1. Komyuter kimyosi haqida

O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O`RTA MAXSUS TA`LIM VAZIRLIGI

ANDIJON DAVLAT UNIVERSITETI

MAGISTRATURA BO`LIMI

MUSTAQIL ISH

Mutaxasislik 5А140501 – Kimyo (yo`n`lishlar bo`yicha)
KIMYONING ZAMONAVIY MUAMMOLARI fanidan

Mavzu: “Kvant kimyoga oid atamalar va ularning sharxi”

Bajardi: I- kurs magistranti O'g'iloy Tulanova

Tekshirdi: O. Abdullayev

Andijon 2021

Mavzu: “Kvant kimyoga oid atamalar va ularning sharxi”

Reja:
1. Komyuter kimyosi haqida.

2. Modellashtiruvchi dasturlar ularning turlari.
3. Dasturlarda ishlash usullari.
4. Xulosa.
5. Foydalanilgan adabiyotlar.

Kompyuter kimyosi - kimyoning informatsion texnologiyalarsiz tasavvur qilish qiyin bo‘lgan sohasidir. Ushbu fan kvant-kimyoviy hisoblashlar bilan cheklanib qolmasdan o‘z ichiga empirik usullarda birikmalarning turli xil fizikkimyoviy xarakterestikalar hisobi, moddalar reaksion qobiliyatini baholash va biologik faolliklarini ifodalovchi matematik modellar tuzish, hamda dinamik jarayonlarni modellash kabi izlanishlarni qamrab olmoqda. Uning yuzaga kelishiga kvant mexanikasi va kvant-kimyo fanlaridagi yutuqlar bevosita sababchi bo‘lgan.

Kvant-kimyo fani kimyoning ancha yosh sohalaridan biri hisoblanadi. Kanadalik olim Errol Rewals ―Computational chemistry. Introduction to the Theory and Applications of Molecular and Quantum Mechanics (2003)‖ kitobida yozishicha, kvant-mexanikasining paydo bo‘lishida Shredinger tenglamasi sabab bo‘lgan bo‘lsa, ushbu tenglamaning Hyukkel tomonidan sodda ko‘rinishda kimyoga kirishi kvant-kimyo fanining shakllanishiga sabab bo‘lgan. Xartri, Fok va Rutanlar tomonidan taklif qilingan Shredinger to‘lqin tenglamasining yechimi bugungi kundagi an‘anaviy kvant-kimyoviy hisoblash usullarining asosini tashkil qildi. Ushbu fanning shakllanishida yana Hund, Malliken, Lauvdin, Sleyter, Popl, Parizer, Dyuar va boshqa olimlar muhim ro‘l o‘ynaganlar. Fukui birikmalarning reaktsion qobiliyatini baholashda chegaraviy molekulyar orbitallar muhim ahamiyat kasb qilishini aniqladi va 1981 yilda Hoffman bilan birgalikda Nobel mukofoti sovrindori bo‘lishgan.Valter Kon tomonidan zichlik funksionali nazariyasining (ZFN) takomillashtirilishi kompyuter kimyoda keskin burilish yasadi. Shu sababli, V. Kon va J. Popl 1998 yilda mos ravishda zichlik funksionali nazariyasi va Gaussian hisoblash majmuasi uchun Nobel mukofoti sovrindori bo‘lishgan. Korvin Xansh tomonidan asos solingan QSAR sohasi kompyuter kimyoda
birikmalarning tuzilish formulalari asosida yangi parametrlarning aniqlanishiga va Kvant kimyosi — nazariy kimyoning bir boʻlimi. Kimyoviy birikmalarning tuzilishi, fizik-kimyoviy xossalarini kvant nazariyasi, xususan, kvant mexanika qonuniyatlari asosida oʻrganadi. K.k. elementlarning valentligi, atomlararo kimyoviy bogʻning tabiati, molekulalarning spektroskopik, elektrik, magnit xossalari, reaksion faolligi va tuzilishi masalalarini taxlil qiladi. Shu nuqtai nazardan K. k. fizika va kimyo fanlari oʻrtasidagi nazariy (mustaqil) fan hisoblanadi.
Kvant kimyoning vazifasi — kimyo muammolarini hal qilishda nazariy va hisoblash boʻyicha kvant mexanikasining matematik uslublaridan foydalangan holda kimyoviy moddalarning tuzilishini oʻrganib, maqbul xossali kimyoviy birikmalar olish usullarini tanlab berishdan iborat.

