Новый подход к методике расчета теоретико-информационных индексов молекул, с учетом радиусов атомов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №18 (77) ноябрь-1 2014 г.

Дата публикации: 19.10.2014

Статья просмотрена: 24 раза

Библиографическое описание:

Аббасов З. С. Новый подход к методике расчета теоретико-информационных индексов молекул, с учетом радиусов атомов // Молодой ученый. — 2014. — №18. — С. 111-115. — URL https://moluch.ru/archive/77/13126/ (дата обращения: 18.09.2018).

Предложен новый подход к методике расчета теоретико-информационных индексов, учитывающий радиус атомов. Данная методика позволит использовать эти индексы в изучении зависимости «структура-свойство», для которых применение ранее известной методики расчета теоретико-информационных индексов не дает положительных результатов.

Ключевые слова: алканов, алкилгалогенидов, галогенами, корреляция, модифицированные теоретико-информационные индексы, топологический индекс.

 

 

The new approach to a calculation methodology of theoretical-information indices considering radius of chemical elements has been proposed. This calculation methodology opens new possibilities for use these indices in study of dependence “stucture-property” of chemical compounds.

Key words: modified theoretical-information indices, topological index, alkilqaloqenits, qaloqenome, correlasion, alkanes.

 

Изучение физико-химических свойств веществ осуществляется на основе лабораторных испытаний. Однако, используя корреляционные графики, выражающие зависимость между топологическими индексами и свойствами веществ, без проведения лабораторных испытаний, изучение свойств веществ является направлением, обладающим широкими перспективами.

Среди топологических индексов, применяемых в сфере изучения свойств химических соединений, можно указать Саркар [1], Раухаудхури [2], Рой [3,4] и др.

Выбор нужного индекса для подробного изучения отдельных свойств является важной задачей. Если при применении какого-либо свойства определенный индекс дает положительные результаты, применение другого индекса не дает возможность для получения точной информации.

Необходимо отметить, что наряду со множеством положительных результатов используемых индексов, в исследованиях, проводимых в различных направлениях, возникают определенные трудности. Примером этому могут служить соединения с различными галогенами в идентичном состоянии одного вещества (C4 H9 F, C4 H9 Cl, C4 H9 Br, C4 H9 J).

Так как атомы элементов в топологических индексах, вычисляемых на основе теории графа, указываются в одинаковых точках, значения, полученные от вычисления топологических индексов веществ с различными галогенами в идентичном состоянии, бывают равными и построение корреляций, выражающих «структура-свойство», становится невозможным.

Проводимые мною исследования в данном направлении дали удачные результаты. Так, новые модификации, полученные прибавлением радиусов различных элементов к вычислению индексов, обеспечили полное решение проблемы.

Информационное содержание графа относительно окрестности к-го порядка (ICk), полного информационного содержания (TICk), структурное информационное содержание (SICk), информационное содержание связывания (BICk) и комплементарное информационное содержание (CICk) (к=0–2) могут быть рассчитаны следующим образом [5]:

            (1)

           (2)

           (3)

         (4)

  (5)

где n — число вершин графа, равное , ni — количество вершин в подмножестве i, N — число ребер графа, Ri — радиус атома.

Топологические индексы , , и  химических соединений CH3 X, C2H5X, C3H7X, C4H9X (X→F, Cl, Br, J) даны в следующей таблице.

 


