e) Por que a energia aumenta em distâncias menores do que aquela correspondente ao ponto de mínimo do gráfico?
Passo 1
Resumo do enunciado: a pergunta é “Por que a energia aumenta em distâncias menores do que aquela correspondente ao ponto de mínimo do gráfico?”
Conteúdo: energia potencial intermolecular (por exemplo, potencial de Lennard‐Jones).
O que precisamos: entender o formato geral da curva , saber que existe uma parte atrativa (longa distância) e uma parte repulsiva (curta distância) e por quê a repulsão faz a energia subir.
Conteúdo: energia potencial intermolecular (por exemplo, potencial de Lennard‐Jones).
O que precisamos: entender o formato geral da curva
Passo 2
Antes de tudo, lembra que energia potencial
versus distância
entre duas partículas tem um mínimo em
. Nesse ponto a força resultante é zero e o sistema está em equilíbrio estável.
Um modelo clássico é o potencial de Lennard‐Jones:
Um modelo clássico é o potencial de Lennard‐Jones:
Aqui:
- O termo
é responsável pela atração (forças de van der Waals). - O termo
é responsável pela repulsão quando fica muito pequeno.
Passo 3
Quando
, o termo repulsivo
cresce muito rápido (pois qualquer fração menor que 1 à potência 12 vira um número enorme).
Fisicamente isso acontece porque os núcleos e as nuvens eletrônicas das partículas começam a se sobrepor demais. A repulsão eletrônica (exclusão de Pauli e carga dos núcleos) exige energia para forçar as partículas a ficarem tão próximas.
Então, à medida que você “empurra” as partículas para , precisa “gastar” mais energia, e o gráfico de
dispara para valores positivos (ou menos negativos), ou seja, a energia aumenta.
Fisicamente isso acontece porque os núcleos e as nuvens eletrônicas das partículas começam a se sobrepor demais. A repulsão eletrônica (exclusão de Pauli e carga dos núcleos) exige energia para forçar as partículas a ficarem tão próximas.
Então, à medida que você “empurra” as partículas para
Resposta
A energia aumenta para
porque, em distâncias muito pequenas, domina a forte repulsão entre nuvens eletrônicas e núcleos, representada pelo termo
do potencial, que cresce rapidamente e eleva
.