HyperChem и расчет "взаимодействия молекул"

[kali666]

Привет всем.
Такая вот история: я в расчетах квантово-механических на данный момент ничего уже не знаю(когда-то самостоятельно копалась).
Появилась необходимость проверки качества одной работы....студенческой. Там такая идея: берутся 2 макромолекулыс определенным числом звеньев(3 кажется, остальным пренебрегают), проводится геометрическая оптимизация, рассчитывается расстояние между атомами разнородных молекул. На основании этих данных делается вывод о совместимости/несовместимости 1) 2х полимеров в расплаве 2) олигомера и полимера в растворе. Потом, как бы в подтверждение, берутся полимеры-олигомеры, вот посчитано-смешалось, вот - не смешалось, в реале также, значит не нужен параметр растворимости.
Расчет ведется полуэмпирикой, других подробностей не знаю(слышала одно выступление). На вопрос - а есть по этой теме публикации в зарубежной или нашей печати, может кто-то что-то такое уже делал? Ответ не получен.
Я не знаю с какого конца рыть...там работа материаловедчески слабая. Если еще и в расчетах ничего нет....
Помогите разобраться, а? Может ссылки на что-нибудь по теме есть, или так, на пальцах разъясните. Как вообще можно переносить данные расчетов для, насколько я понимаю. газовой фазы, на расплавы-растворы?это реализуемо-так считать?

[EvgeniX]

По-моему, вышеописанный расчёт чушь.
По многим причинам.

[kali666]

По-моему, вышеописанный расчёт чушь.
По многим причинам.

EvgeniX, вы понимаете, какая история....я спинным мозгом чую, что чушь. Ну хотя бы с позиций кандидата технических наук по ВМС...
Но мне не хватает эрудиции и просто знаний, чтобы кратко и емко доказать - чушь у вас тут, и все....Да, там кажется энергия какая-то была посчитана...отталкивания и "притягивания"....что-то типа водородных связей что ли....
в принципе, я могу полезть в литературу и собрать доказательства; только вот степень занятости у меня такова, что еще и на это меня не хватит...
я могу только упереться рогом в газовую фазу, расплавы/растворы; а hyperChem - это область, так и не ставшая моей.
Конкретизирую - есть ли вообще достаточно точный расчетный метод, позволяющий заменить параметр растворимости? Допустим, для гомополимеров? Про олигомеры с функц.группами - сильно сомневаюсь....

[VTur]

Они еще и колебания считали? Кусок димера в газовой фазе никак не относится к раствору/расплаву.

Молекулы вращаются и энергия вращения сравнивалась с понижением энергии двух отдельных молекул?
Как они нашли прочность связей (энтальпию разрыва - BDE) и для какой температуры? Макромолекулы чем-то стабилизированы или хвосты болтаются во все стороны? Могут ли эти звенья вообще сближаться? Есть ли перенос заряда? Образуется ли мостик из электронной плотности? и т.д.

[EvgeniX]

По-моему, вышеописанный расчёт чушь.
По многим причинам.

EvgeniX, вы понимаете, какая история....я спинным мозгом чую, что чушь. Ну хотя бы с позиций кандидата технических наук по ВМС...
Но мне не хватает эрудиции и просто знаний, чтобы кратко и емко доказать - чушь у вас тут, и все....Да, там кажется энергия какая-то была посчитана...отталкивания и "притягивания"....что-то типа водородных связей что ли....
в принципе, я могу полезть в литературу и собрать доказательства; только вот степень занятости у меня такова, что еще и на это меня не хватит...
я могу только упереться рогом в газовую фазу, расплавы/растворы; а hyperChem - это область, так и не ставшая моей.
Конкретизирую - есть ли вообще достаточно точный расчетный метод, позволяющий заменить параметр растворимости? Допустим, для гомополимеров? Про олигомеры с функц.группами - сильно сомневаюсь....

1.