Таблица 1

Формула

CH3 F

0,0889

0,4443

2,233

0,0889

0,4443

2,233

0,0889

0,4443

2,233

CH3Cl

0,1051

0,52565

2,2168

0,1051

0,52565

2,2168

0,1051

0,52565

2,2168

CH3Br

0,1121

0,5605

2,2098

0,1121

0,5605

2,2098

0,1121

0,5605

2,2098

CH3J

0,1209

0,6046

2,201

0,1209

0,6046

2,201

0,1209

0,6046

2,201

C2H5F

0,085

0,6797

2,915

0,1042

0,8337

2,8958

0,1364

1,091

2,8636

C2H5Cl

0,0981

0,7847

2,9019

0,1173

0,9387

2,8827

0,1495

1,196

2,8505

C2H5Br

0,1037

0,8297

2,8963

0,123

0,9837

2,877

0,1551

1,241

2,8449

C2H5J

0,1108

0,8867

2,8892

0,1301

1,0407

2,8699

0,1622

1,298

2,83775

C3H7F

0,0815

0,8963

3,3779

0,1148

1,2624

3,3447

0,1673

1,84

3,2922

C3H7Cl

0,0925

1,0174

3,3669

0,1258

1,3835

3,33365

0,1783

1,961

3,28115

 C3H7Br

0,0972

1,0693

3,3622

0,1305

1,4354

3,3289

0,183

2,013

3,2764

C3H7J

0,1032

1,135

3,3562

0,1365

1,50115

3,323

0,189

2,0787

3,2705

C4H9F

0,0789

1,1043

3,7285

0,1119

1,5663

3,6955

0,175

2,4504

3,6323

C4H9Cl

0,0884

1,2376

3,719

0,1214

1,6996

3,686

0,1845

2,5836

3,6228

C4H9Br

0,0925

1,2947

3,715

0,1255

1,7567

3,6819

0,1886

2,6408

3,6187

C4H9J

0,09765

1,3671

3,7097

0,13065

1,8291

3,6767

0,1938

2,7132

3,61355


Рассмотрим линейные корреляции, выражающие зависимость между плавлением, кипением соединений CH3X, C2H5X, C3H7X, C4H9X (X→F, Cl, Br, J) с вычисленными индексами.

Температуры плавления и кипения некоторых алкилгалогенидов представлены в таблице-2 [6].

Таблица 2

Формула

Температура плавления, о С

Температура кипения, о С

CH3F

- 141,8

- 78,6

CH3Cl

- 97,7

- 24,22

CH3Br

- 93,6

3,56

CH3J

- 66,1

42,5

C2H5F

- 143,2

- 37,7

C2H5Cl

- 138,7

- 12,2

C2H5Br

- 119

38

C2H5J

- 108,5

72,2

C3H7F

- 159

- 3,2

C3H7Cl

- 122,8

47,2

C3H7Br

- 109,8

70,9

C3H7 J

- 101,4

102,4

CH3Cl

- 97,7

- 24,22

C4H9Cl

- 123,1

78

C4H9F

- 134

32

C4H9Br

- 112,4

101,6

C4H9J

- 103,5

131

 

Рис. 1. Корреляция зависимости температуры кипения с топологическим индексом  соединений CH3Br (I), C2H5Br (II), C3H7Br (III), C4H9Br (IV)

 

Рис. 2. Корреляция выражающая зависимости температуры кипения с топологическим индексом  соединений C4H9F (I), C4H9Cl (II), C4H9Br (III), C4H9J (IV)

 

Рис. 3. Корреляция зависимости температуры плавления с топологическим индексом соединений C3H7F (I), C3H7Cl (II), C3H7Br (III), C3H7J (IV)

 

Рис. 4. Корреляция, выражающая зависимость температуры кипения с топологическим индексом алкилгалогенидов CH3J (I), C2H5J (II), C3H7J (III), C4H9J (IV)

 

Рис. 5. Корреляция, зависимость температуры кипения с топологическим индексом химических соединений CH3F (I), C2H5F (II), C3H7F (III), C4H9F (IV)

 

Наряду с температурами плавления и кипения, построение корреляций, выражающих зависимость между вновь модифицированными топологическими индексами, успешно применяется при изучении неизвестных физико-химических свойств веществ.

Рассмотрим корреляцию, показывающую зависимость между плотностью веществ и топологическими индексами.

Плотности некоторых алкийодидов () представлены в нижеследующей таблице.

Таблица 3

                     Алкилйодид

плотность

CH3J

C2H5J

C3H5J

C4H9J

плотность

2,279

1,993

1,747

1,617

 

Рис. 6. Корреляция зависимости плотностей с топологическими индексами химических соединений CH3J (I), C2H5J (II), C3H7J (III), C4H9J (IV)

 

Возможно изучение неизвестных свойств веществ с помощью построенных корреляций без проведения лабораторных испытаний. Например, применив топологический индекс  соединения C5H11Br к корреляции рис. 1, топологический индекс  соединения C4H9At к корреляции рис. 2, топологический индекс  соединения C5H11J к корреляции рис. 4, можно определить температуру кипения веществ.

Вычислив математическим путем топологический индекс  веществ C5H11J, C6H13J и др. и применив в рисунку-6 можно найти плотности данных веществ ().

Таким образом, изучение свойств веществ, возможно при применении вновь модифицированных индексов, без использования лабораторных испытаний.

 

Литература:

 

1.      Sarkar R., Roy A. B., Sarkar P. K., Math. Biosci., 1978, v. 39, p. 299.

2.      Raychaudhury C., Basak S. C., Ray S. K., Roy A. B., Ghosh J. J., Abstract: 19th Annual Meeting, Society of Engineering Sciences Inc., University of Missouri-Rolla, 1982.

3.      Roy A. B., Basak S. C., Harriss D. K., Magnuson V. R., In: Proc. of the Fourth Int. Conference on Mathematical Modelling.

4.      Roy A. B., Raychaudhury C., Ray S. K., Basak S. C., Ghosh J. J., In: Proc. of the Fourth European Symposium on Chemical Structure-Biological Activity: Quantitative Approaches, 1982, p. 75.

5.      Р.Кинг Химические приложения топологии и теории графов, Москва «Мир» 1987, стр. 213.