Molekulalarning tuzilishi, atomlararo kimyoviy bogning tabiatini hisoblash yoʻli bilan aniklashda shveysar fizigi V. Pauli prinsipi asosida Avstriya fizigi E. Shredinger tenglamasining yechimi topiladi. Agar tizimning toʻlqin funksiyasi analitik koʻrinishda maʼlum boʻlsa, molekulalarning har xil fizik-kimyoviy tavsiflarini topish mumkin. Afsuski, 2 va undan ortiq oʻzgaruvchanli tizimlar uchun (bir elektronli N+ ioni va shunga oʻxshash ionlar bundan mustasno) Shredinger tenglamasining yechimi topilgan emas. Shuning uchun murakkab molekulalarning fizikkimyoviy xossalari, tuzilishini kvant mexanikaning matematik qurilmasi yordamida oʻrganishda K. k.ning bir nechta nazariyalari taklif qilingan. 1927 y.da V. Geytler va F. Londonlar asos solgan va 1930 y.larda Amerika fiziklari J. Sleyter, L. Polinglar tomonidan rivojlantirilgan valent maydon nazariyasi; 1929 y.da nemis fizigi X. Betening kristall va maydon nazariyasi va Amerika fizik-kimyogari R. Malliken, F. Gundlar taklif qilgan molekulyar orbital (MO) nazariyalar shular jumlasidandir. Hozirgacha oʻtkazilgan nazariy hisoblashlar molekulalarning tuzilishi qay darajada murakkabligidan qatʼi nazar MO nazariyasi qoniqarli natijalar

berishini koʻrsatdi. MO nazariyasi boʻyicha molekuladagi har bir elektron molekulani tashkil qilgan atom yadrolari va boshqa elektronlarning elektromagnit maydoni taʼsirida boʻladi. Agar sistemada bitta. atom yadrosi boʻlsa, uning elektron tuzilishi atom orbital (AO) nazariyasi asosida tushuntiriladi. AO nazariyasi oʻz navbatida MO nazariyasining xususiy holati hisoblanadi. MO nazariyasi bir elektronli yaqinlashishga asoslangan. Bunda har bir elektron oʻzicha aldama mustaqil zarracha boʻlib, oʻziga xos toʻlqin funksiyasi bilan ifodalanadi. Bunda bir elektronli molekulyar orbitalga atom orbitalining chiziqli kombinatsiyasi (AOCHK) deb qaraladi. (AOCHK — MO — yaqinlashish). Hoz. zamon rivojlangan hisoblash texnikasida molekulalarning energetik, magnit va b. xossalarini K.k. nazariyasi asosida oʻrganish uchun bir necha maxsus dasturlar ishlab chiqilgan. Bunday dasturlar kompyuter yordamida taxlil qilinib, molekulalarning geometrik holati, atomlardagi elektron zichligi qiymati, atomlararo masofa va boshqa kattaliklar hisoblab chiqiladi. Natijada molekulaning tuzilishi, uning reaksion faolligi oʻrganiladi. Nazariy hisoblashlar asosida yangi, maqbul xossali kimyoviy birikmalarning tarkibi aniqlanadi va ularni olish usullari ishlab chiqiladi. Oʻzbekistonda K.k. sohasidagi nazariy ishlar va ularni amaliyotga qoʻllash boʻyicha ilmiy izlanishlar akad. N. A. Parpiyev va uning shogirdlari rahbarlik qilayotgan ilmiy jamoalarda davom ettirilmokda. K.k. usullari mol. biol.da, mas, biologik membranalar molekulalarini hisob-lashda, muskullar va b.ni modellashtirishda qoʻllaniladi. Kvant kimyoviy hisoblashlar nazariy fizika usullari yordamida olingan maʼlumotlar bilan birgalikda materialshunoslikda elektr va magnit xossalari oldindan belgilab olingan qotishmalar, yarimoʻtkazgichlar, kompozitsion materiallar va b. olishda qoʻllaniladi va ularning biologik faolligini bashorat qilishda qo‘llanilishiga olib keldi va yangi tipdagi hisoblash majmualarining yaratilishiga sabab bo‘ldi. Bugungi kunda informatsion texnologiyalar rivojlanishi bilan kimyoda qo‘llaniladigan hisoblash usullari hamda majmualari sifat va miqdor jihatdan jadal rivojlanmoqda. Informatsion texnologiyalar rivojlanishi tarixiga bog‘liq holda yaqin o‘tmishga nazar solsak, 1960-1970 yillarda bitta hisoblash usuli bitta majmuani tashkil qilgan. IBM370/195, CDC7600 va UNIVAC1110 kompyuterlarisekundiga 500 ming -2 million (o‘rtacha 105) operatsiya bajargan. Ushbukompyuterlarda bitta hisoblash usulida berilgan geometriyani muqobillamasdan (optimizatsiya qilmasdan) hisoblashlar bajarilgan, jumladan birikmaning umumiy energiyasi, dipol momenti, atomlardagi zaryad taqsimotlari, orbital energiyalari va shu kabi kattaliklar aniqlangan. Lekin geometriya muqobillangandan keyingi hisoblangan xarakteristikalar muqobillanmasdan oldingi hisoblangan xarakteristikalardan farq qilishi mumkin. 1970 yillardan boshlab bir necha hisoblash usullarini o‘z ichiga olgan majmualar yaratildi. Shulardan eng mashhuri – Gaussian (GAUSSIAN70) dasturi 1970 yilda J. Popl tomonidan yaratilgan. Undan keyin HONDO5 (1976), AMPAC (1985) va MOPAC (1989) dasturlari yaratilgan. 1975-1985 yillarda kvantkimyoviy hisoblashlarga bag‘ishlangan bir nechta adabiyotlar chop etildi. Shulardan, 1985 yilda Tim Klark ―The Handbook of Computational Chemistry‖ monografiyasi shakllanib ulgurgan kompyuter kimyosi fanining yanayam rivojlanishiga sabab bo‘ldi. Zamonaviy shaxsiy kompyuterlar sekundiga milliard (109) opetatsiya bajaradi. Supercomputerlar esa sekundiga kvadrillion (1015) operatsiya bajarishga qodir. Kompyuter kimyosi chet ellarda ―Computational chemistry‖, ―Molecular modeling‖, ―Компьютерная химия‖, ―Математическое моделирование‖ kabi fanlar sifatida o‘qitilmoqda va u hisoblashlarning kvant-kimyoviy usullaridan tashqari molekulyar mexanika, molekulyar dinamika, molekulyar doking va QSAR sohalarini ham o‘z ichiga olmoqda.

XULOSA
Kompyuter kimyosi - kimyoning informatsion texnologiyalarsiz tasavvur qilish qiyin bo‘lgan sohasidir. Ushbu fan kvant-kimyoviy hisoblashlar bilan cheklanib qolmasdan o‘z ichiga empirik usullarda birikmalarning turli xil fizikkimyoviy xarakterestikalar hisobi, moddalar reaksion qobiliyatini baholash va biologik faolliklarini ifodalovchi matematik modellar tuzish, hamda dinamik jarayonlarni modellash kabi izlanishlarni qamrab olmoqda. Uning yuzaga kelishiga kvant mexanikasi va kvant-kimyo fanlaridagi yutuqlar bevosita sababchi bo‘lgan.

Foydalanilgan adabiyotlar.

Eshimbetov A.G., Xaitbayev А.Х., Maulyanov S.A.. Toshov U.S. Kompyuter kimyosi, T. "O’zMU", 2015.
Muhamadiyev N.Q. Kimyoviy birikmalar tuzilishi va xossalarini matematik modellash, T. “Cho'lpon”, 2016

http://www.chem.msu.ru
http://www.rushim.ru
http://www.ziyo.net