Energia molecolare

Nelle molecole vi sono atomi costituiti da nuclei aventi carica positiva circondati da elettroni carichi negativamente. Ad esempio nella molecola di idrogeno H2 è presente un legame covalente puro in cui gli elettroni sono condivisi tra i due nuclei.

L’energia potenziale della molecola è data dalla somma delle repulsioni tra cariche dello stesso segno e attrazione tra cariche di segno opposto.

L’energia potenziale della molecola è data dalla somma di tali contributi:

Energia Potenziale totale = EPelettrone-elettrone+ EPnucleo-nucleo + EPnucleo-elettrone

L’energia potenziale di una molecola dipende quindi dalla posizione relativa nel tempo dei nuclei costituenti e degli elettroni come si può vedere dalla curva dell’energia potenziale.

energia potenziale

Le molecole di idrogeno inoltre, a seconda della temperatura, si muovono da una posizione all’altra e hanno quindi una energia cinetica traslazionale Ecin trans= mv2/2 essendo v la velocità media delle molecole.

Oltre all’energia potenziale e cinetica le molecole sono dotate di energia vibrazionale Evibr in quanto facendo sempre riferimento alla molecola di H2 il legame agisce come una sorta di molla. Per molecole più complesse vi sono molti possibili moti vibrazionali che contribuiscono all’energia cinetica totale.

Le molecole vengono inoltre sottoposte a movimenti rotazionali che danno luogo a un ulteriore contributo per la determinazione dell’energia cinetica.

Pertanto l’energia cinetica di una molecola è data dalla somma di tutti i contributi:

Energia cinetica totale = Ecin trans + Evibr + Erot

L’energia totale di una molecola detta energia interna U è data dalla somma della sua energia potenziale e cinetica:

U = EPelettrone-elettrone+ EPnucleo-nucleo + EPnucleo-elettrone + Ecin trans + Evibr + Erot

Questa formula non consente, tuttavia, di poter prevedere il comportamento di una molecola e tantomeno di un gran numero di esse a causa del movimento caotico e imprevedibile del movimento che esse hanno.

Il comportamento di un gran numero di molecole viene pertanto descritto con metodi statistici.

 

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Author: Chimicamo

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