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 «Домашний бальзам для губ»

Цель: изучить технологию создания бальзамов для губ и приготовить бальзам в домашних условиях. Гипотеза исследования: предполагаю, что бальзам для губ можно создать своими руками в домашних условиях, и он будет полезнее, чем представленные в магазина…
Посмотреть работу

Проект «Разработка и апробация гибридной технологии формирования антифрикционных покрытий для повышения износоустойчивости инструмента в процессах листовой штамповки»

Цель исследования: Разработка гибридной технологии осаждения комбинированных покрытий CrAlSiN/DLC-Si и экспериментальная оценка их эффективности для улучшения износостойкости штампов из стали X165CrMoV12 при пробивке листовой углеродистой стали 41Cr4…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Витаминное мыло»

Цель: исследовать положительное влияние мыла на организм  человека, способы мыловарения в домашних условиях и изготовление натурального косметического мыла. Задачи: изучить историю мыла и его влияние на организм человека; сформировать представление о…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Изучение биологической активности сульфонамидов и некоторых физико-химических свойств»

Цель исследования заключалась в изучении физико-химических свойств сульфонамидов и их биологической активности. Задачи исследования включали: Изучение растворимости соединений с бензотиазиновым фрагментом в различных растворителях. Исследование биоло…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Химические тайны сосны»

Данная работа направлена на изучение и исследование одного из представителей семейства хвойных — сосна обыкновенная, её уникальным целебным свойствам и практическому применению в жизнедеятельности человека. Работа охватывает описание морфологических…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Изменения климата и качество воздуха: исследования через призму лишайников»

Цель исследования: сравнение климатических данных двух городов для выявления климатических изменений; определение качества воздуха методом лихеноиндикации. Задачи исследования:  провести анализ литературных источников на тему изменения климата; собра…
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