СВЯЗЬ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ СО СТРОЕНИЕМ МОЛЕКУЛ: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Авторы
Файлы

Папулов Ю.Г. Статья в формате PDF 121 KB Установление связи между свойствами веществ и строением молекул составляет фундаментальную научную проблему химии, в решении которой важное место имеет разработка теории и методов расчёта и прогнозирования. Эта проблема была поставлена еще М.В. Ломоносовым (1741), который высказал мысль, что свойства вещества зависят от рода, числа и расположения "элементов" (атомов), составляющих его "корпускулу" (молекулу). В дальнейшем А.М. Бутлеров (1861) ввел понятие химического строения (как порядка связи атомов в молекуле) и показал, что свойства вещества определяются его составом и химическим строением. Стереохимическая гипотеза Я. Вант-Гоффа и Ле Беля (1874) расширила понятие строения. Оказалось, что свойства вещества зависят как от химического (в топологическом плане), так и прострaнcтвенного строения молекул. В это же время были обнаружены первые количественные корреляции "структура - свойство" в органической химии, которые явились предтечей аддитивных схем расчета и прогнозирования.

На современном этапе указанная проблема весьма актуальна. Число полученных веществ (их в настоящее время более 20 млн) непрерывно возрастает. Экспериментальное определение физико-химических свойств нередко сопряжено со значительными техническими трудностями. Оно требует больших затрат материальных средств, квалифицированного труда и времени, да и не всегда возможно. В результате число изученных веществ резко отстает от числа известных (особенно это касается органических соединений, число которых исчисляется миллионами).

Наличие надежных расчетных методов исследования позволяет пред-сказывать хаpaктеристики вещества (прежде, чем оно синтезировано, а свойство измерено) и тем самым выбирать 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 веществ можно вывести исходя из фундаментальных положений квантовой механики и физической статистики. Однако полные неэмпирические расчеты (ab initio) весьма трудоемки и дорогостоящи, что ограничивает их пpaктические возможности. Ясно, что (наряду с квантовомеханическими) нужны феноменологические методы, которые более просты в обращении и успешно справляются с решениями задач массового расчета. Без таких методов невозможно создание информационно-поисковых систем, полноценных баз и банков данных по свойствам, целенаправленный поиск новых структур, решение задач молекулярного дизайна.

С феноменологической точки зрения молекула выступает как система взаимодействующих атомов. Принимая такую физическую модель, естественно предположить, что некоторое экстенсивное свойство вещества Р может быть представлено как сумма свойств, приходящихся на отдельные атом-атомные взаимодействия: одноцентровые (р_α ), двухцентровые парные (р_αβ ), трехцентровые тройные (р_αβγ) и т.д.

(общая математическая модель). Это уравнение распространяются на разные физические свойства: скалярные (например, энергия образования, энтропия), векторные (электрический дипольный момент) и тензорные (поляризуемость). Оно имеет квантовомеханическое и статистическое обоснование [2] и в принципе допускает прямые расчеты (которые в общем случае весьма трудоемки).

Выражение (1) выступает как основной постулат феноменологической теории связи свойств веществ со строением молекул и служит базой для построения аддитивных схем расчёта [1;2].

В докладе сформулированы основания теории, описаны схемы расчета в разных приближениях, установлены связи между ними. Определено число параметров схем, оценена предсказательная сила теории. Приведены формулы, удобные для массового расчета и прогнозирования физико-химических свойств замещенных метана (и его аналогов по подгруппе), этана, пропана, этилена, бензола и др. Проведены численные расчеты свойств. Сделаны предсказания.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 04-03-96703р2004Центр-а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Папулов Ю.Г., Виноградова М.Г. Расчётные методы в атом-атомном представ-лении. Тверь: ТвГУ, 2002. 232 с.
Татевский В.М. Теория физико-химических свойств молекул и веществ. М.: МГУ, 1987. 239 с.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТЕСТОВ И ЗАДАЧ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ УЧАЩИХСЯ С ПОВЫШЕННЫМ УРОВНЕМ ИНТЕЛЛЕКТА

В работе приводятся сведения относительно возможности применения тестовых заданий и биологических задач для исследования личностных особенностей учащихся и выявления одаренных детей. Показано, что использование этого подхода может способствовать повышению эффективности выявления школьников с повышенным уровнем интеллекта. ...

11 07 2025 10:10:13

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТВОРОЖНОЙ МАССЫ С ДОБАВЛЕНИЕМ МЁДА

Статья в формате PDF 132 KB...

10 07 2025 19:18:48

«УСТОЙЧИВОСТЬ СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ»: К ВОПРОСУ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОНЯТИЯ

Статья в формате PDF 157 KB...

09 07 2025 12:27:27

ФОРМИРОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОТРАСЛЕВЫХ КЛАСТЕРОВ КАК ВАЖНЕЙШИЙ ЭТАП СОЗДАНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ЭКОНОМИКИ

Статья в формате PDF 802 KB...

08 07 2025 9:46:56

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ

Статья в формате PDF 361 KB...

07 07 2025 11:37:38

НОВАЯ РОССИЙСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТОК КРОВИ И ДРУГИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Статья в формате PDF 120 KB...

06 07 2025 4:42:19

ГЕНДЕРНЫЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТОКСИКАНТОВ В ЦЕНТРЕ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Статья в формате PDF 110 KB...

