СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Наличие надежных расчетных методов позволяет предсказывать хаpaктеристики вещества (прежде, чем оно синтезировано, а свойство измерено) и тем самым выбрать из многих (еще не изученных и даже не полученных) соединений те, которые (согласно прогнозу) удовлетворяют поставленным требованиям. Это закладывает научные основы создания новых веществ и материалов с заранее заданными свойствами.
В принципе все физико-химические свойства можно вывести из фундаментальных положений квантовой механики и физической статистики. Однако полные неэмпирические расчеты (ab initio) весьма трудоемки и дорогостоящи. Различные же упрощения (на полуэмпирическом уровне) не всегда дают должную количественную информацию (из-за низкой точности). Ясно, что нужны феноменологические методы, которые более просты в обращении и успешно справляются с решениями задач массового расчета и прогнозирования, хотя и требуют для своего использования определенное количество исходных (реперных) данных.
Без таких методов невозможно создание информационно-поисковых систем, полноценных баз и банков данных по свойствам органических соединений (число которых исчисляется миллионами), целенаправленный поиск новых структур, решение задач молекулярного дизайна. Всё это требует дальнейшего развития теории, связывающей свойства веществ со строением молекул, расширения исследований по математической химии (теории графов, комбинаторному анализу) и математическому моделированию.
Основной задачей работы является разработка расчетных методов исследования, явно (или полуявно) основывающихся на идее разложения данного свойства вещества (молекулы) по свойствам, приходящимся непосредственно на внутримолекулярные валентные и невалентные взаимодействия атомов (атом-атомное представление).
Выбор этих методов определили следующие обстоятельства. Во-первых, ясные и глубокие исходные предпосылки, дающие возможность строить обоснованные расчётные схемы и тем самым избежать произвола в выборе параметров, не имеющих физического смысла; во-вторых, широта применения, позволяющая охватить такие мало изученные ряды соединений, как замещенные метана и его аналогов - силана, моногермана, станнана и т.д., где многие традиционные аддитивные схемы (например, схемы Бенсона или Лайдлера) ограничено применимы и неприменимы вовсе.
За последние десятилетия в теоретической химии широкое распространение получили представления топологии и теории графов. Они полезны при поиске количественных соотношений "структура - свойство" (КССС) и количественных соотношений "структура-активность" (КССА), а также в решении теоретико-графовых и комбинаторно-алгебраических задач, возникающих в ходе сбора, хранения и обработки информации по структуре и свойствам веществ. Поэтому важное значение имеет развитие расчетных методов исследования, получение с помощью них новой (ранее недоступной) информации.
Для решения поставленных задач использовались: методы линейной алгебры, в частности, матричного исчисления, методы комбинаторного анализа и теории перечисления графов, связанные, в свою очередь, с методами теории групп (групп симметрии и групп подстановок), методы статистической обработки численных данных и методы регрессионного анализа. Широко использовался метод наименьших квадратов (МНК), позволяющий находить наилучшие (наиболее вероятные) значения параметров и др.
Нами разработаны эффективные методы расчета физико-химических свойств веществ на основе концепции попарных и более сложных взаимодействий атомов [1, 2]. Специальное внимание обращено на обоснование методов, их алгоритмическую и вычислительную реализуемость, определение параметров схем. Выяснены также взаимоотношения с другими методами, встречающимися в литературе.
Проведены численные расчеты энтальпий образования (DfНо298) Х-замещенных этана (Х = СН3, Cl) и метилсилана (X= СН3), а также энергий разрыва Э-Э связей в ряде замещенных. Результаты расчетов согласуются с экспериментальными данными. Предсказаны новые значения.
Проведен анализ экспериментальных (и расчетных) данных по энергиям связей в различных классах органических (частично неорганических и элементоорганических) соединений. Проведена систематизация средних энергий связей и энергий разрыва связей в этих соединениях. Выявлены определенные закономерности.
Полученные результаты могут найти применение:
- в промышленных производствах (по мере технологических запросов), связанных с переработкой углеводородов и их производных, позволят оптимизировать производственные процессы и снизить отходы сырья, повышая экономическую эффективность ряда отраслей и предприятий нефте, газо-химической промышленности.
- при проведении дальнейших теоретических исследований по данной теме,
- при подготовке справочных изданий по соответствующим свойствам и др.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 04-03-96703р2004Центр-а)
Список литературы
- Папулов Ю.Г, Левин В.П., Виноградова М.Г. Строение вещества в естественнонаучной картине мира: Молекулярные аспекты. Учебное пособие, 2-ое издание. Тверь: ТвГУ, 2005. 208 с.
- Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Расчетные методы в атом-атомном представлении: Монография. Тверь: ТвГУ, 2002. 232 с.
Статья в формате PDF
226 KB...
27 04 2024 15:44:48
Статья в формате PDF
126 KB...
26 04 2024 13:53:51
Статья в формате PDF
127 KB...
25 04 2024 11:31:27
Статья в формате PDF
235 KB...
24 04 2024 19:31:40
Статья в формате PDF
142 KB...
23 04 2024 17:49:32
Статья в формате PDF
189 KB...
22 04 2024 5:52:30
Статья в формате PDF
124 KB...
20 04 2024 0:40:49
Статья в формате PDF
99 KB...
19 04 2024 19:42:13
Статья в формате PDF
263 KB...
18 04 2024 21:33:29
Статья в формате PDF
335 KB...
17 04 2024 2:29:43
Статья в формате PDF
105 KB...
16 04 2024 15:58:42
Статья в формате PDF
121 KB...
15 04 2024 0:50:14
Статья в формате PDF
253 KB...
14 04 2024 11:19:55
Статья в формате PDF
104 KB...
13 04 2024 5:54:30
Статья в формате PDF
117 KB...
12 04 2024 6:20:45
Статья в формате PDF
118 KB...
11 04 2024 23:47:22
Статья в формате PDF 231 KB...
10 04 2024 14:25:55
Статья в формате PDF
418 KB...
08 04 2024 15:58:37
Получено, что на 30‒й день холодовой адаптации на низкие дозы норадреналина реактивность системного давления больше контроля, а на большие дозы меньше контроля. Реактивность артерий конечности была на все дозы норадреналина меньше контроля. Нами впервые показано, что прессорное действие норадреналина на периферические артерии уменьшается на все дозы после адаптации к холоду, что способствует большему кровотоку и усилению прогрева тканей. Из данной работы следует, что дозированное действие холодного климата может способствовать уменьшению спазма артерий на норадреналин и поэтому, дозированный холод может помогать в лечении гипертонической болезни.
...
07 04 2024 17:58:54
Изменяющиеся условия жизни приводят к изменению поведения и психологии наиболее уязвимых групп населения, к которым относятся пожилые и старые люди. Наиболее значимыми считаются адаптивные защитные реакции, такие как озабоченность, тревожность, депрессия. Работа поддержана и финансируется Министерством образования и науки.
...
06 04 2024 22:58:32
Статья в формате PDF
203 KB...
05 04 2024 4:13:35
Статья в формате PDF
264 KB...
03 04 2024 23:11:48
Статья в формате PDF
115 KB...
02 04 2024 12:50:56
Статья в формате PDF
180 KB...
01 04 2024 17:52:45
Статья в формате PDF
122 KB...
31 03 2024 18:50:19
В работе исследовалось влияние внутримышечного введения пирацетама на метаболизм коллагена и фосфорно-кальциевый обмен у крыс, подвергавшихся ежедневной тепловой нагрузке по 10 минут в течение 7 суток. Введение ноотропа в дозе 400 мг/кг снижало активность коры надпочечников, ингибировало катаболизм коллагена и стимулировало процессы его синтеза у крыс в условиях тепловой нагрузки, нормализовало уровень кальция в крови. Обсуждаются возможные механизмы действия пирацетама на систему нейро-эндокринной регуляции и состояние костной ткани.
...
30 03 2024 18:52:22
Проведен анализ влияния несанкционированных свалок на почву в городе Астpaxaнь. Для анализа использовались физико-химические, микробиологические исследования и фитотестирование. В результате было определено количество в почве свинца, кадмия, меди, никеля, мышьяка, ртути в валовой форме, содержание бактерий группы кишечной палочки, энтерококков, патогенных бактерий, яиц гельминтов. Результаты фитотестирования определялись по всхожести и длине корня кресс-салата в почвенной вытяжке. Проанализированы полученные результаты и установлено влияние несанкционированных свалок на экосистему городской среды.
...
29 03 2024 13:41:22
Статья в формате PDF
98 KB...
28 03 2024 1:53:45
Статья в формате PDF
116 KB...
27 03 2024 18:28:21
Статья в формате PDF
108 KB...
26 03 2024 19:20:11
Статья в формате PDF
120 KB...
25 03 2024 14:14:52
Статья в формате PDF
98 KB...
24 03 2024 19:13:31
Статья в формате PDF
279 KB...
23 03 2024 8:26:41
Статья в формате PDF
113 KB...
22 03 2024 14:54:10
Статья в формате PDF
256 KB...
21 03 2024 2:35:31
Статья в формате PDF
116 KB...
20 03 2024 20:23:18
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
