Приемы перемещения, вращения и изменения размера молекул
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра «Теоретические и экспериментальные методы исследования в химии»
Доклад
на тему: «Программа HyperChem»
Выполнили: ст.гр. МОС-18-01 Булатова Д.И.
Галимова А.Р.
Кузьмина К.А.
Проверил: Гриднева К. А.
Уфа 2018
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 3
1 HyperChem.. 3
2 Приемы работы с вычислительным комплексом HyperChem.. 4
2.1 Вид рабочего окна HyperChem.. 4
2.2 Использование мыши. 5
2.3 Приемы рисования молекул. 6
2.4 Приемы выделения молекул. 8
2.5 Приемы перемещения, вращения и изменения размера молекул. 9
3 Полуэмпирический расчет молекулы.. 10
3.1 Выбор полуэмпирического метода расчета. 10
4 Неэмпирический расчет молекулы.. 12
4.1 Выбор неэмпирического метода расчета. 12
|
|
|
5 Расчет молекулы методом молекулярной механики. 13
5.1 Проведение расчета одной точки молекулы.. 13
6 Сохранение результатов расчета энергетических и орбитальных параметров соптимизированной молекулы. Работа с *.log-файлами. 14
Заключение. 17
Список использованных источников. 18
ВВЕДЕНИЕ
Молекулярное моделирование – сложная сеть различных наук, находящее применение в нанотехнологии, в молекулярной биологии, квантовой химии и биотехнологии.
Молекулярное моделирование молодая, востребованная и бурно развивающаяся наука.
На сегодняшний день методы квантовой химии и молекулярной динамики получили широкое распространение в численном моделировании электронной и атомной структур сложных систем молекулярных, кристаллических и переходных размеров. Это связано с технологическим развитием соответствующего математического обеспечения. Сейчас в мире функционирует достаточно много современных вычислительных комплексов, реализующих методы квантовой химии и молекулярной динамики. Использование многих из этих методов обеспечивается программой Hyper Chem для молекулярного моделирования.
HyperChem
Программный комплекс HyperChem (http://www.hyper.com/) довольно популярен среди начинающих химиков-исследователей, в основном благодаря интуитивно понятному и дружелюбному графическому интерфейсу. Он совмещает в себе как функции визуализатора 3D-структуры соединений, так и возможности выполнения квантово-химических расчетов. Наряду с молекулярной динамикой и полуэмпирическими методами реализован учет электронной корреляции методами теории возмущений второго порядка и функционала плотности.
|
|
|
Основной интерес HyperChem может представлять для биохимиков, т. к. особенности реализации программы (легкость построения самых сложных молекул и кластеров, использование методов молекулярной механики и т. д.) позволяют в наглядной форме исследовать свойства биомолекул и их систем.
Известный расчетный комплекс, использующий методы молекулярной механики и квантовой химии в оболочке Windows. Доступными расчетными методами в нем являются: молекулярная механика (ММ+ (на основе ММ2), Amber, BIO+, OPLS; полуэмпирические методы (расширенный метод Хюккеля, INDO, CNDO, MINDO/3, MNDO, PM3, AM1, ZINDO/S, ZINDO/1); неэмпирические методы (в базисных наборах от STO-1G до D95(d,p)); методы теории возмущений Меллера-Плессе (МР).
Приемы работы с вычислительным комплексом HyperChem
|
|
|
Вид рабочего окна HyperChem
Рабочее окно HyperChem появляется после установки и запуска программы командами Пуск → Программы → Hyper5(6) →HyperChem:
Строка названия показывает имя файла,с которым осуществляетсяработа. Впервые созданному файлу присваивается имя untitled (неназванный). Этому файлу следует сразу дать название (например, ethanol.hin)и сохранить в той папке на жестком диске,где будут хранитьсярасчетные файлы (например, в папке С: /Мои документы/Ivanov). Если для одной и той же молекулы необходимо будет проводить расчеты несколькими методами, в имени файла нужно отразить метод расчета,например ethanolАМ1.hinилиethanol 6 31G++.hin.
Строка меню содержит имена таких меню HyperChem,как File (Файл), Edit (Редактирование), Build (Построение объектов), Select (Выделение), Display (Отображение), Databases (Базы данных), Setup (Установки), Compute (Расчет), Сancel (Отмена), Script (Сценарий), Help (Помощь).
