|
Кимё таълимида компьютер дастурларининг ўрни
|
| bet | 1/3 | | Sana | 20.05.2024 | | Hajmi | 350,59 Kb. | | #246718 |
Bog'liq Komp yakuniy
Кимё таълимида компьютер дастурларининг ўрни.
Zamonaviy kimyo ta’limida kompyuter dasturlarining o‘rni beqiyosdir. Avvalo, kimyoviy birikmalar (murakkab moddalar) tuzilishini uch o‘lchamli (3D) ko‘rinishda namoyish etish o‘quvchilarning birikmalarning fazoda joylashishi (stereokimyo) haqidagi bilim va ko‘nikmalarini oson va tez qabul qilishiga olib keladi. Bundan tashqari, internet resurslarida kimyo ta’limiga oid mavzulashtirilgan ko‘rgazmali materiallar, animatsiyalar va videomateriallar mavjud bo‘lib, ular ham o‘quvchilarning kimyo sohasidagi bilim va ko‘nikmalari oshishiga xizmat qilishi mumkin. Shuningdek, ta’kidlangan ko‘rgazmali materiallar kimyo darsliklariga kiritilgan laboratoriya mashg‘ulotlarini ham o‘z ichiga olgan bo‘lib, videomateriallar bilan tanishish orqali amaliy darslarni o‘tkazishdan oldin bajariladigan vazifalarni to‘liqroq o‘rganish imkonini beradi
Хисоблашларнинг эмпирик усуллари.
Hisoblashlarning empirik usullari.
1.Molekulyar mexanika
2. Molekulyar dinamika
Molekulyar mexanika atom darajasidagi modellashtirish usulidir. Molekulyar mexanika usulida birikmalar mikroskopik mexanik tizimlar (Nyuton zarrachalari) deb qaraladi. Atomlar go‘yoki o‘zaro mexanik prujina orqali bog‘langan va ularning fazoda joylashishi mexanik kuchlar (atom potensiallari) yordamida nazorat qilinad
Molekulyar dinamika molekulalarning aylanma, ilgarilanma va ichki molekulyar (ayrim atomlar yoki guruhlar tebranish) harakatlarini mikrodarajada modellash orqali ma’lum birikmalarning fizikaviy makroxususiyatlarini aniqlash imkonini bermoqda. Makroxususiyatlar ˗molekulalarning ma’lum vaqt davomida fazodagi harakati natijasida qoldirgan izi, ya’ni trayektoriyasini qayd qilish orqali aniqlanadi. Molekula yoki molekulalar (tizim) harakati molekula(lar) tuzilishiga, muhitga (erituvchi, kristal panjara va b.), modda zichligiga (miqdoriga), harorat va bosim o‘zgarishiga, chegaraviy shartlarga (tanlangan to‘rtburchak yoki sferik katakcha o‘lchamiga) va boshqa omillarga bog‘liq.
Куч майдонлари хақида тушунча.
Molekulyar mexanika usuli tajribada aniqlangan ma’lumotlar asosida
hisoblashlar olib borilganligi uchun “empirik usullar” deyiladi. Bundan
tashqari, molekulyar mexanika usullari “kuch maydonlari” deb ham
aytiladi. Bunday deyilishining asosiy sababi, avvalo, Nyutonning uchinchi (F=-F) qonuni bilan bog‘liq, ya’ni kimyoviy bog‘ni cho‘zish uchun kuch (F) ta’sir qilinsa darhol cho‘zilishga qarshi kuch (-F) yuzaga keladi. Yana shuningdek, sistema energiyasi va bog‘ uzunligi (valent, torsion burchak)bog‘liqligini ifodalovchi potensiallarning (Morze potensiali, Lennard-Jons potensiali va b.) hamda infraqizil spektroskopiyasida guruhlar to‘lqin sonini aniqlash formulasidagi bog‘ doimiysining (k – force constant)
qo‘llanilishi bilan bog‘liqdir.
Молекляр механика усуллари ва улар орасидаги фарқ.
Shu kungacha yaratilgan MM usullari asosiy ikki guruhga ajratilgan. 1. I-guruh: AMBER, CHARMM, OPLS, GROMOS, ECEPP. Bu guruh usullarida ichki molekulyar va molekulalararo bog‘lanmagan ta’sirlashuvlar yuqori darajada inobatga olingan. Bu guruh usullari, odatda, makromolekulalarni modellashtirishda keng qo‘llaniladi. 2. II-guruh: CFF , CVFF , MMFF , MM3, MM4, UFF . Bu usullar birikmalarning geometrik xarakteristikalarini ifodalashda o‘ziga xos ustunlikka ega. Konformerlar va izomerlarning umumiy enrgiyalarini taqqoslash orqali birikma optimal holatini topish mumkin.
Нима учун эмпирик ҳисоблаш усулларида атомлар қайта рақамланган.
MM usuli programmalarining ayrimlarida C atomlari va boshqa atomlarning gibridlanish holati hamda strukturasining o‘ziga xos xususiyatlarini to‘liq namoyon etishi uchun parametrlash jarayonida qaytadan raqamlangan. Masalan, har bir sinf birikmalaridagi C atomining elektron tuzilishlarini inobatga olgan holda C atomi uchun 15 ta raqamlash kiritilgan
ММ усулларида парметрлашда С атомлари нечта ҳил рақам билан рақамланган. Номерлашни асосланг.
.
Har bir sinf birikmalaridagi C atomining elektron tuzilishlarini inobatga olgan holda C atomi uchun 15 ta raqamlash kiritilgan. Alkenlardagi sp2-gibridlangan C atomi karbonildagi sp2-gibridlangan C atomidan farq qiladi.
