LÄNSI-SUOMI RAKENNE ja TUKIALUERAJAT EAKR-TOIMENPIDEOHJELMA 2007-2013
Johdatus1 energia-ja-rakenne
Click here to load reader
-
Upload
johannes-pernaa -
Category
Education
-
view
867 -
download
0
Transcript of Johdatus1 energia-ja-rakenne
1www.helsinki.fi/yliopisto
Virittäytyminen 1: Energia ja
molekyylien rakenneJohannes Pernaa
2www.helsinki.fi/yliopisto
Tärkeä aihe
● LOPS:
● “tuntee aineen rakenteen ja ominaisuuksien välisiä yhteyksiä
● osaa käyttää aineen ominaisuuksien päättelyssä erilaisia kemian malleja, taulukoita ja järjestelmiä
● ymmärtää orgaanisten yhdisteiden rakenteita ja tuntee rakenteen määrityksessä käytettäviä menetelmiä
● osaa tutkia kokeellisesti ja erilaisia malleja käyttäen aineiden rakenteeseen, ominaisuuksiin ja reaktioihin liittyviä ilmiöitä.”
3www.helsinki.fi/yliopisto
Energia
● Kineettinen liike-energia
● Molekyylien sisäinen potentiaalienergia
● Tärkeää energian ja rakenteen välinen yhteys
● Mallinnuksessa kineettinen energia voidaan poistaa
● Lämpöliike pois
● 0 kelviniä
4www.helsinki.fi/yliopisto
Mallintaminen prosessina
● Tutkimusongelma ja suunnittelu
● Toteutus
● Analysointi ja raportointi
5www.helsinki.fi/yliopisto
Valitse oikea laskutaso
● Geometrian optimointi ja energian minimointi
● Molekyylimekaniikka (10 000 atomia)● Newtonin mekaniikka → ei elektronista energiaa
● Semi-empiirinen (100 atomia)
● Osa tuloksista lasketaan koneella ja osa pohjautuu valmiiseen empiiriseen dataan
● Nopeita laskuja● Sisimmät elektronit jäävät pois laskuista
● Ab initio -menetelmät (30 atomia)
● Spartanissa Hartree fock● Kaikki laskenta tehdään koneella
6www.helsinki.fi/yliopisto
Molekyylimallit
● Muovimallit, kirjan kuvat ja interaktiiviset tietokoneavusteiset mallit
● Tutkimustiedon mukaan:
● Kehittää avaruudellista hahmotuskykyä● Aina mukana opetuksessa
● Auttaa ymmärtämään rakenteen ja ominaisuuksien välistä yhteyttä
● Antaa työkaluja keskustella submikroskooppisen tason ilmiöistä.
7www.helsinki.fi/yliopisto
Erilaisia esitystapoja
● Pallotikku: Atomien paikat ja sidosten suhteelliset pituudet
● Tietoa myös sidostyypistä
● Kalottimalli (CPK / space-filling model): Atomisäteiden mukaisesti visualisoitu avaruudellinen muoto ja koko
● Ei tietoa sidostyypeistä
8www.helsinki.fi/yliopisto
Harjoitus: Optinen isomeria
● Tutkitaan alaniinin optista isomeriaa tietokoneavusteisesti
Lähde: http://fi.wikipedia.org/wiki/Optinen_isomeria
Rakenteiden ja ominaisuuksien väliseen yhteyteen palataan ensi viikolla