Enunciado

A energia potencial V do NaCI pode ser descrita empiricamente por

onde R é a distância internuclear. Esta distância no equilíbrio é R0 = 2,5Â e a energia de dissociação é 3,6 eV. (a) Calcule A e p/R 0, desprezando vibrações de ponto zero. (b) Desenhe no mesmo gráfico V e cada um dos termos que compõem V.(c) Dê o significado físico de A e p.

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de física quântica?!

Passo 2

a) a fórmula empírica para o potencial de energia V do N a C l é:

V = - e 2 4 π ε 0 R + A e - R / ρ

Aqui, R é o intervalo, e é a carga eletrônica 1,602 ⋅ 10 - 19 -   C , ε 0 é a permissividade do espaço livre 8,854 ⋅ 10 - 12   F / m , e A e ρ são constantes

Convertendo essa fórmula empírica para expressar V em e V e R em

V = - 1,602 ⋅ 10 - 19   C 2 4 π 8,854 ⋅ 10 - 12   F / m R 1   e V 1,602 ⋅ 10 - 19   J 1   Å 10 - 10   m + A e - R / ρ

→ V = - 14,4   e V ⋅ Å R + A e - R / ρ

Temos dois lugares R em que V é conhecido. O primeiro é a separação de equilíbrio R 0 = 2,4   Å , a distância que o potencial de energia de ligação do N a C l , - 4,9   e V :

- 4,9   e V = - 14,4 R 0 + A e - R / ρ

Resolvendo para A e substituindo a separação de equilíbrio:

A e - R / ρ = - 4,9   e V + 14,4   e V ⋅ Å R 0

→ A = 14,4   e V ⋅ Å R 0 - 4,9   e V e R 0 / ρ

Passo 3

A segunda localização onde o potencial é conhecido é a máxima separação possível R m = 11   Å onde o potencial é a energia de custo de formação da molécula, que é a energia de ligação mais a energia de dissociação do NaCl, 3,6   e V

- 1,3   e V = - 14,4 R m + A e - R m / ρ

Resolvendo para A

A = 14,4   e V ⋅ Å R m - 1,3   e V e R m / ρ

Igualando as duas expressões para A e resolvendo para ρ em termos de R 0 e R m

14,4   e V ⋅ Å R 0 - 4,9   e V e R 0 / ρ = 14,4   e V ⋅ Å R m - 1,3   e V e R m / ρ

→ e R 0 - R m ρ = 14,4   e V ⋅ Å R m - 1,3   e V 14,4   e V ⋅ Å R 0 - 4,9   e V

→ R 0 - R m ρ = ln ⁡ 14,4   e V ⋅ Å R m - 1,3   e V 14,4   e V ⋅ Å R 0 - 4,9   e V

→ ρ = R 0 - R m ln ⁡ 14,4   e V ⋅ Å R m - 1,3   e V 14,4   e V ⋅ Å R 0 - 4,9   e V

Substituindo 2,4   Å para R 0 e 11   Å para R m para calcular ρ

ρ = 2,4   Å - 11   Å ln ⁡ 14,4   e V ⋅ Å 11   Å - 1,3   e V 14,4   e V ⋅ Å 2,4   Å - 4,9   e V = 1,793   Å

Substituindo em

ρ R 0 = 1,793   Å 2,4   Å

∴ ρ R 0 = 0,75

Resposta

ρ R 0 = 0,75

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