берутся 2 макромолекулы с определенным числом звеньев(3 кажется, остальным пренебрегают), проводится геометрическая оптимизация, рассчитывается расстояние между атомами разнородных молекул.

Для описания слабых связей квантовохимически приходится использовать различные сложные методы. Если между макромолекулами слабые связи, например, Ваан-дер-вальсовы, то описать их крайне тяжело. Полуэмпирика вроде гиперкема тут точно не поможет.

2.

рассчитывается расстояние между атомами разнородных молекул

Расстояние очень опосредованный параметр. Надо сравнивать энергии образования связей. Полуэмпирика в расчёте энергий крайне хуже, чем в оптимизации геометрических параметров

3.

На основании этих данных делается вывод о совместимости/несовместимости 1) 2х полимеров в расплаве 2) олигомера и полимера в растворе

Сольватация может как угодно поменять направление многих реакций. В современных квантовохимических программах её можно учитывать, но тоже в виде очень грубого приближения и со множеством ограничений.

4.

вот - не смешалось, в реале также,

Квантовохимические расчёты ещё нужно трактовать правильно. В лоб их не сравнить. Нужно проводить уже какое-то кинетическое моделирование, учитывать динамику процессов, скорости, времена жизни частиц и т.п. Либо рассчитывать состояние равновесия, используя термодинамическое моделирование (какова концентрация веществ в разных фазах).

[Darth Vasya]

Ну, собственно, тут всё уже озвучили:

1) расчётный метод не адекватен для моделируемой системы,
2) интерпретация результатов расчётов некорректная.

[kali666]

Для описания слабых связей квантовохимически приходится использовать различные сложные методы. Если между макромолекулами слабые связи, например, Ваан-дер-вальсовы, то описать их крайне тяжело. Полуэмпирика вроде гиперкема тут точно не поможет.

Пасиб, подтвердили мои спинномозговые ощущения

Расстояние очень опосредованный параметр. Надо сравнивать энергии образования связей. Полуэмпирика в расчёте энергий крайне хуже, чем в оптимизации геометрических параметров

То есть получается, что совместную геометрическую оптимизацию полуэмпирикой еще можно, а вот энергию взаимодействия - уже нет? А как тогда HyperChem рассчитывает пространственное расположение молекул относительно друг друга? С учетом зарядов на атомах (перераспределение эл.плотности)? В это случае про олигомерщину белыми нитками шито, толстыми, как канат.

3.

На основании этих данных делается вывод о совместимости/несовместимости 1) 2х полимеров в расплаве 2) олигомера и полимера в растворе

Сольватация может как угодно поменять направление многих реакций. В современных квантовохимических программах её можно учитывать, но тоже в виде очень грубого приближения и со множеством ограничений.

Вы меня заинтриговали Примерчик программы можно (кое-что посчитать было бы интересно мне, но я сомневаюсь что такое посчитать можно - допустим, предсказать возможность взаимной совместимости 3х компонентов раствора, при этом один - стирол, второй - ВМС, третий - олигомер с 2мя функц.группами (т.е. надо учесть и природу спейсера и концевые группы))?

Квантовохимические расчёты ещё нужно трактовать правильно. В лоб их не сравнить. Нужно проводить уже какое-то кинетическое моделирование, учитывать динамику процессов, скорости, времена жизни частиц и т.п. Либо рассчитывать состояние равновесия, используя термодинамическое моделирование (какова концентрация веществ в разных фазах).

Все расчеты в студенческой работе, про которые я говорю - это не к протеканию химических реакций. Это просто про совместимость полимеров....в смысле -можно механически одно с другим смешать и получить композит прочнее, чем по одному...У меня именно с этого вынесло мозг....ну от противоречия результатов приближенного расчета на молекулярном уровне и переносе этих результатов на описание процесса получения композита при механическом смешении полимеров.

Они еще и колебания считали? Кусок димера в газовой фазе никак не относится к раствору/расплаву.

Молекулы вращаются и энергия вращения сравнивалась с понижением энергии двух отдельных молекул?
Как они нашли прочность связей (энтальпию разрыва - BDE) и для какой температуры? Макромолекулы чем-то стабилизированы или хвосты болтаются во все стороны? Могут ли эти звенья вообще сближаться? Есть ли перенос заряда? Образуется ли мостик из электронной плотности? и т.д.

Что помню из графического материала: посчитаны расстояния между атомами водорода и фтора и основной цепью для 4х полимеров. потом делается геометрическая оптимизация 2х молекул вместе. На основании этих данных и, видимо, еще каких-то расчетов делается вывод о "преимущественном отталкивании или преимущественном притяжении" полярных атомов одной макромолекулы к противоположно заряженным атомам другой...не знаю, что уж там со спинами и прочим... Температура вроде бы 25 С. Про вращение не говорилось. Про стабилизацию не говорилось. Про энтальпию разрыва не говорилось. Про перенос заряда - тож не говорилось. У меня впечатление, что студент то ли сам, то ли не сам решил сыграть на том, что на выпускающей кафедре никто квантами не занимается,не считая, конечно, меня, могущей полезть в любую область из принципа.; да и в комиссию на защите местные спецы в расчетах не входят....
Darth Vasya, ну, собственно, да

[EvgeniX]

То есть получается, что совместную геометрическую оптимизацию полуэмпирикой еще можно, а вот энергию взаимодействия - уже нет? А как тогда HyperChem рассчитывает пространственное расположение молекул относительно друг друга?

Оптимизация проводится на основании минимизации энергии структуры, но не обязательно энергии должны быть правильными, вполне достаточен правильный профиль ППЭ Да и вообще, и профиль может быть (и скорее всего будет) неправильным, если выбрать неправильный метод.

Примерчик программы можно (кое-что посчитать было бы интересно мне, но я сомневаюсь что такое посчитать можно - допустим, предсказать возможность взаимной совместимости 3х компонентов раствора, при этом один - стирол, второй - ВМС, третий - олигомер с 2мя функц.группами (т.е. надо учесть и природу спейсера и концевые группы))?

"Gaussian" может учитывать сольватацию. Можно поискать на этом форуме, тем было много, с примерами файлов-задач.

Все расчеты в студенческой работе, про которые я говорю - это не к протеканию химических реакций.

В квантовой химии всё - химические реакции (или физико-химические). Даже превращения конформеров

[amge]

То есть получается, что совместную геометрическую оптимизацию полуэмпирикой еще можно, а вот энергию взаимодействия - уже нет? А как тогда HyperChem рассчитывает пространственное расположение молекул относительно друг друга?

Полуэмпирика нормально считает только то, на чем она параметризована. Это -- изолированные "обычные" молекулы (т.е. с нормальными длинами связей и валентными углами). Из межмолекулярных взаимодействий некоторые параметризации (РМ3, РМ6) могут более-менее адекватно описывать водородные связи (да и то, подозреваю, не всякие, а только характерные для биохимии). Пространственное расположение молекул относительно друг друга определяется, конечно же, энергией межмолекулярного взаимодействия между ними, поэтому будет передаваться полуэмпирикой, скорее всего, неправильно. Я так думаю.

[nikkochem]

Практика - критерий истины. Пусть студент подтвердит свой вывод эксперементально.

[EvgeniX]

Практика - критерий истины. Пусть студент подтвердит свой вывод эксперементально.

Мало ли совпадений разных бывает. Эксперимент тоже надо хорошо провести.

[kali666]

Практика - критерий истины. Пусть студент подтвердит свой вывод эксперементально.

Мало ли совпадений разных бывает. Эксперимент тоже надо хорошо провести.

Ну, собственно экспериментом там и будут "додавливать" ситуацию. Может, в результате и будет более-менее прилично смотреться. Хотя конечно ситуация заставляет задуматься.

Всем спасибо за ликбез!!!
P.S. По этому, расчетному поводу, вроде статья должна где-то выйти. Я тогда в этой же теме отпишусь, если будет что обсуждать.