57319

Вимірювання структурних властивостей. Створення 2D ескізу

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Урок 5 описує вимірювання структурних властивостей з використанням різних методів вибору. Вибираючи різні частини молекули або молекулярної структури, ви можете виміряти довжини звязків та кути, а також відобразити атомні характеристики, такі як заряди та X, Y, і Z координати.

Украинкский

2014-04-12

1.32 MB

0 чел.

Урок 5 Вимірювання структурних властивостей

Навички цього уроку

  •  Вимірювання зв’язків, кутів, торсіонних кутів/ кутів повороту і незв’язаних відстаней;
  •  Відображення характеристик атома;
  •  Використання будівельних обмежень/builder constraints

Урок 5 описує вимірювання структурних властивостей з використанням різних методів вибору. Вибираючи різні частини молекули або молекулярної структури, ви можете виміряти довжини зв'язків та кути,а також відобразити атомні характеристики, такі як заряди та X, Y, і Z координати.

Створення 2D ескізу

Щоб потрапити в режим малювання:

1. При необхідності знову відкрийте HyperChem.

2. Виберіть інструмент малювання Draw.

Щоб переконатися, що за замовчуванням вибраним елементом є вуглець:

1. Двічі клацніть на кнопку малювання Draw.

Відкриється діалогове вікно таблиці елементів The Element Table.

2. Виберіть вуглець, якщо він ще не вибраний, а потім закрийте діалогове вікно.

Щоб пронумерувати атоми:

1. Виберіть пункт Labels в меню Display. Відкриється діалогове вікно.

2. В секції Atoms виберіть пункт Number і натисніть кнопку ОК. Цей крок полегшить побудову і редагування 2D структури.

3. Намалюйте 2D структуру в зазначеному нижче порядку:

Редагування ескізу

Щoб зробити ароматичне кільце:

1. Двічі клацніть по кільцю. Кільце з'явиться з пунктирними лініями.

Для редагування атомів:

1. Встановіть елементом за замовчуванням азот. Для цього натисніть лівою кнопкою миші (ЛКМ) на атом № 8.

2. Встановіть елементом за замовчуванням кисень. Для цього натисніть ЛКМ на атом № 9.

Для позначення атомів символами:

1. Виберіть пункт Labels в меню Display. Відкриється діалогове вікно.

2. В секції Atoms виберіть пункт Symbol і натисніть кнопку ОК. Ваш малюнок повинен виглядати наступним чином:


Побудова 3D структури

Щоб перетворити малюнок у 3D-структуру:

1. Переконайтеся, що в меню Build не вибраний пункт Explicit Hydrogens.

2. Двічі клацніть на кнопку вибору Select.  

Замість вибору пункту Add H & Model Build в меню Build, можна виконати побудову моделі Model Builder, двічі клацнувши на кнопку Select. Структура повинна виглядати таким чином:

Ваша структура може бути орієнтована трохи інакше, залежно від того, як були розташовані початкові атоми. Model Builder іноді переорієнтує структуру, якщо вона істотно відрізняється від вихідної.

Молекула побудована з певними структурними параметрами, що встановлені за замовчуванням. Наступні вправи покажуть вам, як виміряти ці параметри.


Характеристики атома

Щоб отримати інформацію про характеристики атома:

1. Переконайтеся, що в меню Select вибраний пункт Atoms, а пункт Multiple Selections – ні.

2. Натисніть ЛКМ на кнопку вибору Select.

3. Натисніть ЛКМ на атом кисню. Вибраний атом підсвічується а його характеристики з’являються в рядку стану.

У статусному рядку відображаються номер атома, тип атома та заряд для поточного силового поля молекулярної механіки. Там також показані х, у і z координати атома.

В меню Build стають активними елементи Set Atom Type (Встановити тип атома), Set Charge (Встановити заряд) і Constrain Geometry (Фіксована геометрія). Це дозволяє вказати нестандартні атомні властивості для побудови моделі.

4. Виберіть інші атоми і порівняйте атомні характеристики, зазначені в рядку стану.


Вимірювання довжини зв’язку

Якщо ви виберете зв'язок, а не атом, то інформація по ньому з’явиться в рядку стану. В HyperChem є бібліотека, що містить значення довжин стандартних зв’язків між атомами певного типу і гібридизації. Коли в бібліотеці немає довжини даного зв'язку, HyperChem використовує середнє значення ковалентних радіусів двох атомів для побудови моделі.

Щоб виміряти довжину зв'язку:

1. Натисніть ЛКМ на зв’язок «вуглець-кисень». Зв’язок підсвічується, а довжина зв'язку з'являється в рядок стану.

2. Натисніть ЛКМ на меню Build.

