Forces d’interactions faibles

Forces d’interactions faibles
La conformation des macromol´ecules biologiques d´epend donc des liaisons faibles, dont l’´energie d’interaction est plus petite que celle de valence.
Ces liaisons `a plus longue port´ee, ont une origine ´electrostatique et statistique (voir le tableau ??). Leur intensit´e U0 est parfois seulement de l’ordre de l’´energie

 

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thermique U0 ≈ kBT , o`u T est la temp´erature et kB est la constante de Boltzmann (kB = 1.38 10 −23 J/K),
Les mol´ecules charg´ees (les ions), ainsi que les dipˆoles, interagissent par les forces de Coulomb. L’´energie poten-tielle d’interaction de deux ions varie en ∼ 1/r, o`u r est la distance `a l’ion. Celle d’un ion avec un dipˆole varie comme 1/r 2.

Le signe de l’interaction peut ˆetre positif ou n´egatif selon les charges des ions et de l’orientation du dipˆole. Les liaisons physiques entre particules chargees ont une intensit´e bien sup´erieure `a l’´energie thermique, et poss`edent une tr`es longue port´ee.

L’interaction entre dipˆoles d´epend en g´en´eral de leur orientation respective s’il sont fixes. L’´energie d’interaction est de longue port´ee, en ±1/r 3.

Si au con-traire, ils sont mobiles, leur mouvement thermique ´etanttr`es rapide, leur interaction moyenne (pond´er´ee statis-tiquement par un facteur de Boltzmann) est `a plus courteport´ee et attractive (´energie de Keesom en −1/r6) etd’intensit´e plus faible.
La pr´esence de mol´ecules environnantes alt`ere la dis-tribution de charges des mol´ecules non-polaires, et par un m´ecanisme de polarisation le champ ´electrique de ces mol´ecules va induire un moment dipolaire. Le mo-ment dipolaire induit interagit avec des ions, la port´ee de cette interaction varie en −1/r4.

L’interaction et d’autres dipˆoles (interaction de Debye, en −1/r 6 , d’une mol´ecule non-polaire avec un dipˆole en rotation thermique). D’autres forces attractives existent, mˆeme dans le cas des mol´ecules non-polaires, o`u il n’y a pas de contri-bution d’origine ´electrostatique `a l’´energie. Ces forces, appel´ees forces de dispersion ont une origine quan-tique, et d´ependent des corr´elations de fluctuations de charges (interactions de London, en −1/r 6 ). L’ensemble d’interactions dont l’´energie varie comme −1/r 6 sont re-group´ees sous le nom des interactions de van der Waals.

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