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

Исследовательская работа «Исследование взаимосвязи палеотемператур и химического состава ростров белемнитов»

Цель работы — анализ химического состава ростров белемнитов из различных регионов России и расчет на его основе палеотемператур древних морей. Актуальность. Ростры белемнитов («чертовы пальцы») широко распространены в Центральной России, однако их по…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Сравнительная характеристика вод Орджоникидзевского района города Новокузнецк»

Цель работы — сравнение физико-химических показателей воды из различных водоемов Орджоникидзевского района (река Томь, река Коммунарка, Абагурский карьер). Актуальность. Водные ресурсы являются важнейшим компонентом окружающей среды, а их качество на…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Оценка качества воды участка реки Волга в черте города Зубцов Тверской области по гидрохимическим показателям»

Цель работы — оценка экологического состояния реки Волги в городе Зубцов путем анализа проб воды на соответствие нормам ПДК по интегральным показателям. Актуальность. Ухудшение экологического состояния бассейна реки Волги вследствие интенсивной экспл…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Влияние низких температур на скорость химических реакций: сравнительный анализ в жидкой и твёрдой фазах»

Цель работы — экспериментальное изучение и сравнение влияния низких температур на скорость химических реакций в жидкой и твердой фазах. Актуальность. Понимание поведения химических систем при низких температурах критически важно для материаловедения,…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Исследование кинетики окисления иодид-ионов пероксидом водорода»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы — экспериментальное определение кинетических параметров реакции окисления иодид-ионов пероксидом водорода в водной среде. Актуальность. Окислительно-восстановительные процессы лежат в основе множества природных и технологических явлений….
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Особенности процесса деструкции антибиотика в диэлектрическом барьерном разряде»

Цель исследования: Исследование процесса деструкции антибиотика в диэлектрическом барьерном разряде с целью оценки эффективности метода и перспектив его практического применения для очистки сточных вод от фармацевтических препаратов. Задачи исследова…
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