Моделирование поверхности потенциальной энергии

В настоящей главе на примерах моделирования различных физикохимических процессов рассмотрены основные этапы исследования методом классических траекторий. Обсуждаются также полуэмпирические и эмпирические методы построения поверхностей потенциальной энергии и численные методы, используемые при динамических расчетах. [c.52]

Структурами, полученными с помощью компьютерного моделирования течения реакции на поверхности потенциальной энергии, связывающей реагенты и продукты реакции. Такое исследование дает информацию и о природе этой поверхности и детальной динамике взаимодействий в реакции (см. разд. 7.6). В некоторых реакциях с участием четырех атомов [c.117]

При моделировании химических реакций оказывается полезным представить ход реакции как движение некоторой изображающей точки системы взаимодействующих частиц по поверхности потенциальной энергии из области, отвечающей исходным частицам (область реагентов), в область,соответствующую продуктам реакции (область продуктов). При рассмотрении адиабатических реакций такая поверхность потенциальной энергии является единственной, тогда как для описания неадиабатических реакций используется набор поверхностей потенциальной энергии для разных электронных состояний системы и допускается возможность переходов между такими ППЭ на некоторых сравнительно небольших участках конфигурационного пространства, где ППЭ сближаются или пересекаются. [c.181]

Термические бимолекулярные реакции являются наиболее распространенным типом химических реакций. Сложность моделирования бимолекулярных реакций (в отличие от мономолекулярных) - в большом разнообразии механизмов элементарного акта, состоящего из трех стадий сближение частиц-реагентов, перераспределение атомов между частицами в области их сильного взаимодействия и разлет вновь образовавшихся частиц-продуктов реакции. Точное решение динамической задачи о столкновении двух частиц, которое сопровождается превращением, проводится пока в относительно редких случаях для простых атомных систем с известными поверхностями потенциальной энергии. Большинство моделей строится на основе приближенных методов, а также с использованием полуэмпирических и эмпирических закономерностей. [c.186]

Таким образом, этот подход к решению задачи заключается в моделировании действия адсорбционного поля на молекулу путем изменения силовых параметров для естественных координат. В связи с этим такой способ решения предусматривает проведение расчетов для множества видоизмененных матриц потенциальной энергии, что возможно при применении электронно-вычислительных машин. На основании результатов расчета для случая простых молекул можно построить вычисленные зависимости изменения отдельных частот молекулы от произведенного изменения соответствующих силовых параметров. Ход таких кривых указывает на зависимость частот колебаний определенных групп молекулы от окружения и на зависимость этих частот от степени симметрии возмущения, что важно для выяснения характера взаимодействий молекулы с поверхностью адсорбента. [c.46]

Расчет поверхностей потенциальной энергии атомов представляет сложную квантовомеханическую задачу, приближенное решение которой было получено только для простейших систем (см. fll02, 1103, 1749, 1337]). Поэтому наряду с так называемыми неэмпирическики расчетами, в которых допускаются те или иные приближения на стадии вычисления адиабатических электронных функций, существует большое число полу-эмлнрических методов, использующих приближенную теоретическую корреляцию между молекулярными параметрами, измеряемыми экспериментально. Кроме того, используется и прямое моделирование поверхностей потенциальной энергии. [c.108]

Мы не будем подробно останавливаться на расчетах аЬ initio ППЭ.Это специальная область квантовой химии, успехи которой в настоящее время пока еще недостаточны, чтобы детально описать поверхность потенциальной энергии для сложной реакции так, чтобы это описание было бы пригодно для расчетов траекторий. Поэтому в динамических расчетах обычно используются эмпирические и полуэмпирические ППЭ. Такие модели ППЭ позволяют выявлять особенности динамики поведения молекулярных систем и разрабатывать методику численного моделирования. [c.53]

При расчетах использовалась традиционная схема метода классических траекторий для моделирования обменных реакций с участием трех атомов, описанная в главе 3. Значения максимального прицельного параметра, использованные при расчетах, составили 2,5 А для реакций (4.1) и (4.11) и 3,0 А для реакций (4.111). При подборе параметров поверхностей потенциальной энергии колебательные и вращательные квантовые числа молекул задавались в соответствии с больцмановским распределением, колебательная и вращательная температуры предполагались равными поступательной, а значения поступательной энергии реагентов сканировались. При проведении итоговых расчетов сканировались и значения колебательных квантовых чисел рассматриваемых молекул. Константы скорости реакций рассчитывались путем интегрирования полученных сечений по распределению Макс-веллауДля каждой пары значений поступательной энергии и колебательного 96 / [c.96]

Известно, что биомолекула оказывает большое влияние на лекарственный субстрат, существенно перестраивая энергетику конформационных превращений последнего. В этой связи с целью моделирования взаимодействия в системе рецеп-тор-субстрат > на начальном этапе связывания, нами с помощью полуэмпирического метода АМ1 в рамках пакета Hyper hem исследован характер поверхности потенциальной энергии (ППЭ) молекулы 1,3-диоксана в присутствии произвольного ациклического гексапептида П, построенного из остатков L-аминокислот, связанных по -типу. Рассматривались 8 типов взаимного расположения молекул 1,3-диоксана и гексапептида. [c.93]

Хорошо известно, что однодетерминантное представление волновой функции принципиально не применимо для моделирования гомолитического расщепления химической связи [62]. Корректное описание радикальной пары на расстояниях от ковалентного связывания (молекулы) до изолированных радикалов возможно с помощью методов интенсивного учета электронной корреляции, что сильно ограничивает размеры исследуемых соединений. Поэтому построение даже фрагментов поверхности потенциальной энергии (ППЭ) распада пероксида требует больших временных и компьютерных ресурсов и к настоящему моменту времени проведено только для пероксида и триоксида водорода [63—68]. Другим подходом к исследованию механизма гомолиза является кванто-во-химическое определение энергий активации и тепловых эффектов различных направлений распада пероксида, позволяющее ограничиться расчетом стационарных точек (равновесные структуры и переходные состояния) на ППЭ. С помощью этого подхода изучены механизмы распада диоксиранов [69] и азотсодержащих пероксидов на примере HOONO [70], HOONO2 и Me (0)00N02 [71-73]. [c.182]

Методом ММВО-с1 за счет последовательного изменения торсионных углов 1-2-3-4, 3-6-7-8 и 9-10-11-12 исследована поверхность потенциальной энергии (ППЭ) молекулы конго коричневого - красителя, используемого для моделирования оптических свойств пленочных покрытий. [c.144]

Один из путей решения поставленной задачи — квантовохимические расчеты поверхностей потенциальной энергии и энергий переходных состояний. В последнее время в этом направлении достигнут значительный прогресс на базе использования пояуэмпирических схем, не связанных с чрезмерно большой затратой машинного времени. Такие расчеты позволяют получить лишь полуколичественные оценки энергий переходных состояний и поэтому дают лишь качественное описание механизма каталитических реакций. Что касается более точных неэмпирических расчетов, то даже при современном громадном прогрессе в области вычислительной техники они возможны и доказательны лишь для сравнительно простых систем. Использование их для моделирования активных центров на поверхности гетерогенных катализаторов, когда нужно учитывать влияние большого числа атомов твердого тела, встречает значительные трудности. Это же относится и к неэмпирическим расчетам механизма гомогенно-каталитических реакций в жидкой фазе, где, кроме того, возникают еще и дополнительные осложнения, связанные с необходимостью учета влияния молекул растворителя. [c.7]

В настоящей главе обсуждены возможные направления эмпирического и теоретического анализа спектров адсорбционных комплексов. При этом подробно не рассматривается теория спектров колебания свободных молекул. На основе этой теории объясняется лищь связь спектральных параметров (частот и интенсивностей полос) с силовыми и геометрическими параметрами молекул и вводятся понятия формы колебания, нормального колебания и характеристического колебания. Далее кратко рассмотрены возможности использования некоторых корреляций между спектрами молекул, их строением и внешними воздействиями среды для целей анализа спектров адсорбированных молекул и поверхностных соединений. Рассмотрены возможности учета действия поля адсорбента при адсорбции простых молекул путем соответствующего моделирования вида функции их потенциальной энергии и потенциалов взаимодействия молекул с поверхностью. Приведены примеры использования квантовой химии для изучения хемосорбционных комплексов и поверхностных химических соединений. [c.34]

Метод моделирования и получения искусственных мембран основан на получении и исследовании моно- и бимолекулярных липидных слоев, везикул, липосом и протеолипосом. Сущ ествует два основных типа искусственных мембран классические плоские и сферические мембраны различного размера. Для получения искусственных мембран используют различные фосфатиды, нейтральные глицериды, смеси липидов биологического происхождения, добавляя к ним холестерин, а-токоферол и другие минорные добавки. Потенциальная ценность искусственных мембран для исследований зависит от возможности включения в них природных белков, в особенности тех, которые обладают транспортными свойствами. Липосомы, со-стоящ ие из белков и липидов, стали получать в 60-е гг. термин протеолипосомы был введен В. П. Скулачевым. В настоящее время разработан целый ряд методов приготовления различных типов липосом и протеолипосом, а также их стандартизации по размерам, структуре, гомогенности, стабильности и другим характеристикам. Липосомы используют для доставки в клетку лекарственных и химических соединений, стабилизации ферментов в инженерной энзимологии, введения в клеточные мембраны молекул зондов, модифицирующих и моделирующих их поверхность. Большой интерес для генной инженерии и медицины представляют работы по введению в клетки при помощи липосом нуклеиновых кислот и вирусов. В липосомы включают митохондриальные компоненты и изучают на таких модельных системах процессы генерации энергии в клетках. Ультра-тонкие искусственные мембранные структуры — полислои Лен-гмюра—Бложе (ПЛБ) — применяют для получения био- и иммуносенсоров. Создаются ПЛБ с иммобилизованными ферментами и компонентами иммунологических систем. При использовании смешанных липид-белковых пленок ПЛБ получают информацию о функционировании белков и о липид-белковых взаимодействиях в мембране. Результаты изучения физических характеристик, проводимости, проницаемости и других свойств искусственных липидных мембран имеют большое зна- [c.216]

Расчеты потенциальной адсорбционной поверхности и моделирование диффузии по поверхности слабо связывающихся с поверхностью адсорбатов (N2, Аг, СН4) были выполнены для сравнения моделей поверхности и для определения их правильности при сравнении с доступными экспериментальными значениями. Примерно одинаковые теплоты адсорбции получены на релаксированной, нерелаксированной и случайно сформированной поверхностях ( 0,5 кДж/моль), но релаксированная поверхность проявляла большую гетерогенность с широким распределением по величинам энергий адсорбции. Поверхностная диффузия на релаксированной поверхности была медленнее, чем на остальных поверхностях, со слегка большими энергиями активации (0,5-1,0 кДж/моль). Строгие сравнения [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология