Mavzu: Valent bog`lar va malekular orbitalar nazariyalar o`rtasidagi o`zaro farqlar Reja

Mavzu: Hisoblash natijalaridan (*out va * log fayllari ) geometrik , electron va energetic parametrlarni aniqlash.


Reja:

1. 
   Kimyo ta’limida kompyuter dasturlarining o’rni
   
2. 
   Kimyoda qo’llaniladigan kompyuter dasturlari
   
3. 
   IQ spektroskopiya asosida hisoblashlarni olib borish.
   
4. 
   UB spektroskopiya asosida hisoblashlarni olib borish.
   

Zamonaviy kimyo ta’limida kompyuter dasturlarining o’rni beqiyos. Avvalo, kimyoviy birikmalar (murakkab moddalar) tuzilishini uch o’lchamli (3D) ko’rinishda namoyish etish o’quvchilarning birikmalarning fazoda joylashishi (stereokimyo) haqidagi bilim va ko’nikmalarini oson va tez qabul qilishiga olib keladi. Bundan tashqari, internet resurslarida kimyo (taqdimotlar: www.ppt4web.ru/khimija, 3D Animations for Chemistry teaching: www.quimica3d.com/, Chemistry animations: www.klte.hu/~lenteg/animate.html, PhET: Free online physics, chemistry, biology, earth science and math: https://phet.colorado.edu, 100 экспериментов по химии: www.chemicum.com) ta’limiga oid mavzulashtirilgan ko’rgazmali materiallar, animatsiyalar va videomateriallar mavjud bo’lib, ular ham o’quvchilarning kimyo sohasidagi bilim va ko’nikmalarining oshishiga xizmat qilishi mumkin. Shuningdek, ta’kidlangan ko’rgazmali materiallar (www.chemicum.com) kimyo darsliklarida kiritilgan laboratoriya mashg’ulotlarini ham o’z ichiga olgan bo’lib, videomateriallar bilan tanishish orqali amaliy darslarni o’tkazishdan oldin bajariladigan vazifalarni to’liqroq o’rganish imkonini beradi.

“Kompyuter kimyosi” fani bilan tanishish jarayonida birikmalarning 2D tuzilish formulalarini hosil qilishda va ularning foiz tarkibini hisoblaydigan hamda sistematik nomenklatura bo’yicha nomlab beradigan dasturlar bilan tanishadilar. Bundan tashqari, birikmalarning 3D geometriyalarini hosil qilishda, geometrik, elektron va energetik parametrlar hisobida qo’llaniladigan kompyuter dasturlari bilan tanishadilar hamda ularda mustaqil ishlash ko’nikmalarini shakllantiradilar.
Kimyoda qo’llaniladigan kompyuter dasturlarini shartli ravishda beshta kategoriyaga bo’lish mumkin:
1. Yordamchi dasturlar (interfeyslar): ChemWin, IsisDraw, ChemOffice, Facio, MaSK, Avagadro, WinMostar, GaussView, ChemCraft va boshqa dasturlar.
2. Hisoblash majmualari: Gaussian, Gamess, ORCA, Firefly (PC Gamess), ADF, Spartan, Hyperchem, Mopac2012, ChemOffice va b.
3. In Silico sohasida qo’llaniladigan dasturlar (PASS, QSAR/QSPR, Molekulyar Docking - AutoDock, Dock, DOT, DockVision FRED, FlexiDock, GRAMM, ICM-Dock dasturlari).
Ma’lumki, Kimyoga oid kompyuter dasturlari uchun “Demo”, “Trial”, “Free”, “Commercial” va “Academic” kabi litsenziya turlari mavjud. “Demo” va “trial” – ma’lum muddat (1-3 oy) mobaynida kompyuterga o’rnatilib ishlaydigan, dasturning ko’rgazmali varianti hisoblanadi. “Free” – programmaning bepul ekanligini ifodalaydi. “Commercial” – pullik programma. “Academic” – ilmiy izlanishlar olib borayotgan davlat tashkilotlari uchun bepul yoki chegirmali pullik variantdagi programma.
Adabiyotlarda shu kungacha yaratilgan MM usullari asosiy ikki guruhga ajratilgan. 1. I-guruh (Class I): AMBER (Assisted Model Building with Energy Refinement), CHARMM (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics), OPLS (Optimized Potentials for Liquid Simulations), GROMOS (GROningen Molecular Simulation), ECEPP (Empiric Conformational Energy Program for Peptides). Bu guruh usullarida ichki molekulyar va molekulalararo bog’lanmagan (masalan, VdV, elektrostatik) ta’sirlashuvlar yuqori darajada inobatga olingan. Bu guruh usullari odatda makromolekulalarni modellashtirishda keng qo’llaniladi 2. II-guruh (Class II): CFF (Consistent force field, 1977), CVFF (Consistent valence force field, 1988), MMFF (Merk Molecular Force Field, 1999), MM3, MM4, UFF (universal force field, 1992). Bu usullar birikmalarning geometrik xarakteristikalarini ifodalashda o’ziga xos ustunlikka ega. Konformerlar va izomerlarni umumiy enrgiyalarini taqqoslash orqali optimal strukturalarini topish mumkin.
Keyinchalik, NDDO (Neglect of Diatomic Differential Overlap) yaqinlashuviga asoslangan yuqori darajada parametrlangan – MNDO, AM1 va PM3 kabi usullar yaratildi va yaqin-yaqingacha keng miqyosda foydalanilib kelindi. Bu usullar organik birikmalarning xosil bo’lish issiqligi qiymatini va geometrik ko’rsatkichlarini baholash uchun parametrlangan.
NDDO variantidagi usullarda A va B atomlar dagi orbitallar uchun INDO usulidagi 5 xil ta’sirlashuv 22-ta xilga oshirilgan va parametrlangan:

