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[交流]
在計算的世界里，給你1eV，你能做什么？
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這個標(biāo)題有點像：在現(xiàn)實世界，給你一塊錢，你可以可以做什么？ 在計算的時候，經(jīng)常會討論到能量——“能量”這一概念會出現(xiàn)在各方面的計算中（其重要意義不言而喻），eV也是一個常用來度量能量大小的標(biāo)度，大家來討論一下自己計算的過程中，對于自己的體系，一個電子伏特的能量可以做些什么？ 先說一個我自己的理解：量化計算中，1eV的能量大概對應(yīng)于粒子常溫下的熱運動所具有的動能（如有不妥，請大家指正）。 |
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“1eV的能量大概對應(yīng)于粒子常溫下的熱運動所具有的動能”欠妥。 粒子常溫下的熱運動的動能是NkT （N=1）,按照T=300K，那么這個能量大約是0.6kcal/mol 而1eV=23.06kcal/mol，對應(yīng)的粒子溫度是~11530K 1eV的能量不足以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，因為化學(xué)鍵的鍵能在80kcal/mol以上這個數(shù)量級上。23kcal/mol大概是2根氫鍵鍵能的樣子，單根氫鍵的數(shù)量級是10kcal/mol。（水分子的單根氫鍵其實是6~8kcal/mol） |
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1eV的能壘需要多大的動能去克服？ 1eV. 什么樣的溫度能給你1eV的動能？答案是，任何非0溫度的體系中的分子都有一定概率達(dá)到1eV的動能。只不過溫度低電話，達(dá)到此動能的概率太小，需要的時間很長。為什么會這樣？因為體系的溫度是個Boltzmann分布的平均值。 曾經(jīng)有一道題是這樣的，室溫下水分子的自解離反應(yīng)(能壘493.4 kJ/mol)，需要多久的時間？就是按照平均值為300K的Boltzmann分布，計算產(chǎn)生一個動能為493.4kJ/mol時的概率，再按阿倫尼烏斯公式換算為反應(yīng)速率。結(jié)果記不清了，大概需要幾十億年。這就是說，在任何溫度下，不管多需要多高的溫度，總是有一定概率能達(dá)到的。 因此溫度只是影響反應(yīng)的快慢，而非決定反應(yīng)是否能夠發(fā)生。我前面說“1eV的能量不足以引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，因為化學(xué)鍵的鍵能在80kcal/mol以上這個數(shù)量級上”的說法是不錯誤的。這樣低的溫度只是說反應(yīng)比較慢而已。特此更正，謝謝安德提醒。 |
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