СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Виноградова М.Г. Артемьев А.А. Папулов Ю.Г. Статья в формате PDF 126 KB Разработка теории и методов расчета свойств веществ, исходя из сведений о строении молекул, составляет фундаментальную научную задачу химии [1].

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

  1. 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.
  2. Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Расчетные методы в атом-атомном представлении: Монография. Тверь: ТвГУ, 2002. 232 с.


МНОГОМЕРНЫЙ ОБРАЗ ЧЕЛОВЕКА В КОНТЕКСТЕ КАЗАХСКОЙ ТРАДИЦИИ

МНОГОМЕРНЫЙ ОБРАЗ ЧЕЛОВЕКА В КОНТЕКСТЕ КАЗАХСКОЙ ТРАДИЦИИ В данной статье выделены основные подходы к проблеме человека, сложившиеся в истории казахской традиции и современной казахской философской мысли. По мнению автора, в объяснении феномена человека казахской традицией можно найти ряд толкований, пояснений, отражающих особое внимание к человеку, его духовному миру, самоценности, достоинству, чести. Именно на этой основе казахская национальная традиция получает возможность сосредоточиться на рассмотрении своего видения проблемы отношения человека и мира. ...

24 02 2024 1:27:34

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ВИДА 0/0

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ВИДА 0/0 Статья в формате PDF 459 KB...

22 02 2024 12:29:20

«ВЕЛИКАЯ ДЕПРЕССИЯ» – СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД

«ВЕЛИКАЯ ДЕПРЕССИЯ» – СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД Статья в формате PDF 268 KB...

21 02 2024 3:39:45

Фонды углерода каштановых почв Западного Забайкалья

Фонды углерода каштановых почв Западного Забайкалья Выявлены количественные и качественные особенности формирования запасов углерода в степных экосистемах. ...

19 02 2024 13:48:17

ВЕЛИКАЯ ТЕОРЕМА ФЕРМА И ФРАКТАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ

ВЕЛИКАЯ ТЕОРЕМА ФЕРМА И ФРАКТАЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ Статья в формате PDF 243 KB...

18 02 2024 17:33:20

ШАПОШНИКОВ ВЕНИАМИН ИВАНОВИЧ

ШАПОШНИКОВ ВЕНИАМИН ИВАНОВИЧ Статья в формате PDF 196 KB...

16 02 2024 21:44:48

ГАЗИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ТОПЛИВ И БИОМАСС

ГАЗИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ТОПЛИВ И БИОМАСС В последние годы для сжигания как традиционных топлив, так и биомасс различного происхождения широко применяются газификационные технологии. Газификация чаще всего производится в кипящем слое при недостатке окислителя. Конструкции установок по газификации различных топлив отличаются, но не принципиально. Также близкими оказываются и параметры генераторного газа. Необходимо развитие установок и технологий по совместной переработке различных топлив. ...

09 02 2024 17:17:53

МОРОЖЕНОЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯДРА ПОДСОЛНЕЧНИКА

МОРОЖЕНОЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯДРА ПОДСОЛНЕЧНИКА Статья в формате PDF 269 KB...

08 02 2024 11:55:53

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДИСПАНСЕРИЗАЦИИ ПРИ МАСТОПАТИИ

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДИСПАНСЕРИЗАЦИИ ПРИ МАСТОПАТИИ Распространённость мастопатии в популяции может достигать более 70 % и не зависит от этнического фенотипа. 92,5 % пациенток, самостоятельно обратившихся по поводу мастопатии, – это городские жители из социальной категории «служащие» со средним специальным и высшим гуманитарным образованием. Сопутствующие заболевания органов пищеварения и урогeнитaльной системы, а также девиантные психологические черты личности достоверно чаще регистрируются у женщин с мастопатией, чем в контроле. Более 70 % женщин отмечают усиление симптомов мастопатии после обострения соматических заболеваний и нервных стрессов, а более 80 % испытывают психологический дискомфорт от направления в онкодиспансер. Необходимы специализированные маммологические кабинеты при женских консультациях и поликлиниках для квалифицированной диагностики, лечения и психологической коррекции пациенток с доброкачественными заболеваниями молочных желез. ...

06 02 2024 21:10:47

УНИВЕРСИТЕТСКИЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

УНИВЕРСИТЕТСКИЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ Статья в формате PDF 104 KB...

05 02 2024 14:48:13

СТАБИЛИЗАЦИЯ ЛИНЕЙНЫХ ФАЗОННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В КВАЗИКРИСТАЛЛАХ

СТАБИЛИЗАЦИЯ ЛИНЕЙНЫХ ФАЗОННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В КВАЗИКРИСТАЛЛАХ Предлагается феноменологическое описание фазовых переходов в полигональных квазикристаллах, учитывающее собственную симметрию линейных фазонных и фононных деформаций. Определено представление группы этой симметрии, рассчитан базис инвариантов, построен типичный термодинамический потенциал и проведена симметрийная классификация решений уравнений состояния. ...

22 01 2024 7:59:42

МТС-ГЛОБАЛЬНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ОПЕРАТОР

МТС-ГЛОБАЛЬНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ОПЕРАТОР Статья в формате PDF 256 KB...

19 01 2024 4:48:46

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 ::