Коли ви виділили зв'язок, в меню Build став активним пункт Constrain bond length. Це дозволяє задати нестандартну довжину зв'язку для побудови моделі.


Вимірювання кутів між зв’язками

Щоб виміряти кут між зв'язками, затисніть ЛКМ і  протягніть між двома крайніми атомами, які з'єднані суміжним третім атомом.

Щоб виміряти кут між зв'язками:

1. Затисніть ЛКМ і  протягніть від атома вуглецю, зв'язаного з киснем, до атома водню, зв'язаного з киснем. Зверніть увагу на "силу тяжіння", що притягує кінець лінії до сусідніх атомів.

2. Відпустіть кнопку миші.

Кут підсвічений, а його значення з'являється в рядку стану. Стандартні кути, вибрані Model Builder для цієї структури, основані на гібридизації і є тетраедричними (109 градусів), тригональними (120 градусів) або лінійними (180 градусів).

Примітка: При виборі кута в меню Build стає активним пункт Constrain Bond Angle. Це дозволяє задати нестандартне значення кутів між зв'язками для побудови моделі.

3. Спробуйте виміряти інші кути в структурі.

Вимірювання торсіонних кутів/кутів обертання

Ви вимірюєте значення кута обертання шляхом протягування курсору між двома кінцевими атомами чотири-атомного кута обертання.

Для вимірювання кута обертання:

1. Затисніть ЛКМ і  протягніть від атома вуглецю в кільці до атома водню приєднаного до атома азоту, щоб вибрати кут обертання, що зазначено нижче:

2. Відпустіть кнопку миші.

Кут обертання підсвічується, а в рядку стану видно, що він має значення
-60 градусів (Gauche).

Примітка: При виборі кута обертання в меню Build стає активним пункт Constrain Bond Torsion. Це дозволяє задати нестандартне значення кутів обертання для побудови моделі.

3. Проведіть експеримент з трьома сусідніми атомами і порівняйте значення кутів.

Вимірювання незв’язаних відстаней

Для вимірювання відстані між незв'язаними атомами:

1. Активуйте пункт Multiple Selections в меню Select.

Перш ніж вимірювати відстань між незв'язаними атомами необхідно активувати пункт Multiple Selections. Це дозволить Вам вибрати більше одного елементу одночасно. В іншому випадку при виборі наступного елементу, попередній елемент стає неактивним.

2. Натисніть правою кнопкою миші (ПКМ) в порожній області робочого листа. Всі попередньо вибрані елементи стануть неактивними.

3. Натисніть ЛКМ послідовно на будь-які два незв'язані атоми. Значення відстані між ними з'явиться в рядку стану.

4. Проведіть вимірювання для кількох пар незв'язаних атомів і порівняйте відстані.


Водневі зв’язки

Щоб допомогти вам підтвердити сприятливі умови для утворення водневих зв'язків, HyperChem обчислює і відображає водневі зв'язки.

Водневий зв'язок утворюється, якщо відстань між донором і атомом водню менше ніж 3,2 ангстрем і кут, що утворюється ковалентними зв'язками з донором і акцептором менше за 120 градусів. Вам може знадобитися обернути
-NH
2-групу або групу -ОН (див. "Обертання бічного ланцюга"на сторінці 138) для того, щоб виконалися ці умови, перш ніж Ви зможете відобразити водневий зв'язок для цієї структури.

Щоб обернути бічний ланцюг:

1. Натисніть ПКМ в порожній області, щоб зняти виділення.

2. Встановіть рівень вибору – атоми. В меню Select виберіть пункт Atoms.

3. Двічі клацніть на зв’язок, що будете обертати: на зв’язок ОС для обертання групи –ОН і на зв’язок СN для обертання -NH2-групи. Зв’язок підсвічується.

4. Натисніть на кнопку Rotate in-plane. Після цього затиснувши ПКМ переміщайте курсор горизонтально, щоб змінити кут.

Щоб підтвердити умови для утворення водневого зв'язку:

1. Натисніть ПКМ в порожній області робочого листа.

2. Активуйте пункт Show Hydrogen Bonds в меню Display.

3. Виберіть Recompute H Bonds в меню Display. HyperChem відображає водневий зв'язок у вигляді пунктирної лінії.

Водневі зв'язки не включаються автоматично для кожної конфігурації. При зміні геометрії молекули необхідно перерахувати водневі зв'язки.

Вправи

Спробуйте виконати наступні завдання:

1. Виміряйте неправильні кути і неправильні кути обертання.

2. Встановіть точні значення побудови, використовуючи команди Constrain Geometry, Constrain Bond Length, Constrain Bond Angle і Constrain Bond Torsion в меню Build.

