1 / 29

Shrnutí z minula

Shrnutí z minula. Molekulová mechanika/dynamika Born-Oppenheimerova aproximace PES (Potential Energy Surface) empirick ý potenciál aditivita, transferabilita, atomový typ. Silové pole I. vazebn é příspěvky. ne vazebn é příspěvky. Deformace vazebné vzdálenosti.

raphael-hardy
Download Presentation

Shrnutí z minula

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Shrnutí z minula • Molekulová mechanika/dynamika • Born-Oppenheimerova aproximace • PES (Potential Energy Surface) • empirický potenciál • aditivita, transferabilita, atomový typ

  2. Silové pole I

  3. vazebné příspěvky nevazebné příspěvky

  4. Deformace vazebné vzdálenosti zajímá nás chování kolem minima

  5. v MM je vzácností že by se vazby výrazně odlišovaly od rovnovážné délky • v okolí rovnovážné délky je možno potenciál popsat Hookovým zákonem • k je silová konstanta, r0je referenční délka vazby • parametry: r0, k

  6. Hookův zákon

  7. Různé vazby = různé pružiny dva parametry: r0 k

  8. síly mezi vázanými atomy jsou značné, je potřeba hodně energie na vychýlení, silové konstanty k jsou velké • silnější vazby maji k vyšší (C-C vs. C=C) A. R. Leach, Molecular Modelling, 2001

  9. Parametry • jak ale získám parametry r0 a k? • experimenty • geometrie: X-ray, NMR, rotační spektroskopie • silové konstanty: vibrační spektroskopie • výpočtem • QM vypočtu povrch potenciální energie a potom analyticky nafituji na tyto body křivku

  10. pro popis širokého rozsahu deformací vazeb se používá Morseho potenciál • De je hloubka minima, a = ω sqrt(μ/2De) kde μ je redukovaná hmotnost m1m2/(m1+m2), ω je frekvence vibrace vazby, l0 je referenční délky vazby • parametry: De, ω, l0

  11. Hookův zákon A. R. Leach, Molecular Modelling, 2001

  12. Změna velikosti úhlu • Hookův zákon

  13. Torzní členy • natahování vazeb a ohýbání úhlů – „hard“ degrees of freedom (je třeba hodně energie na vyvolání deformace z jejich referenční hodnoty) • většina variace ve struktuře a relativních energiích je způsobena komplexní souhrou mezi torzními a nevazebnými příspěvky

  14. torzní člený popisují bariéry rotace kolem chemických vazeb najdou se všechny vázané „kvartety“ (9 v ethanu), každý z nich je popsán nějakým torzním potenciálem A. R. Leach, Molecular Modelling, 2001

  15. torzní potenciál se téměř výhradně vyjadřuje jako kosinovská série • parametry: Vn – výška bariéry, n – multiplicita (počet minim), γ - fáze

  16. etan (rotace kolem dvou sp3 uhlíků): n = 3, γ = 0˚

  17. A. R. Leach, Molecular Modelling, 2001

  18. Amber ff • mnoho torzních příspěvků obsahuje pouze jeden člen v expanzi • ale např. pro správný popis preference gauche konformace O-C-C-O vazby (OCH2-CH2O fragment v cukru DNA) je potřeba dvou cos v torzním potenciálu

  19. Nevazebné interakce

  20. Coulombův zákon

  21. Nevazebné interakce

  22. through-space interakce mezi atomy • nezávisí na tom, jak jsou atomy mezi sebou vázány • většinou modelovány jako funkce inverzní mocniny vzdálenosti • ve ff dvě skupiny • elektrostatické • van der Waalsovy

  23. Elektrostatické interakce • elektronegativní prvky přitahují elektrony více, než elektropositivní • to vede k nerovnostem v distribuci náboje v molekule • tuto distribuce je možno reprezentovat několika způsoby, nejčastěji rozmístěním frakčních (tj. necelých) nábojů v prostoru tak, aby reprodukovaly elektrostatické vlastnosti moleklu • umístění na atomy - parciální (tj. částečné) náboje

  24. ale jak získáme parciální náboje? • elektrostatické vlastnosti molekuly jsou důsledkem distribuce elektronů a jader, ergo se dá předpokládat, že parciální náboje je možno získat z kvantové mechaniky • ALE parciální náboj není experimentálně měřitelná veličina a není ji možno jednoznačně vypočítat z QM

  25. existuje více schémat, jak z QM vypočítat náboje a stále se debatuje, jaký přístup je nejlepší důležitost elektrostatického potenciálu při molekulových interakcích vede k metodám, které počítají náboje právě z něj

  26. elektrostatický potenciál v daném bodě je potenciální energie testovací částice v tomto bodě • jádra – kladný potenciál, elektrony – záporný potenciál • elektrostatický potenciál je pozorovatelná veličina a jako taková je vypočítatelný z vlnové funkce • je to kontinuální vlastnost a není možno ho reprezentovat jednoduchou analytickou funkcí

  27. tudíž se vytvoří kolem molekuly síť bodů (grid), v nich se spočítá elektrostatický potenciál z vlnové funkce a poté se najdou (least-square fitování) takové náboje, které nejlépe reprodukují elektrostatický potenciál v daném bodě • Amber – RESP procedure

More Related