Initiation à la thermodynamique moléculaire pour le génie des procédés

Interactions et mouvement des noyaux atomiques

Approximation de Born Oppenheimer :

  • La mécanique moléculaire s'intéresse aux noyaux atomiques en considérant qu'ils possèdent chacun une distribution fixe d'électrons.

  • La mécanique moléculaire utilise alors les lois de la mécanique classique rappelées auparavant.

interactions entre particules : les champs de force

  • Interactions → concepts mécaniques = centres atomiques reliés par des liaisons chimiques explicites.

  • Etotale = E"liantes" intramoléculaires + E "non liantes" intermoléculaires.

Energie intramoléculaire ou interaction liante :

  • Degrés de liberté = élongation des liaisons + pliage + torsion

Schéma des interactions inter et intramoléculaires en mécanique moléculaire avec liaison représentée par des ressorts

Energie intermoléculaire ou interaction non-liante :

  • La forme fonctionnelle, souvent en puissance inverse de la distance indique la portée (grande portée pour 1/r, moyenne pour 1/r3, courte pour 1/r6, très faible pour 1/r12).

  • Eintermoléculaire = somme de potentiels d'interaction de paire.

    • Les interactions électrostatiques = interaction coulombienne en 1/r entre deux charges ponctuelles + interactions entre dipôle - charge en 1/r2 (dipôle fixe) ou 1/r4 (dipôle mobile) + interactions entre dipôle - dipôle fixes en 1/r3 ou entre quadrupôles (comme dans le CO2).

    • Les interactions faibles de type van der Waals = interactions répulsives et attractives entre deux atomes.

      • ex. potentiel de Lennard Jones '12-6'.

expression du potentiel d'interactions inter et intramoléculaires en mécanique moléculaire

ce sont les interactions de type van der Waals qui sont principalement considérées dans ce module par la suite

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