05 07 2025 8:14:43

ВЛИЯНИЕ ИММУНОМОДУЛЯТОРА СТИМФОРТЕ НА РОСТ И МЕТАСТАЗИРОВАНИЕ МЕЛАНОМЫ В16 У МЫШЕЙ

Статья в формате PDF 105 KB...

04 07 2025 17:12:38

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ СТУДЕНТОВ МЕДИЦИНСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ БАЛЛЬНО-РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ

Статья в формате PDF 120 KB...

03 07 2025 21:40:35

ОБУЧЕНИЕ В ВУЗЕ ПО СИСТЕМЕ ШАТАЛОВА (научно-методическое пособие)

Статья в формате PDF 108 KB...

02 07 2025 1:57:11

К ВОПРОСУ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ДЕТЕЙ И КОРРЕКЦИИ НАРУШЕНИЙ СРЕДСТВАМИ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОГО ИСКУССТВА

Статья в формате PDF 115 KB...

01 07 2025 2:22:21

РОЛЬ ПЕДАГОГОВ В ФОРМИРОВАНИИ КОРРЕКТНОГО ПОВЕДЕНИЯ ДЕТЕЙ В КОНФЛИКТНЫХ СИТУАЦИЯХ

Статья в формате PDF 157 KB...

30 06 2025 15:43:16

АНАЛОГОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ ДНК

Статья в формате PDF 101 KB...

29 06 2025 13:41:10

ВЛИЯНИЕ КРОВОПОТЕРИ В СОЧЕТАНИИ С ВАГОТОМИЕЙ НА КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЫВОРОТОЧНЫХ АЛЬБУМИНОВ СТАРЫХ КРЫС

Статья в формате PDF 142 KB...

28 06 2025 20:53:51

ПРИЦЕЛЬНАЯ КОНТАКТНАЯ ЛАЗЕРНАЯ ЛИТОТРИПСИЯ – НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ В ЛЕЧЕНИИ ЖЕЛЧНО-КАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ

Статья в формате PDF 126 KB...

27 06 2025 10:25:36

Методы факторного анализа прибыли коммерческого банка

Статья в формате PDF 327 KB...

26 06 2025 21:44:59

ФАКТОРЫ УЯЗВИМОСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Статья в формате PDF 355 KB...

25 06 2025 21:14:41

К ВОПРОСУ КОРРЕКЦИИ АДРЕНЕРГИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА В РАЗВИТИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ КАРДИОМИОПАТИЙ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ЖЕЛУДКА С ПОМОЩЬЮ МИЛДРОНАТА

Статья в формате PDF 98 KB...

24 06 2025 4:17:22

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ КРОВИ ЖЕРЕБЦОВ

Новым методом в диагностике болезней и оценке физиолого-биохимического статуса организма животных является определение динамического поверхностного натяжения (ПН) сыворотки крови. У лошадей разного пола, возраста и породы ПН имеет ряд особенностей. Установлено, что у жеребцов разных пород наблюдаются отличия в изменениях ПН сыворотки крови с возрастом, наиболее выраженные в возрасте 7–8 лет. Наиболее специфичным показателем породы и возраста является угол наклона начального и конечного участка тензиограммы, что может быть использовано в пpaктике в качестве экспресс-контроля возраста и породы лошадей по пробам крови. При проведения измерений были получены высокие значения ПН при малых временах существования поверхности для некоторых групп животных, что может быть связано с особым соотношением компонентов (белки, липиды, соли и др.) в сыворотке крови. ...

23 06 2025 21:25:15

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СТИЛИ ЧЕЛОВЕКА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕГО ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В статье дается концептуальное видение профессиональных стилей человека в зависимости от его профессиональных и жизненных приоритетов. Стиль отражает стратегию адаптации человека. Индивидуальный стиль профессиональной деятельности рассматривается как функция составляющих ее эффективности. Выделено 16 вариантов стилей, в зависимости от значимых для человека составляющих эффективности его труда. В зависимости от профессиональной успешности, степени удовлетворенности трудом и ценностных ориентаций выделено 8 профессиональных стилей, хаpaктеризующих (выявляющих, демонстрирующих) хаpaктер специалиста. ...

22 06 2025 22:20:28

ПРОБЛЕМЫ РЕЛАКСАЦИИ И ДВИГАТЕЛЬНОГО РЕЖИМА У СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕДИЦИНСКИХ ГРУПП

Статья в формате PDF 139 KB...

21 06 2025 1:34:39

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ЙОДНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

Статья в формате PDF 141 KB...

20 06 2025 23:53:28

БИОРЕЦЕПТИВНЫЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД КАК МЕЖДУНАРОДНЫЙ И РУССКИЙ ПРОЕКТ ДРУЖБЫ И МИРА МЕЖДУ НАРОДАМИ

Статья в формате PDF 212 KB...

19 06 2025 4:41:32

АДАПТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

В работе представлены результаты исследовании, в которых приняло участие около 186 учащихся, наблюдавшихся несколько раз в течение учебного года. В результате были установлены целый ряд динамических закономерностей в нейрогумopaльных регуляциях и возрастно-пoлoвых различий между детьми в процессах адаптационных перестроек организма в связи с учебными нагрузками в различных учебно-воспитательных учреждениях. Показано, что обучение в начальной школе, хотя и не оказывает существенного влияния на возрастную динамику антропометрических показателей, в то же время в значительной мере увеличивает напряженность регуляторных систем. ...