3. Змініть модель: побудуйте структуру за допомогою команд Set Bond Length і Set Bond Angle в меню Edit.

Додаткова інформація

Для отримання додаткової інформації дивіться розділи 3 і 5 в HyperChem for Windows Reference Manual.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34684. Водяной пар в атмосфере и гидрологический цикл 44.5 KB
  В отличие от большинства других присутствующих в атмосфере газов содержание водяного пара может очень сильно меняться. По мере того как молекулы воды переходят в воздух давление пара в воздухе увеличивается. Если температура воздуха продолжает увеличиваться то для поддержания насыщенного состояния пара число молекул поступающих в воздух также должно увеличиваться если конечно жидкость еще имеется. Давление пара служит мерой для другой величины также выражающей количество пара содержащегося в воздухе и называемой абсолютной влажностью.
34685. Вплив атмосферної циркуляції на транспорт хімічних речовин 144.5 KB
  Розподіл та концентрація хімічних речовин у атмосфері залежить від особливостей переміщення повітряних мас яке обумовлене загальною циркуляцією атмосфери. Внаслідок цього є постійний річний обмін енергією від низьких до високих широт завдяки океанічним і повітряним течіям рис. Оскільки Земля найсильніше нагрівається на екваторі то потоки нагрітого екваторіального повітря піднімаються високо вгору набагато вище ніж повітря в інших широтах. Під час екваторіального підйому повітря повітряні маси із низьких і високих широт...
34686. ГЛОБАЛЬНІ ЗМІНИ ВМІСТУ ОЗОНУ В АТМОСФЕРІ ЗЕМЛІ 281 KB
  Аналіз накопичених за перші 10 15 років матеріалів спостережень показав що кількість озону в стратосфері зменшується і виникло припущення що причиною цього є виробнича діяльність людини. У заяві містилось перше попередження про зменшення кількості озону і повязаних у звязку з цим небезпечних наслідках. Зменшення кількості озону особливо помітне над холодним антарктичним континентом так звані озонові діркиâ було вперше помічено тут.
34687. Джерела формування аерозолів та їх розподіл в атмосфері 99.5 KB
  Класифікація аерозолів за походженням За умовами формування виділяють первинні і вторинні аерозолі. Первинні аерозолі вносяться в атмосферу завдяки диспергуванню матеріалу на поверхні Землі вітрова ерозія спалювання різних видів палива в промислових регіонах пожежі в тропічних лісах винесення морських аерозолів з поверхні морів та океанів космічний пил. Вторинні аерозолі утворюються в результаті хімічних перетворень газоподібних речовинпопередників в атмосфері.
34688. Проблема выбора. Альтернативные издержки и кривая производственных возможностей 30.32 KB
  Почему Для удовлетворения потребностей необходимы экономические блага которые создаются с помощью факторов производства а их количество ограниченно. Например не все земли пригодны для производства сельскохозяйственной продукции. Возникает проблема выбора: как распорядиться ограниченными факторами производства чтобы полнее удовлетворить свои потребности Отдавая предпочтение чемуто делая выбор мы одновременно от чегото отказываемся. Эти 1000 тракторов от которых пришлось отказаться правительству являются альтернативными...
34689. Спрос. Закон спроса. Кривая спроса. 184.21 KB
  Закон спроса. Кривая спроса. Спрос и величина спроса это разные понятия. Величина спроса зависит от цены.
34690. Предложение. Закон предложения. Кривая предложения 17.42 KB
  Закон предложения. Кривая предложения. Предложение и величина предложения это разные понятия. Величина предложения зависит от цены.
34691. Рыночное равновесие. Излишек и дефицит. Реакция рынка на изменение спроса и предложения 413.88 KB
  Реакция рынка на изменение спроса и предложения Взаимодействие спроса и предложения на рынке совершенной конкуренции ведет к установлению рыночного равновесия. Графически рыночное равновесие отображается точкой равновесия Е точка пересечения кривых спроса и предложения где Pравн. Этот график называют ножницами Маршалла в честь математика и экономиста Альфреда Маршалла который работал над теорией спроса и предложения. В этих условиях производители будут конкурировать друг с другом предлагая заплатить более высокую цену что...
34692. Эластичность спроса по цене. Факторы, влияющие на ценовую эластичность спроса 26.19 KB
  Эластичность спроса по цене. Факторы влияющие на ценовую эластичность спроса. По закону спроса мы знаем что величина спроса зависит от цены: чем выше цена товара тем меньше величина спроса на него и наоборот чем ниже цена тем больше величина спроса. Мера того насколько изменяется величина спроса относительно изменения цены называется эластичностью спроса по цене.