非鍵相互作用

非鍵相互作用是物理有機化學學科分子力學模型上的一個概念。分子力學是可以用來描述分子的扭曲程度和能量相關的方程的方法。某一個體系的總能量可以表示為若干相互獨立的能量項的加和，包括鍵的伸縮能、鍵角的彎折能、二面角的扭轉能、非鍵相互作用能等。這個模型是沒有經過理論的認證，只適用於它起作用的體系。

基本介紹

• 中文名：非鍵相互作用
• 外文名： Non-bonded interaction
• 領域：分子力學
• 學科：物理有機化學
• 特點：沒有經過理論的論證

簡介

分子力學有時候被更實際地稱為經驗力場。非鍵相互作用是體系總能量當中若干獨立的能量項中的一項，是分子力場最重要的一部分。

勢能函式

非鍵相互作用的大小可以用其勢能函式表示，非鍵相互作用的勢能函式通常來說是任何一個分子力場最重要的一部分。傳統的Lennard-Jones勢能函式如右圖所示，式中的ε和r*　兩個參數取決於兩種相互作用的原子類型，r是指兩個原子之間的距離。

非鍵相互作用勢能公式

當r=r*時，E_nb=0。當r>r*時，E_nb首先減為負值，也就說存在非鍵相互作用吸引，，而不是排斥（參見圖2.24）。這種細小的特徵非常重要。參數r*是截斷值，r<r*時，非鍵相互作用變為排斥。

ε本質

ε是定義非鍵相互作用硬度的參數。一個大的ε意味著當r<r*時，能量急劇升高，這種相互作用稱為“硬的”；一個小的ε意味著不那么急劇的能量升高和一個“軟的”相互作用。這種區別在於圖2.24中顯示出來了。表2.17中列出了一個特定力場中非鍵相互作用的參數。正如我們所預期的那樣，r*按照H---H<H---C<C---C的順序增加。為什麼這個力場中C---C相互作用比H---H相互作用要硬的多呢，但H---C相互作用卻是最軟的呢？很明顯，這種特定的組合更好地符合實驗事實。這再一次說明了分子力學中的參數僅僅是參數，它們不會反應任何實驗事實。

非鍵相互作用舉例