Молекулы. Теоретические методы, применяемые при изучении строения молекул и химической связи

С возникновением квантовой механики во второй половине 20-х годов наступил новый этап и в теории электронного строения органических соединений. Методы теоретической физики были применены для решения принципиальных вопросов химии для разработки учения о строении атомов и, что имело в глазах химиков особенно важное значение, строения их электронных оболочек для разработки учения о валентности атомов, о природе химической связи для интерпретации и затем расчета электронного строения и некоторых связанных с ним свойств молекул, сначала, конечно, простейших—типа молекулы водорода, а затем все более сложных, включая ароматические соединения. В конечном итоге методы квантовой механики нашли применение к основному объекту хили и — к превращениям химических соединений, к химическим реакциям, особенно к трактовке строения и свойств промежуточных продуктов реакций — ионов, радикалов, переходных (активированных) комплексов, а также сил межмолекулярного взаимодействия, роли катализатора и т. д. Часть квантовой механики, объектом изучения которой были частицы, интересующие химика, и реакции между ними, выделилась в относительно самостоятельную дисциплину, получившую название квантовой химии. [c.159]

В физической химии применяется несколько теоретических методов. Квантово-механический метод использует представления о дискретности знергии и других величин, относящихся к элементарным частицам. С его помощью определяют свойства молекул и природу химической связи на основе свойств частиц, входящих в состав молекул. Термодинамический (феноменологический) метод базируется на нескольких законах, являющихся обобщением опытных данных. Он позволяет на их основе выяснить свойства системы, не используя сведения о строении молекул или механизме процессов. Статистический метод объясняет свойства веществ на основе свойств составляющих эти вещества молекул. Физико-химический анализ состоит в исследовании экспериментальных зависимостей свойств систем от их состава и внешних условий. Кинетический метод позволяет установить механизм и создать теорию химических процессов путем изучения зависимости скорости их протекания от различных факторов. [c.5]

Изучение связи между цветностью и строением органических молекул можно разделить на два периода, которые различаются, в основном, уровнями теории и методов исследования. Несмотря на то, что закон Ламберта — Бера, связывающий интенсивность поглощения с концентрацией [1], уже был установлен и широко применялся в количественной колориметрии, основное внимание на раннем периоде уделялось преимущественно измерению положения максимума поглощения с использованием фотографических спектрографов. Полученные результаты интерпретировались в свете классической теории химической связи или осцилляционной теории. В течение более позднего периода, охватывающего минувшие 20—30 лет, фотографические методы пополнились фотоэлектрическими, которые существенно облегчили технику измерения интенсивностей поглощения. В то же время благодаря развитию квантовой механики сложных многоатомных молекул, интенсивности поглощения приобрели большое диагностическое и теоретическое значение. Достижения классического периода довольно полно освещены в первом томе данной серии [2]. В настоящей главе главным образом будут обсуждены последние успехи в области электронной спектроскопии органических красителей. [c.1817]

Строение вещества. Этот раздел включает сведения о строении атомов и молекул и учение об агрегатных состояниях вещества. Данные о строении атомов и молекул и природе химической связи составляют теоретическую основу для изучения химических свойств молекул, их реакционной способности, механизма и кинетики химических реакций. В учении об агрегатном состоянии веществ рассматриваются взаимодействие молекул в газах, жидкостях и твердых телах, а также свойства веществ в различных агрегатных состояниях. В настоящее время в науке широко применяются различные физические и физико-химические методы исследования рентгеноструктурные, электронографические, радиоспектроскопические, оптические и др., которые позволили получить ценную информацию о строении жидкостей и твердых тел как в кристаллическом, так и аморфном состояниях. [c.6]

Каковы же ближайшие перспективы Можно ли, продолжая изучение Met- и Ьеи-энкефалинов и других пептидных гормонов в том же плане, получить со временем полную и объективную количественную информацию об их структурной организации и зависимости между структурой и функцией Чтобы ответить на этот вопрос, предположим, что такой информацией мы уже располагаем, и попытаемся представить, что она могла бы дать для понимания структурно-функциональной организации энкефалинов и описания механизмов их многочисленных функций. Как можно было бы логически связать данные, например, о 10 низкоэнергетических конформациях каждого нейропептида с приблизительно таким же количеством его функций Очевидно, установить прямую связь при неизвестных пространственных структурах рецепторов не представляется возможным. Число возможных комбинаций, особенно если учесть существование нескольких рецепторов (ц, а,5) для осуществления только одной опиатной функции энкефалина, слишком велико, чтобы надеяться даже в гипотетическом идеальном случае найти искомые соотношения интуитивным путем. Многие полагают, что к достижению цели ведет косвенный путь, заключающийся в привлечении синтетических аналогов, изучении их структуры и биологической активности. В принципе подобный подход вот уже не одно столетие применяется в поиске фармацевтических препаратов. Однако такой путь в его сегодняшнем состоянии не только длителен, сложен и дорогостоящ, но, главное, он не может привести к окончательному решению проблемы. Замена аминокислот в природной последовательности, укорочение цепи или добавление новых остатков, иными словами, любая модификация химического строения природного пептида, неизбежно сопровождается изменением конформационных возможностей молекулы и одновременно затрагивает склонные к специфическому взаимодействию с рецептором остатки, что сказывается на характере внутри- и межмолекулярных взаимодействий, в том числе на устойчивости аналогов к действию протеиназ. Для учета последствий химической модификации на характер внутримолекулярных взаимодействий можно использовать теоретический конформационный анализ и методы кванто- [c.352]