Superficie di energia potenziale molecolare

From: Lorents <lorenzo_at_amp.fi>
Date: Wed, 11 Jul 2007 18:26:09 +0100

Sto facendo una piccola ricerca personale di tipo storico e vorrei
chiedere alcuni suggerimenti.

L'idea che in una molecola si possano separare i moti dei nuclei e degli
elettroni e che il moto dei nuclei sia quindi determinato da una
superficie di energia potenziale ( PES ) e' generalmente fatta risalire
ad un famoso articolo di Born e Oppenheimer del 1927.
In pratica questa procedura era usata prima di allora e ad esempio e'
implicita nel famoso calcolo di Hitler London sulla molecola di idrogeno
(pure del 1927).

Le mie domande sono:
1) Qualcuno sa chi o quando questa idea e' stata usata per la prima
volta per interpretare spettri molecolari?

2) E' possibile dare una spiegazione/analogia dettagliata nell'ambito
della meccanica classica o semi-classica di questa idea?

Ho provato a fare una piccola ricerca su giornali nel periodo circa
1890-1927 che trattano di spettroscopia nell'infrarosso per vedere come
viene giustifica la presenza di bande di assorbimento.
La cosa piu' interessante che ho trovato e' questo articolo:

R.A. Houstoun, The mechanics of the Water Molecule, Proc. Royal Soc. of
London A, 584, pp102-105 (1912)

In questa referenza viene presentato uno spettro in assorbimento
dell'acqua (liquida) che mostra due picchi a 3.07 e 6.15 micrometri
(~3260 e 1630 cm^-1 rispettivamente; si tratta evidentemente dei due
modi di stiramento simmetrico/asimmetrico dei legami OH).
Viene quindi proposto un modello dell'acqua in cui gli atomi sono legati
da forze di attrazione lineari con la distanza "[...] acting like three
equally strong spiral springs [...]"
Per quanto capisco dall'articolo, non viene data alcuna gustificazione
teorica per questa ipotesi ma essenzialmente viene solo detto "[...] a
line of force being probably a more fundamental thing than the inverse
square law."

A partire da queste premesse il modello viene sviluppato e viene
mostrato che e' possibile (per esempio) riprodurre il rapporto tra le
lunghezze d'onda dei picchi (conoscendo le masse relative di ossigeno e
idrogeno). Il commento finale e':
"This is incidentally the first time that chemical bonds have been
connected mathematically with absorption bands."

Stando a quanto dice l'articolo quindi era al tempo chiara l'idea che le
bande di assorbimento nell'infrarosso fossero dovute alle vibrazioni
atomiche e quindi alle forze "chimiche" esistenti tra gli atomi. Non era
  invece chiaro da dove le forze di legame avessero origine.

Mi pare quindi di capire che, nel breve periodo di 15 anni tra circa il
1912 e il 1926, sia stata fatta la connessione tra l'energia meccanica
degli elettroni supponendo che i nuclei occupino una posizione fissa
nello spazio e le forze cui i nuclei sono soggetti in quella configurazione.

Qualcuno potrebbe suggerirmi qualche referenza o commento in proposito?
Vi sembra che le cose stiano come ho descritto?
Purtroppo parte del problema e' che la maggior parte degli articoli di
fisica del periodo sull'argomento sono in tedesco, lingua che non parlo.


Grazie,

Lorenzo
Received on Wed Jul 11 2007 - 19:26:09 CEST