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分子建模
圖片來自百度

分子可以由同種原子構成,也可以由不同種類的原子構成。最簡單的分子只含有一個原子,如稀有氣體的分子。大多數非金屬構成的分子為雙原子分子,如氮、氧等分子。化合物是由不同元素組成的分子,為數最多。

分子模型就是直觀的表現分子的空間結構,包括鍵長鍵角,主要是空間構象。還可以旋轉鍵,製造不同的空間構型觀察分子的穩定性。[1]

簡介

分子建模涵蓋了用於建模或模仿分子行為的所有理論和計算方法。該方法應用於計算化學、藥物設計、計算生物學和材料科學等領域。研究從小型化學系統到大型生物分子和材料組裝的分子系統。可以手動執行最簡單的計算,但是不可避免地需要計算機來執行任何尺寸合理的系統的分子建模。分子建模方法的共同特徵是分子系統的原子級描述。這可以包括治療原子作為最小獨立單元(一個分子力學的方法),或明確地與它的光子(一個建模質子和中子以其夸克,抗夸克和膠子和電子的量子化學方法)。 分子力學是分子建模的一個方面,因為它涉及使用經典力學(牛頓力學)來描述模型背後的物理基礎。分子模型通常將原子(原子核和電子)描述為具有相關質量的點電荷。相鄰原子之間的相互作用通過類似於彈簧的相互作用(表示化學鍵)和范德華力來描述。在蘭納-瓊斯勢通常用來形容後者。靜電相互作用是根據庫侖定律計算的。在笛卡爾空間或內部坐標中為原子分配坐標,也可以在動力學模擬中為其分配速度。原子速度與系統溫度(宏觀量)有關。集體數學表達式稱為勢函數,並且與系統內部能量(U)相關,系統內部能量(U)等於勢能和動能之和的熱力學量。使勢能最小化的方法稱為能量最小化方法(例如,最速下降和共軛梯度),而隨時間傳播對系統行為進行建模的方法稱為分子動力學

評價

隨着分子概念的發展,化學家對於無機分子的了解也逐步深入,例如氯化鈉是以鈉離子氯離子離子鍵互相連接起來的一種無限結構,很難確切地指出它的分子中含有多少個鈉離子和氯離子,也無法確定其分子量。 在研究短壽命分子的方法出現以後,例如用微微秒光譜學研究方法,測得甲基的壽命為10-13秒,不但壽命短,而且很活潑,其原因是甲基的價鍵是不飽和的,具有單數電子的結構。 這種粒子還有CH·、CN·、HO·,它們統稱為自由基,僅具有一定程度的穩定性,很容易發生化學反應,由此可見自由基也具有分子的特徵,所以把自由基歸入分子的範疇。 現在常規使用分子建模方法來研究無機,生物和聚合物系統的結構、動力學、表面性質和熱力學。使用分子建模已研究的生物活性類型包括蛋白質摺疊、酶催化、蛋白質穩定性,與生物分子功能相關的構象變化以及蛋白質,DNA和膜複合物的分子識別。

視頻

分子結構模型

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參考文獻