้ทำให้สามารถเปลี่ยนส่วนผสมได้ภายใต้อิทธิพลของแสงแดด

และไอน้ำเป็นก๊าซมีเทน อีเทน และโพรเพน มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้...

https://www.site/journal/116932 คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สเป้าหมายคือเพื่อกระตุ้นกิจกรรมการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืช หรือเพื่อฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของเหลวไว้ใต้ดิน การแปลง คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สนักวิทยาศาสตร์ได้เสนออนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ลงในไฮโดรคาร์บอนแล้ว เพื่อเป็นอีกวิธีหนึ่งในการแก้... ทองแดงและแพลทินัม การติดตั้งที่ประกอบโดยใช้วัสดุนาโนนี้ทำให้สามารถเปลี่ยนส่วนผสมได้ภายใต้อิทธิพลของแสงแดด

และไอน้ำกลายเป็นมีเทน อีเทน และโพรเพน มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเดิมถึง 20 เท่า...

https://www.site/journal/122591 คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สสหรัฐอเมริกา ตามที่เสนอโดยบริการกดของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นการดูดซึมโดยพืช คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สและการระเหยของน้ำจากผิวใบจะเกิดขึ้นผ่านรูพรุนเดียวกันที่เรียกว่าปากใบ นี่คือ... CO2 ในอากาศมากเกินไป ปากใบแคบลง อาจจะจำกัดปริมาณที่เข้ามา

ที่ใช้โดยพืชเพื่อการเจริญเติบโต ส่งผลให้การระเหยช้าลงและประสิทธิภาพของ "ธรรมชาติ...

https://www.site/journal/126120 ผลึกได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธีง่ายๆ ซึ่งอาศัยสารเคมีที่มีอยู่สามชนิด เป็นธรรมชาติแก๊ส มักจะมี ผลึกได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธีง่ายๆ ซึ่งอาศัยสารเคมีที่มีอยู่สามชนิด เป็นธรรมชาติคาร์บอนิก มักจะมี ผลึกได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธีง่ายๆ ซึ่งอาศัยสารเคมีที่มีอยู่สามชนิด เป็นธรรมชาติและสิ่งสกปรกอื่น ๆ ที่ลดประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงนี้ อุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้วัสดุที่สามารถขจัดออกได้

- วัสดุในอุดมคติจะต้องสามารถเข้าถึงได้ เลือกได้ มีความจุสูง และชาร์จใหม่ได้ วัสดุแบบชาร์จไฟได้...

https://www.site/journal/126326 คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมากกว่าผู้หญิง นักวิจัยอธิบายเรื่องนี้ด้วยความจริงที่ว่าผู้ชายใช้รถยนต์บ่อยขึ้น และด้วยเหตุนี้... ความแตกต่างทางเพศ ผู้เขียนงานวิจัยจึงเสนอวิธีที่แตกต่างออกไปเล็กน้อยในการพิจารณาแหล่งที่มา คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊ส(หนึ่งใน ก๊าซกระทบต่อภาวะโลกร้อน) และโดยเฉพาะอุปนิสัยและรายได้ของผู้บริโภคที่ไม่ได้นำมาพิจารณาอย่างเป็นทางการ...

https://www.site/journal/126887

ในการก่อตัวทางธรณีวิทยาที่มีถ่านหินในรัฐหลุยเซียนา มักจะมี ผลึกได้รับการพัฒนาโดยใช้วิธีง่ายๆ ซึ่งอาศัยสารเคมีที่มีอยู่สามชนิด เป็นธรรมชาตินักวิจัยได้ค้นพบว่าแบคทีเรียที่ใช้แพร่หลาย คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สและถ่านหินในฐานะอาหารเมื่อมีน้ำสามารถแปรรูป CO2 เพิ่มเติมและปล่อยมีเทนเข้าสู่... นักวิจัยเพื่อให้กระบวนการนี้ทำงานได้ จุลินทรีย์ที่แปรรูป CO2 ให้เป็นมีเทน ยกเว้น