Главная Работы на конкурс Предметное образование Естественно-научные дисциплины Исследовательская работа в области математической химии «Теория графов в химических соединениях»

Исследовательская работа в области математической химии «Теория графов в химических соединениях»

Автор: Васильев Егор Сергеевич

Место работы/учебы (аффилиация): МБОУ Мало-Вязёмская СОШ, Московская область, 11 класс

Научный руководитель: Калиновская Елена Станиславовна, Меркулова Евгения Игоревна

Объект исследования: химические соединения, топологические параметры химических молекул.

Предмет исследования — применение теории графов для анализа структурных особенностей и свойств химических соединений. Зависимость топологических параметров химических молекул от их представления в графовом виде.

Цель исследования: выяснить, каким образом теория графов помогает при нахождении изомеров химических соединений и при прогнозировании химических реакций, а также каким образом она даёт возможность систематизации и изучения сущности основных химических понятий (структура, конфигурация атомов).

Гипотеза исследования: описанные в моей работе топологические параметры химических молекул зависят от графового представления молекулы.

Задачи исследования:

  1. Провести анализ литературы по основным топологическим параметрам химических молекул. Для наиболее полного понимания темы исследования ввести необходимые термины.
  2. На примерах показать представления химических молекул в графовом виде.
  3. Провести анкетирование среди людей, не имеющих специализированного образования в области химии и математики, для оценки их общего уровня осведомлённости о теории графов и её применения в химии.
  4. Провести статистический анализ полученных результатов анкетирования, проанализировать полученные данные и выявить связь между уровнем осведомлённости (уровнем образования) и способностью понимания сути темы моего исследования.

Методы исследования:

  1. Аналитический (анализ литературных источников и существующих исследований по данной теме).
  2. Эмпирический (проведение анкетирования).

Актуальность. Теория графов позволяет нестандартным способом подойти к проблеме построения структурных формул молекул органических соединений. Практическая значимость определяется тем, что с помощью теории графов можно, как было сказано в «Цели работы», изучить и предсказать свойства и структуру различных веществ. Использование графов при изучении химии позволяет совершенствовать графические умения. В данной работе обозрены примеры применения теории графов в разделе органической химии, поэтому данная работа имеет выраженную практическую направленность. Это позволит заинтересованным людям лучше понять взаимосвязь между химическими соединениями и их свойствами.

Выводы:

  1. Химические молекулы, представленные неизоморфными графами, имеющими вершины с одним и тем же заданным распределением валентностей, классифицируются как структурные изомеры.
  2. Два различных химических соединения с одинаковыми молекулярными формулами и с одним и тем же химическим графом — гомеоморфные структуры — могут быть классифицированы как стереоизомеры.
  3. Валентность химических элементов (в частности углерода) накладывает на степени вершин определённые ограничения: у деревьев-алканов (связных графов, не имеющих циклов) степени вершин не могут превышать четырёх.
  4. Графы применяются для расчёта физико-химических свойств веществ, для изучения изомеров органических соединений и некоторых других характеристик. В ходе исследования была выявлена актуальность применения теории графов в химии и её практическая значимость, тем самым подтвердив утверждение об актуальности.
  5. Гипотеза о зависимости топологических параметров химических молекул от их представления в графовом виде подтверждена.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Исследовательский проект «Аскорбиновая кислота»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель исследования: Исследовать воздействие аскорбиновой кислоты на организм человека и разработать методику определения её содержания в продуктах питания с использованием метода йодометрии. Задачи: Осуществить поиск литературы и интернет-источников,…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Сравнительный анализ качества воды родника в разные сезоны года»

Мы решили узнать, изменяется ли качество воды родника в зависимости от сезона года. Цель: провести качественный и количественный анализы воды родника д. Бородино в разные сезоны года (зима, весна, лето, осень) сопоставить полученные данные. Задачи ис…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Были о пыли»

Люди уже давно поняли, что чистый воздух необходим человеку, чистый воздух – залог здоровья. Воздух и здоровье человека находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости.  Человек может прожить без пищи около пяти недель, без воды – пять суток, без…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Переработка апатит-нефелиновых руд»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

В связи с ограничением и запретом на импорт в Россию сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия из стран, поддержавших антироссийские санкции, необходимо гарантировать продовольственную безопасность страны, т.е. полностью обеспечить жител…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Изменение качественного состава воды при фильтрации через плодовое тело Трутовика настоящего»

По данным Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), около одной трети населения мира проживает в странах, страдающих от дефицита пресной воды, и количество этих стран будет только увеличиваться. Привычка думать, что Россия — держава с большими водным…
Посмотреть работу

Презентация к проекту «Определение танина в разных сортах чая и его свойства»

Чай — продукт необыкновенный: вкусный, целебный, культовый. Сколько веков люди знают чай, столько и открывают для себя все новые и новые его свойства, возможности применения и способы заварки. В чем секрет этого удивительного растения? Что мы знаем п…
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

VI Международный конкурс исследовательских работ школьников «Research start 2023/2024»

Направление

Естественно-научные дисциплины

Форма представления работы

Исследовательская работа

Ключевые слова

Проект по химии

Дата публикации работы

08.04.2024