B. B. Umarov BuxDU, "Кimyo" kafedrasi professori, kimyo fanlari doktori, professor

6-маъруза. Молекуляр динамика
Kvant-kimyoviy hisoblash usullari faqatgina alohida molekulyar sistemalar xossalarini hisoblash bilan birga, ularning umumiy qonuniyatlarini, molekulalarni sinflarga ajratishni, kimyoviy qonuniyalar asosida ularning mavjudligini aniqlaydi. Molekuladagi effektiv zaryadlarning taqsimlanishi, bog` energiyasi bilan birga molekulaning umumiy energiyasi hamda valent burchaklar, torsion burchaklar, bog`larning uzunliklari kabi qimmatli ma`lumotlarni aniqlab beradi.
Hozirgi kunda ma`lumki, har bir kvant-kimyoviy hisoblashlar asosida berilgan sistema uchun Shredenger tenglamasini yechish yotadi. Molekulyar sistemalar uchun Shredenger tenglamasini yechish ma`qul emas, chunki bu nihoyatda ko`p vaqtni talab qiladi. Shuning uchun kvant kimyosida yaqinlashtiruvchi taxminiy va poliemperik usullardan bu tenglamani yechishda faydalaniladi.

Kvant kimyosida barcha kvant-kimyoviy hisoblash usullarini uch guruhga bo`lish mumkin:

• 
  Empirik usullar yoki molekulyar mexanika usullari.
  
• 
  Poliemperik usullar yoki molekulyar orbitallar usullari.
  
• 
  Noempirik usullar (ab initio).
  

Empirik ya`ni molekulyar mexanika usullari (kuchlangan maydon) yordamidagi hisoblashlarda klassik mexanikadagi molekulaning oddiy modeli asos qilib olinadi. Shunga qaramasdan molekulyar mexanikada molekulaning aniq bir sinflari uchun juda aniq natijalar olishga imkon beradi. Lekin molekulyar mexanika usullarida hisoblashlarni molekulalarda bog`larning o`zaro kuchli ta`siri va oralatma bog`lar mavjud bo`lganda qo`llash to`g`ri kelmaydi.

Molekulyar mexanika nazariyalari o’tgan asrning 60-chi yillarida T. Xill va A.I. Kitaygorodskiylar tomonidan yaratilgan. Molekulyar mexanika termini 1958 yilda L. Bartell tomonidan taklif qilingan. Birinchi molekulyar mexanika tipidagi hisoblashlarni amalga oshiruvchi programma K.B. Viberg (K.B. Wiberg) tomonidan 1965 yilda ishlab chiqilgan. 1976 yilda N.L. Ellinjer (N.L. Allinger) MM1 usulini, 1977 yilda esa MM2 usulini taklif qildi.
Molekulyar mexanika (MM) usullarida atomlar kuch maydonlarida joylashgan N’yuton zarrachalari deb qaraladi. Ularning o’zaro ta’siri potensial energiya bilan ifodalanadi. Potensial energiya bog’ uzunliklari (r), bog’lar orasidagi butchak (vb), ikki yonli (torsion) burchak va bog’lanmagan fragmentlar orasidagi elektrostatik (k) hamda Van-der-vaals ta’sirlashuvlariga bog’liq. MM yoki kuch maydonlari usullarida umumiy potensial energiya yuqorida keltirilgan ta’sirlashuvlar energiyalarining yig’indisi sifatida topiladi:

MM usuli empirik usul –tajribada olingan geometrik va boshqa kattaliklar asosida parametrlanadi. Ma’lum bo’lgan, alohida olingan har bitta kimyoviy bog’ uzunligi ideal bog’ uzunligi (r0) sifatida kiritilgan. Masalan, sp³ gibridlangan C atomlari orasidagi C-C bog’ uzunligi 1.508 A, sp² gibridlangan C atomlari orasidagi C=C bog’ uzunligi 1.333 A va sp gibridlangan C atomlari orasidagi C≡C bog’ uzunligi 1.200 A deb kiritilgan. Bog’ energiyasini topishda quyidagi ifoda yordamida minimal energetik holat energiyasi olinadi:

bu yerda, k-parametrlashda aniqlanadiga o’zgarmas kattalik, r0 –parametrlashda kiritilgan ideal bog’ uzunligi va r –qaralayotgan birikmadagi ideal bog’ uzunligidan farq qiluvchi (real) bog’ uzunligi. Ma’lumki, kimyoviy bog’lar uzunligi belgilangan masofagach uzayishi va qisqarishi mumkin. Yadrolar orasidagi masofa oshishi bilan potensial energiya ham keskin oshadi.

MM usulida kimyoviy bo’glar prujinadek tasaffur qilinadi:

C=O va C-C bog’ uzunligining energiyaga bog’liqlik diagrammasi: