Springen naar inhoud

Eigenfrequentie van molecuul berekenen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Lord Mcgold

    Lord Mcgold


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 14 mei 2012 - 13:20

Beste mensen,

Ik heb een opdracht van mijn opleiding en die gaat als volgt:

- Ik krijg 0,1 microliter van de volgende stof: C3H5N3O9. Deze zou instabiel zijn.
- Ik moet de eigenfrequentie berekenen/achterhalen van deze structuur.
- Samen met een paar natuurkunde studenten een elektromagnetische golf weten te produceren die dezelfde frequentie heeft als de eigenfrequentie.
- Deze golf uitzenden op bovengenoemde stof en kijken of het zal leiden tot het uiteenvallen van het molecuul.
- En dus ook een manier weten te vinden om dat te meten maar gaat wel lukken denk ik.


Dus mijn vragen aan jullie zijn:
- Hoe bereken/achterhaal ik de eigenfrequentie van deze molecuul?
- Denken jullie dat die stof uiteen zal vallen of niet wanneer je hem confronteert met een golf van dezelfde frequentie als zijn eigenfrequentie?

Graag reactie,
Lord Mcgold

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 14 mei 2012 - 20:52

Er zijn een paar problemen: De stof heeft 20 atomen, dus 60 vrijheidsgraden. Hiervan zijn er 3 rotaties van het molecuul, 3 translaties van het molecuul en 54 interne vrijheidsgraden elk met hun eigen eigenfrequentie.

Als je dat even buiten beschouwing laat en ervan uit gaat dat er een enkele frequentie is, hoe zou je die dan kunnen gebruiken om het molecuul uit elkaar te laten vallen? Wat zijn de veronderstellingen daarvoor? Gaan die op?

Verder gaat het inderdaad om een bekende erg instabiele verbinding. Er is niet veel voor nodig om die uiteen te laten vallen. Krijg je de mogelijkheid om te proberen of het met een "verkeerde frequentie" niet lukt?

#3

Lord Mcgold

    Lord Mcgold


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 14 mei 2012 - 22:12

Dus jij denkt dat het ook zal lukken met een frequentie die slechts gaat over een deel van het molecuul? Door dat gedeelte dus te laten resoneren het zal lukken om het molecuul uit elkaar te laten vallen?

Zo ja, hoe kan ik achter de eigenfrequentie van een gedeelte van het molecuul komen?

Veranderd door Lord Mcgold, 14 mei 2012 - 22:16


#4

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 mei 2012 - 03:30

De opdracht, zoals je hem hier omschrijft, kant-en-klare wartaal is. Stoffen hebben geen eigenfrequentie, dat klinkt voornamelijk als paranormale wartaal.

Bindingen hebben wel karateristieke rek- en buigmodi. Die komen qua golflengte overeen met infrarood licht. Enkel op basis van de brutoformule valt er echter niets te zeggen over de precieze ligging van die frequenties. Je moet de structuur kennen om het te kunnen berekenen (en de berekening voor dit soort moleculen aan de computer overlaten). Beter is om dat te meten met een IR spectrometer.

Sommige bindingen kunnen inderdaad onder invloed van bepaalde golflengtes licht verbroken worden, wat in een kettingreactie het uiteenvallen van het molecuul bewerkstelligt. Het gaat dan dus per definitie om een deel van het molecuul dat "resoneert". Maar daar hebben we het normaal gesproken over UV en zichtbaar licht (te meten met een UV/Vis spectrometer).

De overgangen in het IR komen moleculair gezien overeen met de overgang van een eerste naar een tweede harmonische trilling. En sneller trillen is nog niet equivalent aan uiteenvallen. Het is dus maar zeer de vraag of dit principe gaat werken.

Nu is het molecuul dat je noemt inderdaad erg instabiel, dus misschien heb je geluk. De activatie-energie voor het uiteenvallen is slechts ca 9.5 kJ/mol. Ik laat het aan jou over om uit te rekenen hoeveel energie dat is per molecuul, met welke golflengte dat overeenkomt, en of het door jou genoemde principe voor deze stof zou kunnen werken.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#5

Lord Mcgold

    Lord Mcgold


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 mei 2012 - 10:45

Marko hartelijk dank voor je reactie!
Misschien dat het niet werkt, dat zou kunnen. Ik ga rekenen en kijken of het experimenteel lukt.

