Почему статистическая сумма молекул разбивается только на поступательные, вращательные, колебательные и электронные состояния, игнорируя конфигурации?

Согласно Аткинсу и другим, энергия представляет собой сумму вкладов поступательных, вращательных, колебательных и электронных режимов движения. Поскольку формула статистической суммы Вопрос "=" я е β Е я , Q распределяется по этим 4 модам.

Однако эти 4 режима упускают многие из я конфигурации. Например, циклогексан имеет конфигурации лодки и стула, а также множество промежуточных конфигураций. Если бы я использовал формулы для 4 компонентов функции распределения, найденные в Аткинсе и другом учебнике, функция распределения не могла бы включать эти различные конфигурации.

Кроме того, согласно моему пониманию молекулярной механики, энергия (идеального газа, с использованием того же предположения, что и в молекулярной статистической сумме) обычно разбивается на связи (вибрации), углы и двугранники, а также другие вклады.

Итак, работает ли функция распределения молекул, которую выводит Аткинс, только для молекул, достаточно малых, чтобы содержать только связи, но без угловых или двугранных членов? Тогда я не вижу, чтобы это работало ни с чем, кроме двухатомных видов, что, я знаю, неправильно...

Ответы (1)

Молекула имеет только 3*N (количество атомов) позиционных степеней свободы, поскольку каждый атом может двигаться в трех измерениях. Три из 3N являются трансляциями всей молекулы, 3 вращательными и 3N-6 колебательными (симметрия даже разбивает их на инвариантные подпространства). Таким образом, статистическая сумма включает в это определение все соответствующие микросостояния.

Я полагаю, что циклогексан можно было бы превратить из кресла в лодку, используя только вибрации, если вибрация определяется как все, кроме перемещений и вращений (которыми они являются: en.wikipedia.org/wiki/Molecular_vibration ). Однако, если бы кто-то использовал программное обеспечение QM, такое как Gaussian, для расчета колебательной статистической суммы ( gaussian.com/g_whitepap/thermo.htm ) для циклогексана в конфигурации кресла, он не отклонился бы настолько от своей первоначальной конфигурации, чтобы включить конфигурации лодки, правильно?