Ayrim olimlar tomonidan ultrabinafsha (UB)-, infraqizil (IQ)- va yadro magnit rezonansi (YaMR) spektroskopiya usullari kvant-kimyoning “eksperimental” usullari qatoriga kiritilgan. Bu qatorga birikmalarning ionlanish potensialini (Kupmans teoremasiga ko’ra EYuBMO) aniqlab beruvchi fotoelektron spektroskopiya (Photoelectron spectroscopy-PES) usuli kiritilgan. Yana shuningdek , oksidlanish va qaytarilish potensialini aniqlovchi polyarografiya hamda electron transmission spektroskopiya (ETS) usullari kiritilgan. ETS spektroskopiyasi birikmalarning elektronga moyilligini’ ya’ni quyi bo’sh MO energiyalari haqida ma’lumotlar bergan (usul juda kam ishlatiladi). UB-spektroskopiyasi band va bo’sh MO-lar orasidagi energetik farqni aniqlab beradi. IQ-spektroskopiya usuli birikmalarning tebranish sathlari va ulardagi o’tishlar haqida ma’lumotlar beradi. YaMR yadrolardagi atomlarning nisbiy zichligi haqida ma’lumot beradi. Yuqorida qayd qilingan usullar hamda roentgen tuzilish tahlili (RTT) usuli hisoblash usullarini baholashda mezon vazifasini o’taydi.
Tebranish turlarini mukammal o‘rganish va animatsion holatda ko‘rish uchun kvant-kimyoviy hisoblashlardan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Hyperchem - tebranishlarni vizual ko‘rsatib bera oladigan, eng qulay programmalar majmuasi hisoblanadi. Lekin, shuni takidlab o‘tish kerakki, eksperimental va nazariy IQ-spektrlar intensivliklari faqat ayrim DFT (Density Functional Theory- funktsional zichlik nazariyasi) usullari bilan hisoblangandagina mos tushushi mumkin. Ammo, eksperimental va nazariy IQ-spektrlardagi to‘lqin soni (ν, cm-1) qiymatlari yarim empirik, noempirik (ab initio) va funksional zichlik nazariyasi (DFT) usullari bilan hisoblaganda ham 200 cm-1 - gacha farq qilishi mumkin. Shuning uchun ham IQ-hisoblashlarda ko‘paytiriluvchi koeffitsientlardan (weiting factors) foydalaniladi.
Instrumentlar panelidan chizish (Draw) tugmasini bir marta bosib, bir nuqtadan uch tomonga chiziq chizami: Chizish (Draw) tugmasini ikki marta bosib, elementlar jadvali ochiladi va undan kislorod atomi belgilab olinadi. Bu amalni instrumentlar panelidagi kislorod atomini (O) belgilash orqali ham amalga oshirsa bo‘ladi. Undan keyin, kursorni chizilgan chiziqlardan birining uchiga bosiladi. Elementlar jadvalidan uglerod atomi belgilab olinib, qolgan ikkita chiziq uchiga va chiziqlar birlashgan nuqtaga bosiladi.
Optimizatsiya algoritmi sifatida Polak-Ribiere algoritmi belgilanadi. OK tugmasini bosish bilanoq geometriya optimal holatga keltiriladi
Shundan keyin, belgilash (Select) tugmasini ikki marta bosiladi, natijada kerakli joyga vodorod atomi qo‘shilgan, propanol-2 strukturasi hosil bo‘ladi:
Tebranish turlarini mukammal o‘rganish va animatsion holatda ko‘rish uchun kvant-kimyoviy hisoblashlardan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Hyperchem - tebranishlarni vizual ko‘rsatib bera oladigan, eng qulay programmalar majmuasi hisoblanadi. Lekin, shuni takidlab o‘tish kerakki, eksperimental va nazariy IQ-spektrlar intensivliklari faqat ayrim DFT (Density Functional Theory- funktsional zichlik nazariyasi) usullari bilan hisoblangandagina mos tushushi mumkin. Ammo, eksperimental va nazariy IQ-spektrlardagi to‘lqin soni (ν, cm-1) qiymatlari yarim empirik, noempirik (ab initio) va funksional zichlik nazariyasi (DFT) usullari bilan hisoblaganda ham 200 cm-1 - gacha farq qilishi mumkin. Shuning uchun ham IQ-hisoblashlarda ko‘paytiriluvchi koeffitsientlardan (weiting factors) foydalaniladi.