6.      А. Н. Несмеянов, Н. А. Несмеянов. Начала органической химии. Москва 1974, стр. 73.

Основные термины (генерируются автоматически): III, топологический индекс, индекс, температура плавления, корреляция, соединение, построение корреляций, изучение свойств веществ, идентичное состояние, физико-химическое свойство веществ.


Ключевые слова

корреляция, алканов, алкилгалогенидов, галогенами, модифицированные теоретико-информационные индексы, топологический индекс

Похожие статьи

Применение топологических индексов в изучении...

III, температура кипения, топологический индекс, соединение, индекс, модифицированная формула, Корреляция зависимости температуры кипения, какой-либо параметр...

Взаимосвязь между коррозионными и энергетическими...

Однако, ограниченный объем экспериментальных данных по физико-химическим свойствам этих сплавов

III Международная конференция по химии и химической технологии.

Изучение иогенных поверхностно активных веществ (ПАВ) методом термического анализа.

Влияние гидродинамической обстановки и температуры на...

Большинство пленкообразующих веществ, применяемых в лакокрасочной промышленности

Для процесса полиэтерификации наблюдается корреляция скорости реакции и показания шкалы

температурах ниже 255˚С скорости химической реакции и диффузии примерно равны.

Анализ строения азот- и фосфоразоторганических соединений по...

Цель исследования: Данное сообщение посвящено квантово-химическому исследованию

При применении этих веществ они станут адсорбироваться на поверхности стали как лиганды

2. Гридчин С. Н., Базанов М. И. Строение и термодинамические свойства комплексонов...

Дизайн адресной липосомальной композиции | Статья в журнале...

Для придания им адресной функции встраивали 5 % (по массе) соединения 3 или 1,5 % (по массе) соединения 2. Изучены физико-химические свойства полученных частиц. Температуру фазового перехода (ТФП)...

Генерация крупномасштабных вихревых структур во...

Выбор обозначений для равновесного состояния (индекс с двумя нулями) связан с избежанием путаницы

Очевидно, что топологические свойства поля скорости для невращающейся среды ( будут

К теории устойчивости вращающейся плазмы с постоянным градиентом температуры.

Характеристика сетчатой структуры сополимеров акрилонитрила...

Физико-химические характеристики и сорбционные свойства полученных сополимеров зависят от структуры макроцепи, природы функциональных

- масса исходного вещества.

Индекс m показывает, что данный параметр измерен в состоянии равновесного набухания.

Разработка метода ВЭЖХ для идентификации замещенных...

...(ВЭЖХ) в научной и промышленной среде для разделения, обнаружения, количественного и качественного анализа соединений, а так же физико-химического исследования свойств различных классов веществ...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Применение топологических индексов в изучении...

III, температура кипения, топологический индекс, соединение, индекс, модифицированная формула, Корреляция зависимости температуры кипения, какой-либо параметр...

Взаимосвязь между коррозионными и энергетическими...

Однако, ограниченный объем экспериментальных данных по физико-химическим свойствам этих сплавов

III Международная конференция по химии и химической технологии.

Изучение иогенных поверхностно активных веществ (ПАВ) методом термического анализа.

Влияние гидродинамической обстановки и температуры на...

Большинство пленкообразующих веществ, применяемых в лакокрасочной промышленности

Для процесса полиэтерификации наблюдается корреляция скорости реакции и показания шкалы

температурах ниже 255˚С скорости химической реакции и диффузии примерно равны.

Анализ строения азот- и фосфоразоторганических соединений по...

Цель исследования: Данное сообщение посвящено квантово-химическому исследованию

При применении этих веществ они станут адсорбироваться на поверхности стали как лиганды

2. Гридчин С. Н., Базанов М. И. Строение и термодинамические свойства комплексонов...

Дизайн адресной липосомальной композиции | Статья в журнале...

Для придания им адресной функции встраивали 5 % (по массе) соединения 3 или 1,5 % (по массе) соединения 2. Изучены физико-химические свойства полученных частиц. Температуру фазового перехода (ТФП)...

Генерация крупномасштабных вихревых структур во...

Выбор обозначений для равновесного состояния (индекс с двумя нулями) связан с избежанием путаницы

Очевидно, что топологические свойства поля скорости для невращающейся среды ( будут

К теории устойчивости вращающейся плазмы с постоянным градиентом температуры.

Характеристика сетчатой структуры сополимеров акрилонитрила...

Физико-химические характеристики и сорбционные свойства полученных сополимеров зависят от структуры макроцепи, природы функциональных

- масса исходного вещества.

Индекс m показывает, что данный параметр измерен в состоянии равновесного набухания.

Разработка метода ВЭЖХ для идентификации замещенных...

...(ВЭЖХ) в научной и промышленной среде для разделения, обнаружения, количественного и качественного анализа соединений, а так же физико-химического исследования свойств различных классов веществ...

Задать вопрос