Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład V. Siły jądrowe-silne i słabe Siły elektrostatyczne Siły grawitacyjne.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład V. Siły jądrowe-silne i słabe Siły elektrostatyczne Siły grawitacyjne."— Zapis prezentacji:

1 Wykład V

2 Siły jądrowe-silne i słabe Siły elektrostatyczne Siły grawitacyjne

3

4

5

6

7

8 kowalencyjne jonowe ładunek-dipol dipol-dipol Indukcja: ładunek-cz.niepolarna dyspersja: cz.niepolarna-cz.niepolarna Indukcja: dipol-cz.niepolarna wiązanie wodorowe

9 Rachunek zaburzeń w zastosowaniu do oddzialywań

10 Poprawki do 3 rzędu:

11 poprawki wymienne - odpychanie

12 H = V, rozwinięcie multipolowe:

13

14

15

16

17

18 dipol-dipol

19

20

21 polar-nonpolar

22 Dwie polarne molekuły:

23

24 Całkowita energia oddziaływania

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41 Mechanika Molekularna Bez elektronów - bez orbitali, gęstości elektronowej etc. - klasycznie Wiązania są reprezentowane jak mechaniczne sprężyny)

42 W MM całkowita energia E tot molekuły jest funkcją rozciągania wiązań, zginania kątów, zniekształceń torsyjnych (zmiany kątów dwóściennych), i oddziaływań niewiążących Molecular Mechanics - dostarcza geometrii równowagowych, różnicy energii konformacji Molecular Dynamics (ewolucja struktury molekularnej w czasie) dostarcza informacja jak zmieni się energia I sruktura po jakimś czasie Na przykład: jak się zwija białko?

43 Molecular Mechanics poszukuje energii jako minimum funkcji: Oddziaływania niewiążące: 1. Odpychanie steryczne; 2. Wiązanie wodorowe 3. Oddziaływanie Van der Waalsa Niech r ij oznacza odległość między atomami i oraz j E non-bond (r ij ) = E vdW (r ij ) + E elst (r ij ) charges on non- bonding atoms van der Waals constants

44 1/r 12 część odpychająca -1/r 6 część przyciągająca Suma przyciągających I odpychających wkładów przechodzi przez minimum Potencjał van der Waalsa C 6 i C 12 mogą być dopaswoane (dla każdej pary atomów)

45 Zbiór odpasownych parametrów (stałych siłowych, stłe zginania, stałe torsyjne, ładunki na atomac, stałe van der Waals) nazywane są polem siłowym. Pole siłowe jest zoptymalizownae na przepadku testowym - szerokim wyborze zawierającym atomy ważne z chemicznego punktu widzenia) Zakladamy że te arametry są transferowalne, to znaczy, paramery np. dla wiązania C-C w zbiorze testowym będa takie same dla innych molekuł. Przyklady pól: MMFF SYBYL MMFFaq

46 Efekt rozpuszczalnika Chemia w fazie gazowej jest różna od tej w rozpuszczalniku Przyklad: Fotodysocjacja I 2 in the gas phase in a solvent Produkty odlatują Produkty odbijają się od rozpuszczalnika - wyższy procent rekombinacji

47 1. Efekty rozpuszczalnika - jak często sie spotykają molekuły 2. Własności molekuł się zmieniają Moment dipolowy H 2 O faza gazowa: 1.86 D woda ciekła: 2.6 D 3. Co się dzieje jeśli molekuła rozpuszczana jest ulokowana w rozpuszczalniku a.Solwent tworzy wnękę (entropia!) aby przyjąć solute b.Rozpuszczalnik polarny polaryzuje solute c.oddziaływania solute-solwent

48 Co się dzieje w rozpuszczalniku wodnym? woda Step 1: molekuły H 2 O rozkładają sie przypadkowo Step 2: molekuły H 2 O organizują się wokół końćow dipola Substancja-solute polarny Solwent polaryzuje mocniej dipol solute

49 Step 3: Polarny solute może zdysocjować w wodzie na dwa jony. Zauważ, że mlekuły H 2 O są zorganizowane inaczej wokół kationu i inaczej wokół anionu

50 4. Inne własności solute będą zmodyfikowane przez polarny solwent Elektryczne własności geometria Struktura elektronowa (położenie HOMO i LUMO) reaktywność (kwasowość, zasadowość, dysocjacja na jony, wzmocnienie nukleofilowści/elektrofilowości, etc… Case 1: Co dziej się z niepolarnym solute w polarnym solwencie takim jak woda? Efekt hydrofobowy Rozważmy dwa metany rozpuszczone w wodzie 5. Solute-solwent interactions Solwent - najważniejszy to woda Solute - rozważymy 2 przypadki: nie-polarny lub polarny

51 Dwie molekuły metanu we wnęce w wodzie H 2 O Formacja wnęki powoduje nieporządek w solwencie (efekt entropowy) Wnęki łączą się minmalizując nieporządek To jest oddziaływanie hydrofobowe - metany są blisko siebie, czego za bardzo nie lubią… Odziaływanie hydrofobowe jest zasadniczo proporcjonalne do powierzchni wnęki

52 Case 2: Co się dzieje z polarnym solutem w polarnym solwencie. (Także SR może mieć ładunek lub moment kwadrupolowy) Prawo Coulomba: charge q dipole moment quadrupole moment charge-charge interaction c - constant Uogólnione prawo Coulomba: a.Oddziaływanie ładunek-dipol odpychające przyciągające C - orientation- dependent constant

53 b. Oddziaływanie dipol-dipol attractive repulsive C - constant orientation- dependent c. Oddziaływanie dipole-kwadrupole repulsive attractive takes care of orientation- dependence

54 Relative magnitude (how quickly interactions vanish with the distance R) E q-q 1/R E q- 1/R 2 E - 1/R 3 E - 1/R 4 long- range shorter- range R -1/R -1/R 2 -1/R 3 -1/R 4 slow decay (long-range) faster decay (tends to zero in the long range) The charge-charge and charge-dipole interactions reach longer distances than dipole-dipole, dipole-quadrupole, …, etc., interactions Ions (charged-solutes) interact much stronger with the water solvent molecules than polar-molecules (polar-solutes)

55 Podsumowując: Niepolarne SR w polarnych solwentach - głównie efekt hydrofobowy Polarne SR w polarnych solwentach - głównie dipol-dipol interactions, również wiązanie wodorowe Jony w polarnych solwentach - bardzo silne oddziaływanie ion- dipol Kwantowo chemiczne modele efektów solwatacji 1.Modele dyskretne: włączają explicite molekuły solwentu i obliczają własności SR (czasami potrzeba użyć setek molekuł wody aby właściwie opisać efekty roztworu) - metoda bardzo czasochłonna 2.Modele ciągłe: Solwent jest jest ciągly I nie ma struktury. SR jest ulokowana w wnęce solwentu; własności dielektryczne są opisane pojedynczym parametrem: stałą dielektryczną vacuum

56 Koniec

57

58


Pobierz ppt "Wykład V. Siły jądrowe-silne i słabe Siły elektrostatyczne Siły grawitacyjne."

Podobne prezentacje


Reklamy Google