Modelling of potentials for interparticle interactions between methanol molecules

Abstract

Peculiarities of interparticle interactions between methanol molecules in the methanol vapor are investigated. The bare potential is considered as a sum of repulsive, dispersive and electrostatic forces. It is supposed that H-bond is of electrostatic nature (the irreducible contribution caused by overlapping of electronic shells is unessential). The dispersive interaction is approximated with London’s formula, the electrostatic interaction is modelled by a multipole expansion up to dipole-octupole contribution. The multipole moments are assumed to be equal to their experimental values or to quantum chemical calculations. The repulsion is modelled by power potential, whose parameters are fitted to the second virial coefficient and to the parameters of dimers. Along with the bare potential, the averaged potential of interparticle interaction is analyzed. It is shown that the repulsive potential has an exponent n = 28. The multipole potential, presented in this paper, is scrupulously compared with the potential known as the OPLS.

Дослiджується структура i явний вигляд потенцiалу мiжчастинкової взаємодiї в парi метанолу. Вихiдний потенцiал розглядається як сума сил вiдштовхування, дисперсiйної та електростатичної взаємодiї. Припускається, що водневi зв’язки мають електростатичну природу (незвiдний внесок, обумовлений перекриттям електронних оболонок є незначним). Дисперсiйна взаємодiя апроксимується у наближеннi Лондона, електростатична взаємодiя моделюється за допомогою мультипольного розкладу до дипольоктупольного внеску включно. Використовуються експериментальнi значення мультипольних моментiв або результати квантово-хiмiчних розрахункiв. Вiдштовхування моделюється степеневим потенцiалом, параметри якого вибираються для вiдтворення другого вiрiального коефiцiєнту та характеристик димеру. Разом з вихiдним потенцiалом, дослiджується усереднений потенцiал мiжчастинкової взаємодiї. Показано, що потенцiал вiдштовхування має показник степеня n = 28. Представлений мультипольний потенцiал порiвнюється з потенцiалом OPLS.