Чтение графиков поверхности потенциальной энергии

Если честно ждал, когда же появится статья на этот вопрос в Beyond.
В препах появилась задача про поверхность потенциальной энергии, а точнее чнение ее графиков. Также существует такое понятие как потенциал Морзе, который описывает энергию колебательней vs расстояние между атомами. При решении одной задачи задумался :Как изобразить потенциал реакции исходя из расстояния между атоиами трех видов(1,2,3)? И как определить экзо-или эндотермическая?


Если исходить из того что при разрыве связи энергия затрачивается,то график дожен начинаться с низу , а расстояние между атомами 1 и 2 должно увеличиваться(если читать график с права на лево), но почему-то на графике расстояние сужается. Почему? Помогите пожалуйста построить график Морзе для обоих путей.

Не гарантирую 100% верный ответ, но могу сказать, что у меня сидит в голове.

Насколько я понимаю, здесь показан “вид сверху” от трехмерного графика поверхности потенциальной энергии. И на оси, которая направлена в нашу сторону, перпендикулярно бумаге, откладывается энергия. Чтобы понять, что я говорю, можешь посмотреть на картинку из википедии.

Поскольку это только вид сверху, мы по идее не можем оценить где поверхность поднимается, а где опускается, обычно на этих линиях числами указываются значения энергии (“высота поверхности”). И, возможно, из-за отсутствия таких чисел нам в первом графике снизу дали начальный эскиз.

Смотря на него, можно понять (как мне кажется), что то место, где ППЭ собирается в кружочек — яма на 3д графике. И походу дальше к правому верхнему углу энергия повышается (может быть transition state) и потом понижается (предположение, потому что расстояния от обоих атомов становится большим). И то, что просят нарисовать снизу, мы, наверное, получим смотря на значения энергии в плоскости, проведенной через отрезок Q_a, перпендикулярной бумаге. Тогда в начале получится то, что уже нарисовано снизу слева и, чтобы продолжить, надо будет показать, как потом энергия понижается.

Снизу справа то же самое, только плоскость проводить через Q_b. Тогда, кажется, получится что-то подобное (рисовал тачпадом, не обессудь):

Можешь сказать из каких препов задача, вдруг там есть еще какая-то вспомогательная инфа?

Я еще нашел такие графики. Здесь на 2д графике числами показаны значения энергии.

Задача на такую тематику пришла в препу 2021. Но эта задача не оттуда. И там нет начального эскиза, это я пытался)).

ахахахахахахахахахахахаха, прикольно. Откуда тогда задача, можешь скинуть?

Здесь достаточно, как мне кажется, интерпретации графиков. На верхнем графике представлена контурная карта, где каждая линия соответствует одному значению потенциальной энергии.

Т.е., если двигаться по контурной карте вдоль Q_b, энергия меняться не будет. Каким тогда будет график?

прямая линия

А если двигаться по Q_a энергия будет меняться при переходе от каждой линии к другой. Т.е., что-то больше похожее на две параболы (два локальных минимума с E_a для перехода от одного к другому).

Почему два минимума? Обратите внимание, что вот тот кружок в нижнем левом углу соответствует экстремуму функции. Скорее всего это минимум. Теперь обратите внимание на кривизну линий ближе к верхнему правому углу – как будто бы образуется другой круг.

Думаю как-то так.

Она же линии пересекает, если ее продлить. Тогда же должна меняться энергия, нет?

Как по мне, эти линии не скорчиваются в круг, а расправляются. Может быть, что там график становится более и более плоским? Тогда на графике энергия vs ход реакции по Q_a будет горизонтальная асимптота. А если туда поставить круг, то энергия должна будет снова повышаться, но я не вижу для этого причин.

ED: А еще там расстояние между линиями увеличивается. Поскольку разница в энергии между двумя соседними линиями везде одна, это еще больше похоже на сглаживание поверхности.

© 2021 Общественный Фонд «Beyond Curriculum» (CC BY-NC-SA 4.0 International)