ММ усулларида парметрлашда О атомлари нечта ҳил рақам билан рақамланган. Номерлашни асосланг
Kislorod atomi uchun 7 xil raqamlash kiritilgan.
ММ усулларида парметрлашда N атомлари нечта ҳил рақам билан рақамланган. Номерлашни асосланг.
N atomi uchun 10 xil raqamlash kiritilgan.
ММ усулларида параметрлашда Н атомлари нечта хил рақам билан рақамланган. Ушбу рақамланишни кимёгар сифатида асосланг.
Молекуляр механика усулларида идеал ва реал боғ узунликлари нима?
r0 – parametrlashda kiritilgan ideal bog‘ uzunligi va r – qaralayotgan birikmadagi ideal bog‘ uzunligidan farq qiluvchi real bog‘ uzunligi. MM usullarida tajribada aniqlangan bog‘ uzunliklari kimyoviy bog‘ cho‘zilish energiyasini (Er) hisoblash formulasiga ideal bog‘ uzunligi (r0) sifatida kiritilgan.
Avogadro дастуридаги ММ усуллари ва улар орасидаги фарқ нималардан иборат?
Avogadro dasturi kimyoda keng qo‘llaniladigan interfeyslar (yordamchi dasturlar)dan biri hisoblanadi. Bu dasturda kimyoviy birikmalarning uch o‘lchamli geometriyalarini hosil qilish, input fayllar tayyorlash va Firefly, Gaussian, ORCA professional hisoblash dasturlarining natijalarini vizuallashtirish mumkin. Ushbu dastur kimyo taʼlimida ham keng qo‘llanilishi mumkin. Shu sababli ushbu dasturni o‘rganish va mustaqil ishlash ko‘nikmalarini shakllantirish maqsadga muvofiqdir.
Molekulyar mexanika usuli tajribada aniqlangan ma’lumotlar asosida hisoblashlar olib borilganligi uchun “empirik usullar” deyiladi. Bundan tashqari, molekulyar mexanika usullari “kuch maydonlari” deb ham aytiladi. Bunday deyilishining asosiy sababi, avvalo, Nyutonning uchinchi (F=-F) qonuni bilan bog‘liq, ya’ni kimyoviy bog‘ni cho‘zish uchun kuch (F) ta’sir qilinsa darhol cho‘zilishga qarshi kuch (-F) yuzaga keladi. Yana shuningdek, sistema energiyasi va bog‘ uzunligi (valent, torsion burchak) bog‘liqligini ifodalovchi potensiallarning (Morze potensiali, Lennard-Jons potensiali va b.) hamda infraqizil spektroskopiyasida guruhlar to‘lqin sonini aniqlash formulasidagi bog‘ doimiysining (k – force constant) qo‘llanilishi bilan bog‘liqdir.
Эмпирик усулларининг кимёда қўлланилиши.
Xartri-Fok-Rutan tenglamasining to‘liq yoki soddalashtirilgan yechimiga ko‘ra kvant-kimyoviy usullar mos ravishda noempirik va yarim empirik usullarga ajratiladi.
Yarim empirik hisoblash usullarda Xartri-Fok-Rutan tenglamasi molekula tarkibidagi elektronlarning faqat bir qismi o‘rtasidagi o‘zaro ta’sirlashishlarni inobatga olgan holda, bir qator soddalashtirishlar asosida hisoblanadi. Bu ko‘rinishdagi soddalashtirishlarning o‘rni gamiltonian tuzib chiqilayotganda tajriba ma’lumotlari asosida tanlab olingan empirik parametrlar bilan to‘ldiriladi. Yarim empirik usullarda parametrlarning aniq tartibda tanlab olinishi hisobiga molekulaning ayrim fizik-kimyoviy xususiyatlarini to‘g‘ri ifodalashga muvaffaq bo‘linadi, jumladan ularning gomologik birikmalar qatori bo‘yicha o‘zgarishlarini aniqlash imkoni tug‘iladi.
Hisoblashlarning noempirik usullari Xartri-Fok-Rutan (XFR) tenglamalarini qat’iy tartibda yechishga asoslanadi. Bunda hisoblash davomida molekula tarkibidagi barcha elektronlar va, shuningdek, elektronlararo o‘zaro ta’sirlashishlarda barcha integrallar hisobga olinadi. Ab initio usulida hisoblashning muhim jihatlaridan biri – bu МО tarkibiga kiruvchi АО turini tanlashdan iborat. Ab initio usulining kamchiligi – katta molekulalar uchun hisoblashda mashina vaqtining sezilarli darajada ko‘p sarflanishi bilan bog‘liqdir.
ММ усулларидан олинадиган параметрлар.
MM usuli programmalarining ayrimlarida (MMFF94 va MMFF94s usullarida) C atomlari va boshqa atomlarning gibridlanish holati hamda strukturasining o‘ziga xos xususiyatlarini to‘liq namoyon etishi uchun parametrlash jarayonida qaytadan raqamlangan.
Металлоорганик бирикмаларни моделлаштиришда қўлланлидиган ММ усуллари.
Molekulyar mexanika usullarining ko‘pchiligi faqat organik birikmalarni hisoblashga mo‘ljallangan. CFF, CVFF, MMFF, MM3, MM4, UFF. Bu usullar birikmalarning geometrik xarakteristikalarini ifodalashda o‘ziga xos ustunlikka ega.
ММ усулида умумий энергия ҳисоби. Энергиянинг таркибий қисмлари
MM usullarida umumiy potensial energiya valent bog‘ cho‘zilish energiyasi (Er), valent burchak (Evb) va torsion burchaklarning deformatsiya energiyalari va bog‘lanmagan atomlar (guruhlar) orasidagi elektrostatik (k) hamda Van-der-vaals ta’sirlashuvlari energiyalari yig‘indisi sifatida hisoblab topiladi:
|
| |
