Modele budowy cząsteczek chemicznych: Różnice pomiędzy wersjami

przeredagowanie
m (Wipur przeniósł stronę Model budowy cząsteczek do Modele budowy cząsteczek chemicznych: jak w definiendum)
(przeredagowanie)
'''Modele budowy cząsteczek chemicznych''' to mniejkonstrukcje lubpoglądowo bardziej(w uproszczeniu) przedstawiające budowę [[cząsteczka|cząsteczek chemicznych]].
dokładne wyobrażenia tych [[cząsteczka|cząsteczek]].
 
[[Plik:Peptide model s.jpg|thumb|PrymitywnyModel model kulkowopręcikowo-szkieletowykulkowy [[peptydpeptydy|peptydu]]u, wykonany z tworzywa sztucznego]]
Najbardziej prymitywne modele to kulki, przeważnie z np.tworzywa [[Tworzywa sztuczne|tworzywa]]sztucznego, połączone z sobą pręcikami (pałeczkami). Kulki reprezentują tu [[atom]]yatomy, a pałeczkipręciki [[wiązanie chemiczne|wiązania chemiczne]]. Jeśli średnice kulek będą proporcjonalne do [[promień van der Waalsa|promieni van der Waalsa]] atomów, a długości pałeczek do długości wiązań, to otrzymamy model zmniej grubszawięcej zgodny z rzeczywistą strukturąbudową cząsteczekcząsteczki. W podobny sposób można też modelować cząsteczki na ekranie komputera.
 
W praktyce,rzeczywistości długości i kąty wiązań chemicznych zmieniają się w bardzo szerokim zakresie w różnych cząsteczkach i dlatego tego rodzaju prymitywne modele nie odzwierciedlają prawdziwej budowy cząsteczek.
 
Teoretycznie obliczenie struktury danej cząsteczki byłoby możliwe poprzez rozwiązanie [[Równanie Schrödingera|równania Schrödingera]] dla jej wszystkich wiązań i atomów [[Równanie Schrödingera|równania Schroedingera]]. W praktyce jednak analityczne rozwiązanie równania Schroedingera dla nawet stosunkowo prostych związków chemicznych jest zadaniem niewykonalnym.
 
== Techniki modelowania budowy cząsteczek ==
[[Plik:Molecular Modeling.png|thumb|250px|PrzykładowyModel model typu szkieletowopręcikowo-kulkowegokulkowy dipeptydu [[alanina|alaninowego]], z zaznaczonym symbolicznie fragmentem granicy chmury elektronowej]]
[[Chemia teoretyczna]] rozwinęła szereg metod obliczeniowych pozwalających na mniej lub bardziej precyzyjne ustalanie faktycznej struktury przestrzennej cząsteczek.
 
Metody te można podzielić na:
 
* mechanikę molekularną – metody te traktują atomy jak kule o określonej średnicy i masie, a wiązania jak sprężyny, których sposób rozciągania się i zginania odpowiada mniej więcej własnościom wiązań chemicznych. Parametry owych kul i sprężyn ustala się na podstawie analizy jak największej ilości związków chemicznych, których struktura jest znana np. z [[rentgenografia strukturalna|rentgenografii strukturalnej]]. Metody te nie wymagają dużych mocy obliczeniowych, mogą więc być stosowane do nawet bardzo dużych cząsteczek, są one jednak tylko nieco dokładniejsze od modeli zupełnie prymitywnych i zupełnie zawodzą dla "nietypowych" cząsteczek.
* metody pół-empirycznepółempiryczne – metody te bazują już na równaniu Schroedingera –Schrödingera: dla danej cząsteczki tworzony jest układ [[równanie różniczkowe|liniowych równań różniczkowych]], przy czym wszystkie parametry tych równań są ustalane na podstawie struktury znanych związków. Następnie układ taki jest rozwiązywany metodą kolejnych przybliżeń, aż do znalezienia minimum energetycznego dla modelowanej cząsteczki. Metody te są znacznie bardziej dokładne od mechaniki molekularnej, ale podobnie jak mechanika działają one poprawnie tylko dla w miarę typowych związków chemicznych i zupełnie zawodzą przy nietypowych strukturach.
* [[metody ab initio w chemii kwantowej|metody ab initio]].
 
 
== Sposoby przedstawiania modeli ==
[[Plik:L-alanine-3D-sticks.png|thumb|Model szkieletowyprętowy <small>L</small>-[[alanina|alaniny]]]]
[[Plik:Glucose.PNG|thumb|Model "wypełniony"czaszowy [[glukoza|glukozy]]]]
Modele cząsteczek tradycyjnie przedstawia się na trzy zasadnicze sposoby:
* Model "szkieletowy"kulkowy – w którym obrazowane są połączenia między atomami z pominięciem ich promieni atomowych. Modele "szkieletowe"takie dobrze uwidaczniają strukturę geometryczną połączeń między atomami, mogą jednak tworzyć błędne wrażenie co do rzeczywistej objętości zajmowanej przez cząsteczki i ich ogólnego "zewnętrznego" kształtu.
* Model "wypełniony"czaszowy – w którym przedstawia się możliwie "realistycznie" atomy jako kule o średnicach zbliżonych do ich rzeczywistych promieni van Derder Waalsa – oczywiście powiększonych do skali modelu. W modelach "wypełnionych"takich nie widać samego szkieletu wiązań, ale za to lepiej obrazują one ogólny kształt cząsteczki.
* ModeleModel szkieletowopręcikowo-kulkowekulkowy – w którychktórym promienie chmur elektronowych atomów są w stosunku do siebie proporcjonalne, ale są one wszystkie "podzielone" przez pewien współczynnik, dzięki czemu widać w tych modelach także szkieletukład wiązań.
 
Wszystkie sposoby przedstawiania modeli cząsteczek są daleko idącym uproszczeniem symbolicznymschematycznym, rodzajem umownej konwencji ich przedstawiania. Ich rzeczywista struktura elektronowa i własności są zupełnie inne niż można by oczekiwać od zestawu twardych kulek połączonych prętami. Cząsteczki są bowiem obiektami, które opisuje się przy pomocy pojęć [[chemia kwantowa|chemii kwantowej]] i które w istocie nie zachowują się tak jak obiekty makroskopowe znane z codziennego życia.
 
[[Plik:Cafeïne.png|thumb|350px|center|Wzór strukturalny [[kofeina|kofeiny]] oraz jej model szkieletowo-kulkowy i wypełniony]]
 
[[Plik:Cafeïne.png|thumb|350px355px|center|Wzór strukturalny [[kofeina|kofeiny]] oraz jej modelmodele: szkieletowopręcikowo-kulkowy i wypełnionyczaszowy]]
{{commonscat|Molecules}}
 
25 535

edycji