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 влияния состава почв на рост и развитие растений методом гидропоники»

Цель: установить, как различные составы питательных растворов влияют на рост и развитие выбранных растений при использовании вулканического субстрата в гидропонной системе. Задачи: Изучить теоретический материал по данной теме, используя Интернет-рес…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Сравнение свойств энтеросорбентов разного поколения по отношению к водорастворимым витаминам методом ВЭЖХ»

Цель: сравнение сорбционных свойств различных поколений энтеросорбентов по отношению к водорастворимым витаминам. Задачи: собрать литературные знания о сорбентах разного поколения; провести среди учащихся школы социологический опрос; провести опыты п…
Посмотреть работу

Исследовательская работа по химии и биологии «Измерение титруемой кислотности в ферментированных продуктах (квашеной капусте)»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель: изучение методик измерения титруемой кислотности квашеной капусты с использованием физико-химических методов, а также тест-систем ООО «МедЭкоТест». Задачи: Изучить теоретические основы и принципы измерения титруемой кислотности. В школьной лабо…
Посмотреть работу

Научно-исследовательская работа «Изучение влияния напитков на ферментацию активности амилазы слюны»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы – изучение влияния напитков на активность амилазы. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: Изучить строение крахмала и его использование в продуктах питания. Изучить влияние различных веществ на активность амилазы слюны. Изу…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Повышение качества воздуха в жилом помещении средствами натуральной ароматерапии»

Цель: разработка самодельного дезодоранта на основе эфирных масел, который улучшит качество воздуха в доме и создаст комфортную атмосферу. Задачи: Изучить состав и свойства наиболее популярных эфирных масел, используемых для улучшения качества воздух…
Посмотреть работу

Проект «Качественные реакции в органической химии»

Цель работы: обобщить знания по распознаванию органических веществ с помощью качественных реакций органической химии. Задачи работы: Изучить литературу о качественных реакциях в органической химии. Провести качественные реакции с применением органиче…
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