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

Проект «Эмалирование металлов сухим методом для антикоррозийной обработки внутренней и внешней поверхностей трубопроводов»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель: получить эмалевое покрытие металлического изделия сложной формы сухим методом, провести верхнеуровневую оценку стоимости антикоррозийного покрытия. Задачи: Изготовить порошок для эмали. Нанести сухим методом порошок на внутреннюю и внешнюю пове…
Посмотреть работу

Проект «Изучение магнитоспиннинга и характеристика созданных нанонитей с помощью данного метода»

Электоспиннинг позволяет изготавливать сверхтонкие нити из полимерного раствора. Такие нити используются в медицине, строительстве, экологии и обороне. Изначально принцип работы и сам процесс кажется достаточно элементарным. Только электроспиннинг из…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Интерактивная таблица Менделеева»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Недавно у меня появилась игра «ХимТим», где в игровой форме можно изучить различные элементы таблицы Д.И. Менделеева и по забавным картинкам узнать об их уникальных свойствах. Мне очень захотелось познакомить своих друзей и одноклассников с удивитель…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Получение наночастиц серебра и исследование их обеззараживающих свойств»

Актуальность: Проблема очистки окружающей среды от микробиологического загрязнения стоит крайне остро в современных условиях. Важным направлением для сохранения экологии и здоровья человека является использование материалов с обеззараживающими свойст…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Химический состав, морфология и применение гранатов Кительского месторождения (Юж. Карелия)»

Летом я побывал на Кительском месторождении с геологами из Академии наук, меня заинтересовали минералы группы граната. Актуальность работы состоит в изучении состава и формы гранатов данного месторождения, а также в оценке пригодности данного минерал…
Посмотреть работу

Статья «Экспресс-метод обнаружения катионов меди в воде и разработка метода очистки на основе применения гальванических композитов»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

В современном мире активными темпами развивается промышленное производство, в том числе связанное с добычей и переработкой меди. Она широко используется при производстве электротехники, в теплообменниках и радиаторах благодаря высоким теплопроводным…
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