Панель инструментов Левая сторона строки инструментов содержитдевять клавиш инструментальных средств, которые используются, чтобы построить, выбрать, отобразить и переместить атом или молекулу.
Строка состояния показывает текущую информацию,такую какколичество атомов в молекуле, которое к настоящему времени отображается, состояние вычисления, энергию или величину градиента. При выборе какого-либо пункта меню, в строке состояния появляется его краткое описание. В правой части строки состояния содержится информация о текущем методе, используемом для расчетов.
|
|
|
В HyperChem удобнее работать в полноэкранном режиме.
Использование мыши
При работе в HyperChem в основном используется мышь.
1. Точка -перемещение точки(скольжение),при этом курсоруказывает, что выбрано в окне HyperChem.
2. L-Нажатие -щелчок левой кнопкой мыши.
3. R-Нажатие -щелчок правой кнопкой мыши.Обычно, R-нажатиеимеет противоположный эффект L-нажатию.
4. Двойное нажатие -быстрый двойной щелчок левой кнопкоймыши.
5. L-протяжка или R-протяжка -нажатие на левую или правуюкнопку мыши, и перемещение, не отпуская кнопки, (скольжение) курсора в новую позицию в рабочей области.
6. LR-протяжка -нажатие и удержание левой кнопки мыши,затемправой кнопки и перемещение курсора в новую позицию в рабочей области.
7. RL-протяжка -так же,как LR-протяжка,но вначале нажатиеправой кнопки мыши.
Курсор мыши способен изменять форму.
1. При нажатии левой кнопкой мыши на кнопку Draw (Рисование) панели инструментов и перемещении курсора в рабочую область, он приобретет соответствующую форму: ⊕.
2. При выборе кнопки Select (Выделение) на панели инструментов и перемещении курсора в рабочую область, он приобретет соответствующую форму: ¥.
3. Аналогично изменяется форма курсора при выборе остальных семи клавиш строки инструментов.
Приемы рисования молекул
1. Для того, чтобы выполнить какой-либо расчет в программе HyperChem прежде всего необходимо нарисовать молекулу.Лучше всегоэто сделать с помощью строки инструментов, содержащей инструментальное средство рисование ― ⊕. Для того, чтобы стало возможным нарисовать молекулу, например, этилового спирта, следует L-Нажатием мыши осуществить щелчок на кнопке ⊕ панели инструментов. При этом кнопка ⊕ активируется. Теперь следует нарисовать необходимый атом, например С. L-Нажатием мыши на пустом поле появится атом в виде кружка.
Неправильно нарисованный атом можно удалить R-Нажатием мыши.
2. По умолчанию всегда рисуется атом углерода С. Чтобы нарисовать, например, атом кислорода O, необходимо открыть окно Build (Построение объектов) →Default Element (Неявный элемент) и щелкнуть по выбранному элементу O левой клавишей мыши.
3. Для соединения двух атомов между собой "прицел" мыши ⊕ следует навести на атом и, не отпуская левой клавиши (L-протяжка), провести линию до другого атома. Таким образом, все размещенные в пространстве атомы можно соединить в одну молекулу посредством химических связей.
4. После размещения одного атома в рабочем пространстве, не отпуская левой клавиши (L-протяжка) следует провести от него линию до места, где должен находиться второй атом и, не отпуская кнопки мыши, однократно щелкнуть для получения позиции второго атома. После выполнения указанной процедуры получим простую связь между двумя атомами.
5. Для того, чтобы химическую связь сделать кратной (двойной, тройной), "прицел" мыши ⊕ необходимо разместить рядом с линией, изображающей одинарную связь и однократно (двукратно) нажать на левую клавишу мыши.
6. Ароматическая и полуторная связь получается при быстром двойном нажатии на простую связь между атомами.
7. Для удаления атомов или связей "прицел" мыши ⊕ следует навести на атом или связь и однократно щелкнуть правой клавишей мыши (R-Нажатие).
8. Для удаления нескольких атомов или связей следует с помощью LR-протяжки инструментом выделения⊕заключить в пространство внутрипрямоугольника атомы и связи, которые подлежат удалению. Затем выполнить команду Edit (Редактирование) →Clear (Очистить). В окне диалога на вопрос: ″ Doyoureallywanttodeletetheselectedatoms ?″ ( "Хотите ли вы удалить выбор?") ответить "Yes" ("Да").
