¿Cómo interactuarán estos átomos de hidrógeno?

Question

Supongamos que tenemos un espacio con sólo dos $\ce{H}$ átomos y su distancia entre sí es $d$ . Supongamos que no tienen velocidad inicial. ¿Cuál es la fuerza con la que actuarán entre sí?

Esta pregunta puede tener algunos errores en sí misma, pero lo principal que estoy tratando de aprender es cómo un átomo de elemento $X$ interactuar con un átomo de elemento $Y$ .

Answer 1

Cómo interactúa un átomo con otro es una cuestión difícil y requiere bastantes cálculos, incluso para un sistema con sólo dos átomos de hidrógeno. Básicamente, se hace resolviendo la ecuación de Schrödinger para el sistema. La respuesta dependerá también del estado electrónico del sistema, especialmente del estado de espín.

Si el sistema está en un estado electrónico triplete, los dos átomos experimentarán una fuerza de repulsión que se aproxima a infinito a medida que acercas los dos átomos, y esa fuerza se aproxima a cero a medida que la distancia se aproxima a infinito.

Si el sistema se encuentra en estado singlete, la fuerza es nula en la longitud de enlace de equilibrio de $H_2$ (~0,74Å). A medida que la distancia se hace más pequeña los átomos experimentan una fuerza repulsiva creciente que se aproxima a 0. A medida que los dos átomos se alejan del equilibrio hay una fuerza atractiva decreciente que se aproxima a 0 en el infinito.

Answer 2

Si sólo tienes dos átomos de H, nada más, entonces las únicas fuerzas que actúan son la gravedad y el fuerzas interatómicas en particular, la fuerza de van der waals (obsérvese la diapositiva 5, que dice que el potencial de van der waals es aplicable a los gases monatómicos). La fuerza de Van der Waals varía en función de la sexta potencia inversa, por lo que será cero hasta que los átomos de hidrógeno estén bastante cerca, de modo que la débil gravedad hará la mayor parte del trabajo hasta entonces.

Por tanto, debes establecer tu potencial alrededor del centro de masa del sistema con U incluyendo los potenciales gravitatorio y de van-der-waals. Para todas las distancias, excepto las más cercanas, prepárate para una dinámica muy lenta.

Si no sabes utilizar los potenciales, toma el negativo de la derivada del potencial para el van der waals y luego añade la fuerza de la gravedad, ambas actuando en la misma dirección.