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

Презентация «Определение скорости химической реакции от концентрации реагентов»

Цель работы: изучить зависимость скорости химической реакции от концентрации реагентов. Задачи: Изучить теорию по теме «Скорость химической реакции». Провести эксперимент по влиянию концентрации на скорость протекания реакций. Оформить отчет по изуче…
Посмотреть работу

Научно-исследовательская работа «Сравнительная оценка модифицированных электродов на основе графитового войлока при его использовании в модели биотопливного элемента»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Закрепление биокатализатора на поверхности электродов для биоэлектрохимических систем до сих пор является актуальной задачей. Для её решения используют различные материалы и модификации электродов, способы иммобилизации и т.д. В связи с вышеописанным…
Посмотреть работу

Проект «Фильтры для воды»

На данный момент на рынке представлено множество разных фильтров для воды. Мы выясним, насколько они эффективны и насколько будет эффективен фильтр, сделанный своими руками. Цель проекта: провести исследования при помощи экспресс-теста для воды и выя…
Посмотреть работу

Проектная работа «Исследование качества питьевой воды в с. Новоромановском»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

На долю воды приходиться примерно 70% поверхности земного шара, а мир страдает от жажды, потому что основная масса воды солёная. В ней столько соли, что можно покрыть всю сушу слоем 200м. Пресной же воды совсем немного. Вода — важнейший минерал на Зе…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Содержание белка в медах различного ботанического происхождения»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Мёд является сладкой сложной субстанцией, вырабатываемой пчелами из нектара растений или из растительных выделений, которые пчелы собирают, трансформируют, комбинируя с собственными веществами, обезвоживают и хранят в сотах в качестве кормовых запасо…
Посмотреть работу

Презентация к проекту «Синтез, свойства и биологическое действие новых тиоамидоалкилирующих агентов»

Гидроксиметильные производные первичных тиоамидов, описанные ранее в литературе, обладают широким спектром биологической активности – антибактериальной, противоопухолевой активностью, обнаруживают антилепрозные свойства. N-(гидроксиалкил)тиоамиды так…
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