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项目案例
Vande Waals力
Vande Waals力
产品说明:

1.1 课题研究背景

分子在永不停息地作无规则运动。扩散现象是分子作无规则运动的例证。所谓扩散是指两种不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象。分子之间既有引力,又有斥力。固体能保持一定的形状和体积且难以拉断,说明分子之间存在引力,而固体和液体分子间保持一定的间隙且很难被压缩,说明分子间又存在斥力。物质内分子间引力和斥力是同时存在的,引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,斥力减小得更快。当分子间距为某一定值r0时,引力等于斥力,此时分子处于平衡位置;当分子间距大于r0时,引力起主要作用;当分子间距小于r0时,斥力起主要作用。若分子间距大于分子直径的10倍时,分子间作用力变得十分微弱,可以认为此时分子间作用力为零。

MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言,它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络和图像处理等学科的处理功能于一体,具有极高的编程效率。MATLAB是一个高度集成的系统,MATLAB提供的Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它支持线性和非线性系统,能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模,它同样支持具有多种采样速率的系统。在过去几年里,Simulink已经成为数学和工业应用中对动态系统进行建模时使用得最为广泛的软件包。

1.2 分子相互作用简介

一般认为,分子间作用力比化学键力(离子键、共价键、金属键)弱得多,其作用能在几到几十kJ•mol-1范围内,比化学键能(通常在200-600kJ•mol-1范围内)小一、二个数量级。作用范围远大于化学键,称为长程力。不需要电子云重叠,一般无饱和性和方向性。

分子间作用能本质上是静电作用,包括两部分,一是吸引作用能,如永久偶极矩之间的作用能、偶极矩与诱导偶极矩的作用能、非极性分子之间的作用能;另一是排斥作用能,它在分子间距离很小时表现出来。实际的分子间作用力,应该是吸引作用和排斥作用之和。而通常所说的分子间相互作用及其特点,主要指分子间引力作用,常称作Vande Waals力。

Vande Waals力的主要形式有:

·取向力:存在于极性分子偶极子-偶极子间的相互作用力;

·诱导力:包括偶极子-感应偶极子间的相互作用力;

·弥散力:非极性分子因为电子与原子核的运动,互相感应产生随时间涨落的瞬时偶极矩间的相互作用力,这种引力普遍存在于所有分子中。

除上述物理作用力外,在分子间作用力和化学键作用之间还存在一些较弱的化学键作用,这种作用有饱和性和方向性,但作用能比化学键能小得多,键长较长,现在归为分子间的弱键相互作用。

以上就是分子相互作用的基本概念。

    本课题,我们将基于分子之间的相互作用,利用MATLAB来对分子相互作用的表征模型进行仿真与分析。并得到输入xyz坐标值得到分子的空间位置的仿真结果。

 

    本模块,我们主要设计这么一个功能,输入xyz坐标值,然后在相应的位置显示分子。在本章3.2,我们已经设计了分子函数,下面我们主要通过输入坐标值来显示分子。其设计代码如下所示:

     其顶层代码为:

clc;

clear;

close all;

NUM=input('请输入的要显示的分子的个数');

for i=1:NUM

x1=input('请输入分子X轴的坐标上限MIN\n');

x2=input('请输入分子X轴的坐标下限MAX\n');

y1=input('请输入分子Y轴的坐标上限MIN\n');

y2=input('请输入分子Y轴的坐标下限MAX\n');

z1=input('请输入分子Z轴的坐标上限MIN\n');

z2=input('请输入分子Z轴的坐标下限MAX\n');

fenzi(x1,x2,y1,y2,z1,z2);

hold on;

end

为了使系统的显示效果根据的明显,我们修改分子函数。

……………………………………

%(x1,y1,z1)UP

hndl=plot3(x1,y1,z1);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

A=text(x1,y1,z1,'A');

set(A,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x1,y2,z1)UP

hndl=plot3(x1,y2,z1);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

B=text(x1,y2,z1,'B');

set(B,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x2,y1,z1)UP

hndl=plot3(x2,y1,z1);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

C=text(x2,y1,z1,'C');

set(C,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x2,y2,z1)UP

hndl=plot3(x2,y2,z1);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

D=text(x2,y2,z1,'D');

set(D,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x1,y1,z1)DOWN

hndl=plot3(x1,y1,z2);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

E=text(x1,y1,z2,'E');

set(E,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x1,y2,z2)DOWN

hndl=plot3(x1,y2,z2);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

F=text(x1,y2,z2,'F');

set(F,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x2,y1,z2)DOWN

hndl=plot3(x2,y1,z2);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

G=text(x2,y1,z2,'G');

set(G,'fontsize',18,'color','k');

hold on

%(x2,y2,z2)DOWN

hndl=plot3(x2,y2,z2);

set(hndl,'markersize',30,'marker','.','color','k');

H=text(x2,y2,z2,'H');

set(H,'fontsize',18,'color','k');

hold on

lx2=[x1 x2];ly2=[y1 y1];lz2=[z1 z1];

BL2=plot3(lx2,ly2,lz2,'b');

set(BL2,'linewidth',1);

hold on

lx4=[x1 x2];ly4=[y2 y2];lz4=[z1 z1];

BL4=plot3(lx4,ly4,lz4,'b');

set(BL4,'linewidth',1);

hold on

lx8=[x1 x2];ly8=[y2 y2];lz8=[z2 z2];

BL8=plot3(lx8,ly8,lz8,'b');

set(BL8,'linewidth',1);

hold on

lx11=[x1 x2];ly11=[y1 y1];lz11=[z2 z2];

BL11=plot3(lx11,ly11,lz11,'b');

set(BL11,'linewidth',1);

hold on

lx1=[x1 x1];ly1=[y1 y2];lz1=[z1 z1];

BL1=plot3(lx1,ly1,lz1,'b');

set(BL1,'linewidth',1);

hold on

lx7=[x2 x2];ly7=[y1 y2];lz7=[z1 z1];

BL7=plot3(lx7,ly7,lz7,'b');

set(BL7,'linewidth',1);

hold on

lx9=[x2 x2];ly9=[y1 y2];lz9=[z2 z2];

BL9=plot3(lx9,ly9,lz9,'b');

set(BL9,'linewidth',1);

hold on

lx12=[x1 x1];ly12=[y1 y2];lz12=[z2 z2];

BL12=plot3(lx12,ly12,lz12,'b');

set(BL12,'linewidth',1);

hold on

lx3=[x1 x1];ly3=[y1 y1];lz3=[z1 z2];

BL3=plot3(lx3,ly3,lz3,'b');

set(BL3,'linewidth',1);

hold on

lx5=[x1 x1];ly5=[y2 y2];lz5=[z1 z2];

BL5=plot3(lx5,ly5,lz5,'b');

set(BL5,'linewidth',1);

hold on

lx6=[x2 x2];ly6=[y2 y2];lz6=[z1 z2];

BL6=plot3(lx6,ly6,lz6,'b');

set(BL6,'linewidth',1);

hold on

lx10=[x2 x2];ly10=[y1 y1];lz10=[z1 z2];

BL10=plot3(lx10,ly10,lz10,'b');

set(BL10,'linewidth',1);

hold on


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