Посчитай-ка по формуле!
Apr. 15th, 2022 02:37 amТут внезапно обнаружилось, что расчеты (ручками, в екселе или с помощью самописной проги) по готовой формуле вызывают у многих сложности. Типа, подставили в хорошую формулу чиселки -- и получили лажу на несколько порядков. В чем дело? Чаще всего, косяк в единицах измерения.
Любимая всеми квантовыми химиками атомная система единиц плоха тем, что многое там приравнено к 1, а единицы измерения опущены. Формулы в этой системе выводить удобно, а как числа подставлять -- начинаются проблемы с потерянными коэффициентами (а в них могут сидеть несколько порядков величины). Лучше всего при расчетах держаться поближе к системе SI или хотя бы СГС.
Любимая всеми квантовыми химиками атомная система единиц плоха тем, что многое там приравнено к 1, а единицы измерения опущены. Формулы в этой системе выводить удобно, а как числа подставлять -- начинаются проблемы с потерянными коэффициентами (а в них могут сидеть несколько порядков величины). Лучше всего при расчетах держаться поближе к системе SI или хотя бы СГС.
Если в самых общих чертах, то все переменные и константы в формулах должны быть в одинаковых единицах. Если матричный элемент программа выдала в см-1, то и константа Планка (обычно все-таки h, а не ħ, хотя от формулы зависит) должна быть в см-1, и kT тоже. Если энергия активации в ккал/моль, то и таким же должно быть и kT (возможно, для этого придется что-то умножить или разделить на число Авогадро, но обычно kT и константа Планка в любых единицах есть в инете).
Под экспонентой или (буде попадется) под логарифмом должна стоять безразмерная величина -- убедитесь в этом. Если имеется размерная величина под корнем, убедитесь, что на выходе не получится энергия в степени 1/2. Т.е., проделывая действия с числами, дополнительно еще проделайте действия с размерностью подставляемых чисел и убедитесь, что все куда надо сокращается и остается ровно то, что задумано.
Еще частая ошибка: при расчете константы скорости реакции по Аррениусу в качестве предэкспоненты берут частоту реорганизационной моды в см-1. Тогда как размерность константы скорости (совпадающая с размерностью предэкспоненты) -- с-1. Т.е., частоту реорганизационной моды пересчитываем из см-1 в с-1, онлайн-калькуляторы для этого к нашим услугам.
Держаться ближе к SI вовсе не означает, что, например, заряд мы должны обязательно подставлять в кулонах (на самом деле, если мы это сделаем, то в формуле вылезет эл. постоянная ε0, оно нам надо?). Просто соблюдаем единообразие единиц.
Еще, конечно, важно понимать, в какой системе единиц работали авторы формулы, особенно если в формуле фигурирует численный коэффициент без указания размерности. Он точно безразмерный или это перевод атомных единиц в футы и дюймы? Впрочем, хитрые коэффициенты обычно характерны для инженерных формул, а там единицы измерения указывают всегда.