9. При построении молекул можно построить ее ″остов″, т.е. все атомы молекулы, кроме атомов водорода Н, соединенные необходимыми типами связей и затем выполнить команду Build (Построение объектов) →AddHydrogens (Добавление водородов).Эта команда обеспечит автоматическоедобавление недостающих атомов водорода в построенной молекуле согласно валентности.
10. Поскольку при предварительном рисовании молекул невозможно правильно задать все длины связей, валентные и торсионные углы между атомами в молекуле, она сначала рисуется ″на глазок″, а затем выполнение команды Build (Построение объектов) →Model Build (Построение модели)
― осуществляет предварительное молекулярное моделирование, согласно принятым представлениям о строении молекул. Для простых расчетов целесообразно использовать эту команду непосредственно перед выполнением расчета.
Приемы выделения молекул
Для того, чтобы выделить атом, группу атомов или всю молекулу на панели инструментов необходимо активировать кнопку выделение¥. Этот инструмент используется для редактирования нарисованных молекул (замена атомов), вращения или перемещения молекулы, или ее части в рабочей области, а также измерения геометрических параметров молекулы после проведенного расчета. Выделенные атомы и связи изменяют свой цвет на зеленый.
1. Для выделения отдельных атомов следует выбрать параметр выделения в меню Seleсt (Выделение) → √Atoms (Атомы). Затем курсор следует направить на выделяемый атом в рабочем поле и сделать L-Нажатие кнопкой мыши.Таким же образом можно выделить связь междудвумя атомами.
2. Для выделения всей молекулы следует выбрать параметр выделения в меню Seleсt (Выделение) → √Molecules (Молекулы). Затем курсор следует направить на выделяемую молекулу в рабочем поле и сделать L-Нажатие кнопкой мыши.
3. Чтобы выделить все атомы нужно в пустом пространстве рабочей области поместить курсор¥ и однократно щелкнуть левой кнопкой мыши. Для отмены всех выделений нужно однократно нажать на правую кнопку мыши, когда курсор находится в пустом пространстве рабочей области.
4. Выделенные фрагменты можно удалить или скопировать в буфер обмена с последующим извлечением из него нажатием соответствующих кнопок в меню Edit (Редактирование).
5. Выделенные фрагменты можно отдельно перемещать или вращать на рабочем поле, выбрав соответствующие инструменты и «схватив» их правой кнопкой мыши (для этого необходимо в меню File (Файл) →Preferences (Предпочтительные установки) → Tool (Инструмент)убратьзначок √ перед опцией Whole molecular translation.
6. Для отмены выделения следует поместить курсор на пустое место рабочей области и осуществить L-Нажатие кнопкой мыши. Чтобы отменитьвыделение отдельного атома, фрагмента или связи курсор ¥ следует навести на выделенный объект и однократно щелкнуть правой клавишей мыши.
7. Заменить один химический элемент на другой можно с помощью выделения нужного атома рабочего пространства с помощью инструмента "выделение" и последующего открытия окна Build (Построение объектов) → Default Element (Неявный элемент). Необходимо сделать L-Нажатие кнопкой мыши по выбранному элементу.
Приемы перемещения, вращения и изменения размера молекул
При работе с молекулами иногда бывает необходимо их перемещать, вращать или изменять размер. Это можно осуществить с помощью следующих команд панели инструментов:
― вращение молекулы вокруг Х и У осей. Позволяет L-Нажатием мыши вращать всю молекулу (или все молекулы молекулярного ансамбля, независимо от того, какие молекулы выделены), R-Нажатием вращать только одну или несколько выделенных молекул в молекулярной системе.
―вращение молекулы вокруг Z оси. Позволяет L-Нажатием мышивращать всю молекулу, R-Нажатиемвращать выделенные атомы в молекуле, например, алкильные "хвосты" вокруг связи.
― перемещение молекулы в рабочем пространстве вдоль осей Х и У. Позволяет L-Нажатием мыши перемещать всю молекулу, R-Нажатием перемещать одну или несколько выделенных молекул в молекулярной системе.
― перемещение молекулы в рабочем пространстве вдоль оси Z.
Позволяет L-Нажатием мыши перемещать всю молекулу, R-Нажатием перемещать одну или несколько выделенных молекул в молекулярной системе.
― изменение размера молекулы. L-протяжка сверху вниз обеспечит увеличение размера молекулы, снизу вверх ― уменьшение.
― Z-вырезание. Обеспечивает "вырезание" части молекулы.
А― комментарии. Добавляет текстовые комментарии в область рабочего пространства.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 160; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!