分子建模查看源代码讨论查看历史
分子可以由同种原子构成,也可以由不同种类的原子构成。最简单的分子只含有一个原子,如稀有气体的分子。大多数非金属构成的分子为双原子分子,如氮、氧等分子。化合物是由不同元素组成的分子,为数最多。
分子模型就是直观的表现分子的空间结构,包括键长键角,主要是空间构象。还可以旋转键,制造不同的空间构型观察分子的稳定性。[1]
简介
分子建模涵盖了用于建模或模仿分子行为的所有理论和计算方法。该方法应用于计算化学、药物设计、计算生物学和材料科学等领域。研究从小型化学系统到大型生物分子和材料组装的分子系统。可以手动执行最简单的计算,但是不可避免地需要计算机来执行任何尺寸合理的系统的分子建模。分子建模方法的共同特征是分子系统的原子级描述。这可以包括治疗原子作为最小独立单元(一个分子力学的方法),或明确地与它的光子(一个建模质子和中子以其夸克,抗夸克和胶子和电子的量子化学方法)。 分子力学是分子建模的一个方面,因为它涉及使用经典力学(牛顿力学)来描述模型背后的物理基础。分子模型通常将原子(原子核和电子)描述为具有相关质量的点电荷。相邻原子之间的相互作用通过类似于弹簧的相互作用(表示化学键)和范德华力来描述。在兰纳-琼斯势通常用来形容后者。静电相互作用是根据库仑定律计算的。在笛卡尔空间或内部坐标中为原子分配坐标,也可以在动力学模拟中为其分配速度。原子速度与系统温度(宏观量)有关。集体数学表达式称为势函数,并且与系统内部能量(U)相关,系统内部能量(U)等于势能和动能之和的热力学量。使势能最小化的方法称为能量最小化方法(例如,最速下降和共轭梯度),而随时间传播对系统行为进行建模的方法称为分子动力学。
评价
随着分子概念的发展,化学家对于无机分子的了解也逐步深入,例如氯化钠是以钠离子和氯离子以离子键互相连接起来的一种无限结构,很难确切地指出它的分子中含有多少个钠离子和氯离子,也无法确定其分子量。 在研究短寿命分子的方法出现以后,例如用微微秒光谱学研究方法,测得甲基的寿命为10-13秒,不但寿命短,而且很活泼,其原因是甲基的价键是不饱和的,具有单数电子的结构。 这种粒子还有CH·、CN·、HO·,它们统称为自由基,仅具有一定程度的稳定性,很容易发生化学反应,由此可见自由基也具有分子的特征,所以把自由基归入分子的范畴。 现在常规使用分子建模方法来研究无机,生物和聚合物系统的结构、动力学、表面性质和热力学。使用分子建模已研究的生物活性类型包括蛋白质折叠、酶催化、蛋白质稳定性,与生物分子功能相关的构象变化以及蛋白质,DNA和膜复合物的分子识别。
视频
分子结构模型