なぜそれが挑戦的であり、いくつかの一般的なアプローチがあるのかの内訳は次のとおりです。
運動直径とは？
* 定義： 運動直径は、気相の他の分子と衝突する際の分子の有効なサイズを指します。結合長や半径のような固定値ではありません。特定の条件（温度、圧力）と、分子がその隣接とどのように相互作用するかに依存します。
* 重要性： 運動直径は、拡散、粘度、反応速度などの気相現象を理解するために重要です。
運動直径の計算における課題：
* 形状： 分子は完全な球体ではありません。それらの複雑な形状と衝突中の異なる方向の可能性により、単一の直径を定義することが困難になります。
* 分子間力： 分子間の魅力的で反発的な力（例えば、ファンデルワールスの力）は、それらがどのように相互作用するか、したがって効果的な衝突サイズに影響します。
* 量子効果： 分子レベルでは、量子力学が役割を果たします。原子の周りの電子雲は鋭く定義されておらず、分子の「境界」を曖昧にします。
運動直径の推定へのアプローチ：
1。実験方法：
* ガス粘度測定： ガスの粘度とガスの運動理論を使用すると、運動直径を推定できます。
* 拡散測定： ガス中の分子の拡散速度は、その運動直径に関連する可能性があります。
* 分子ビーム散乱： 分子ビームを標的表面から散乱させ、散乱パターンを分析することにより、有効な衝突サイズに関する情報を取得できます。
2。計算方法：
* 分子動力学シミュレーション： これらのシミュレーションは、それらの相互作用に基づいて原子と分子の動きをモデル化します。シミュレーション内の衝突イベントを分析すると、運動直径の推定値が提供されます。
* 量子化学計算： これらの方法は、分子の電子密度分布に関する詳細な情報を提供できます。分子は、有効な衝突サイズを推定するために使用できます。
3。経験的方程式：
* chapman-enskog方程式： ガスの運動理論に由来するこの方程式は、ガスの粘度からの運動直径を推定するために使用できます。ただし、分子相互作用に関するいくつかの仮定が必要です。
単純化された推定値：
正確な計算は複雑ですが、これらのアプローチを使用して大まかな推定値を作成できます。
* van der waals radii： 特定の方向に沿って分子の原子のファンデルワールス半径の合計を使用して、その運動直径の大まかな推定値を取得します。これは基本的なアイデアを提供しますが、衝突イベントの複雑さを考慮していません。
* 分子モデリングソフトウェア： 一部のソフトウェアパッケージは、おおよその運動直径を計算するためのツールを提供します。これらは通常、単純化されたモデルに基づいており、あまり正確ではない場合があります。
重要な注意： しばしば単純化されたモデルに基づいており、真の運動直径を正確に反映していない可能性があるため、行う推定は注意して考慮する必要があります。正確な結果には、実験データまたは洗練された計算方法が必要です。