Hoe kom je overigens aan dat getal van 9,5 kJ/mol?? Die staat niet op wikipedia of in de ICSC.

Veranderd door Lord Mcgold, 15 mei 2012 - 10:50


#6

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 mei 2012 - 02:47

Hoe kom je overigens aan dat getal van 9,5 kJ/mol?? Die staat niet op wikipedia of in de ICSC.


Als je met ICSC de International Chemical Safety Cards bedoelt, dan zul je dat daar inderdaad niet vinden. Ook Wikipedia is niet de meest voor de hand liggende bron, omdat het om erg specifieke data gaat.
De formule die je noemt kan maar op 1 stof wijzen, en dat is glyceryltrinitraat, oftewel nitroglycerine. Ik ben dus gaan googlen op "activation energy decomposition nitroglycerine" en vond een waarde van ca 40 kcal/mol, 9.5 kJ per mol dus.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#7

Lord Mcgold

    Lord Mcgold


  • 0 - 25 berichten
  • 6 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 mei 2012 - 19:49

Ah oke. Best logisch ook.

Nu heb ik overigens berekend dat de activatie energie voor 1 molecuul nitroglycerine 1,58.10^-20 is. Een lichtbundel met golflengte 44,72 nm (wat overigens erg kort is) zou dat ook hebben maar het lijkt me dus dat belichting met die straling niet tot detonatie zal leiden. Is het niet zo dat ik juist de absorptie-frequentie moet hebben? Ik heb het IR spectrum van nitroglycerine gevonden en rond de 1600 nm zit het absorptiepunt.

Dus dat kleine hoeveelheden van nitroglycerine belichten met een straling van golflengte 1600 nm zal leiden tot detonatie. Weet iemand toevallig of deze hypothese kloppen kan?

Ik moet overigens zeggen dat ik het een erg interessante opdracht vind. Ik hou wel van die opdrachten waarbij blijkt dat de gegeven theorie niet juist is en je dus juist verder moet denken.

Veranderd door Lord Mcgold, 16 mei 2012 - 19:50


#8

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 mei 2012 - 06:45

Het zou helpen als je de berekening hier plaatst, en vooral wanneer je de gebruikte eenheden noemt.
Houd ook de termen juist. Een lichtbundel heeft geen energie, een foton wel.

Als belangrijkste: Een grotere golflengte komt overeen met een lagere energie. Kijk dus nog eens naar je hypothese. Of je hypothese klopt of niet is overigens niet relevant. Het gaat erom dat je er een opstelt, op basis van de theoretische inzichten die je hebt. Daarna kun je met een experiment controleren of de hypothese juist was.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#9

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 mei 2012 - 21:43

Voordat je hierdoor in de problemen komt: 40 kcal/mol * 4.184 J/cal = ± 170 kJ/mol, niet 9 kJ/mol. Hiermee heb je dus niet per definitie een resonantiefrequentie te pakken.

Wat ik overigens bedoelde met mijn vragen is dat "resonantie" veronderstelt dat je een zuiver harmonische oscillator hebt. Daaraan kun je energie blijven toevoeren en een steeds grotere amplitude krijgen. In de praktijk zijn alle oscillatoren in een molecuul al heel snel anharmonisch: je krijgt steeds een andere vibratiefrequentie bij steeds hogere energieniveaus. Zo'n systeem kun je nooit in resonantie krijgen met een enkele trilling.

Verder lijkt het me dat je een hypothese als dit alleen serieus kunt testen als je kunt aantonen dat andere frequenties niet werken.

#10

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 mei 2012 - 06:05

Voordat je hierdoor in de problemen komt: 40 kcal/mol * 4.184 J/cal = ± 170 kJ/mol, niet 9 kJ/mol. Hiermee heb je dus niet per definitie een resonantiefrequentie te pakken.


:oops: Het zal wel weer laat geweest zijn, maar de juiste methode is inderdaad om te vermenigvuldigen met 4.2

Verder lijkt het me dat je een hypothese als dit alleen serieus kunt testen als je kunt aantonen dat andere frequenties niet werken.


Uiteraard, maar dat doet niets af aan het belangrijkste kenmerk van ieder wetenschappelijk onderzoek: Dat je een hypothese opstelt en die vervolgens toetst.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures