Ели Л. Узунова, доцент, д-р

Химия: теоретични методи за молекулно моделиране

Химията води своето начало от “златна треска”, през който период алхимиците са се опитвали да “синтезират” благородния метал. От алхимичния период са останали твърде малко следи; но близо до Виена е открита средновековна алхимична лаборатория в която химик-металург от тази епоха е успял да получи капки злато. През следващите години и векове златото е останало на по-заден план, но химията прави огромни крачки напред. Химичната индустрия се развива през ХХ век в световен мащаб и дори само няколко от водещите компании (Chevron, Exxon-Mobil, Dow) през 2008 отбелязват печалби достигащи 800  милиарда USD.

При получаването на нови продукти в една химична реакция се формират нови химични връзки, като някои връзки в изходните вещества могат да дисоциират или да променят своята здравина. Съвременната химия остава основно експериментална наука и данни за химичните процеси се получават от физикохимични и спектрални методи, калориметрични измервания и химичен анализ. Теоретичните методи позволяват моделиране на химичните реакции, оптимизиране на условията и предвиждане на реакционната способност на даден реагент.

Изследванията на активни реакционни центрове, както и реакционни механизми, могат да бъдат обосновани чрез теоретичните методи и адекватни структурни модели.

 

 

 

 

“Ab initio” молекулно моделиране и теория на функционала на електронната плътност

 

През последните години теоретичните методи имат бурно развитие. Това се дължи на наличието на високоскоростни изчислителни машини, както и на разработени ефективни програми за “ab initio” пресмятания. Полуемпиричните методи са заменени от Хартри-Фок и методи на функционала на електронната плътност (DFT). В теорията на Хартри-Фок, общата енергия на системата за зададен набор от атомни координати представлява математичното очакване на точния нерелативистичен хамилтониан на общата вълнова функция (Ψ), която се апроксимира от детерминанта на Слейтър. При метода на функционала на плътността, общата енергия се представя чрез функционал на електронната плътност  (ρ) за зададени атомни координати. Енергията формално се разделя на три компоненти: кинетична T(ρ), електростатична или Кулонова V(ρ) и един многочленов израз, който отчита обменните и корелационни взаимодействия E_xc(ρ). Условието за минимум в метода на Хартри-Фок е ∂E/∂Ψ = 0, докато при метода на функционала на плътността минимумът се определя по отношение на електронната плътност, ∂E/∂ρ = 0. Ако функционалът на плътността е известен, т.е. членът E_xc(ρ), то енергията на системата е еднозначно определена. Основните приципи на метода на функционала са поставени през 60-те години от Hohenberg, Kohn и Sham, но реален прелом в теоретичните пресмятания настъпва през 90-те години с намирането на ефективни обменно-корелационни функционали. Функционалите от хибриден тип, включващи обменни взаимодействия по метода на Хартри-Фок и обменно-корелационни взаимодействия по метода на функционала, са особено популярни, поради точните предвиждания за молекулните свойства.

 

 

© 2019-2022

Всички права запазени

MEP (Molecular Electrostatic Potential) карта за N₂ и O₂, пресметнати от

B3LYP данни за електронната плътност.

 

Адсорбционните комплекси са линейни за

N₂ и огънати за O₂, съответно, →

основен адрес:

Инститyт по обща и неорганична химия

Българска Академия на Науките

София 1113, БЪЛГАРИЯ

За контакт:

Fax: +(359 2) 870 5024

E-mail: ellie@svr.igic.bas.bg

Българска академия на науките

Pages in English

Оксиди на преходни метали на 3d елементите.

Зеолити и молекулно-ситови материали

Site Map

Зеолити и молекулно-ситови материали с CHA топология: SAPO-34 – позиции на извън-решетъчните катиони

Молекулните карти на електростатичния потенциал, определен чрез съвременни методи (DFT, post-HF), показват активните центрове за протичане на електрофилни и нуклефилни реакции.