PoglavljeII.6.1.
Molekularna mehanika (MM)
Odabir izbornika Postaviti točka koja odgovara molekularnoj mehanici, omogućuje korištenje klasične Newtonove metode izračuna energije jedne točke, ravnotežne geometrije i molekularne dinamike objekata umjesto kvantno mehaničkog pristupa (jedna od poluempirijskih metoda ili neempirijska Hartree-Fockova metoda ( ab initio)).
U metodi molekularne mehanike, atomi se smatraju Newtonovim česticama koje međusobno djeluju putem određenih potencijalnih polja određenih empirijski. Potencijalna energija interakcije ovisi o duljini veze, kutovima veze, kutovima torzije i nekovalentnim interakcijama (uključujući van der Waalsove sile, elektrostatske interakcije i vodikove veze). U ovim proračunima, sile koje djeluju na atome predstavljene su kao funkcije koordinata atoma.
Bilješka: Ako je u radnom prostoru odabran samo dio sustava, u izračun će biti uključene samo interakcije odabranog dijela. Prilikom optimizacije geometrije i provođenja molekularno-dinamičkih izračuna, u ovom slučaju, samo će atomi odabranog dijela promijeniti svoj položaj u prostoru, dok oni koji nisu odabrani neće, a izračuni će uzeti u obzir potencijalne interakcije između dijelova atoma. sustav.
Da biste započeli izračune koristeći metodu molekularne mehanike, morate odabrati u dijaloškom okviru Polje sila(Polje sile ) - potencijalna funkcija za izračune. Možete odabrati jedan od četiri načina ( MM+, JANTAR, BIO+, OPLS), poveznice na koje se mogu vidjeti u dijaloškom okviru.
metoda MM+ razvijen za organske molekule. Uzima u obzir potencijalna polja koja tvore svi atomi sustava koji se izračunava i omogućuje fleksibilnu modifikaciju parametara proračuna ovisno o konkretnom zadatku, što ga čini, s jedne strane, najopćenitijim, as druge, dramatično povećava potrebne resurse u usporedbi s drugim metodama molekularne mehanike. Odabirom gumba moguće je dobiti niz opcija za promjenu parametara ove metode Mogućnosti na točki odabira Polje sila.
metoda JANTAR razvijen za proteine i nukleinske kiseline. U njemu je moguće odabrati opciju uzimanja u obzir svih atoma zasebno ili opciju objedinjenog atoma, što znači skupinu ekvivalentnih atoma s istim svojstvima. U potonjem slučaju, nekoliko atoma, ili njihove skupine, tretiraju se kao jedan atom s jednom vrstom.
BIO+ je razvijen za biološke makromolekule i uvelike je sličan JANTARU.
OPLS dizajniran za proteine i nukleinske kiseline. Sličan je AMBER-u, ali točnije obrađuje nekovalentne interakcije.
Dijaloški okvir Molecular Mechanics MM+ Options
Dijaloški okvir MM+ sadrži skup postavki za odgovarajuće polje sile.
Elektrostatika) Nekovalentne elektrostatske interakcije izračunavaju se pomoću interakcija tipa dipola ili parcijalnih atomskih naboja.
Ö Vezni dipoli koriste se za proračune nekovalentnih elektrostatskih interakcija. Vrijednost ovog parametra je definirana u datoteci parametara MM+.
Ö Atomski naboj se koristi za izračune nekovalentnih elektrostatskih interakcija. Pomoću izbornika možete postaviti nepotpune (djelomične) atomske naboje Izgraditi , točka Postavi naplatu ili Možete izvesti poluempirijske ili ab initio izračune tako da prvo izračunate parcijalne naboje za svaki atom koristeći Mullikenovu metodu.
Odsjeci (Ugasiti) Ovaj parametar definira minimalnu udaljenost za nekovalentne interakcije.
Ö Switched uvodi funkciju izglađivanja pri izračunavanju molekula u Periodična kutija (Periodična kutija ). Ovaj pristup omogućuje glatku redukciju slabih interakcija do nule, krećući se od unutarnje prema vanjskoj sferi. U ovom slučaju HyperChem postavlja parametar Switched i vrijednosti unutarnjeg ( Unutarnji) i vanjski ( Vanjski) sfere ( Sfere).
Na jedan . E Ovaj parametar je postavljen za računske sustave u vakuumu.
Ö Shifted uvodi funkciju izglađivanja koja djeluje na cijeli prostor od 0 do vanjske sfere. Ova vam funkcija omogućuje glatko smanjenje nekovalentnih interakcija na 0.
Ö Vanjski radijus za parametre Switched i Shifted određuje minimalnu udaljenost na kojoj nekovalentne interakcije postaju jednake 0. Obično se ova vrijednost bira tako da bude najmanje 4 angstroma veća od unutarnjeg radijusa. Za periodične rubne uvjete, ova je vrijednost jednaka polovici minimalne veličine periodičkog okvira.
Ö Unutarnji radijus odabire se samo ako je postavljeno prebacivanje graničnih vrijednosti. Ovo je najveća međuatomska udaljenost koja u potpunosti uzima u obzir nekovalentne interakcije. U slučaju odabira periodičnih rubnih uvjeta, ova vrijednost je odabrana tako da bude 4 angstroma manja od polovice minimalne veličine periodična kutija , ili manje, do 0. Pažnja, postavke Odsjeci vraćaju na svoje standardne vrijednosti kada se nova molekula stavi u radno polje.
Dijaloški okvir s opcijama polja sile
Ovaj prozor se koristi za odabir parametara polja sile JANTAR, BIO+ I OPLS. HyperChem pohranjuje vrijednosti ovih parametara, isključujući parametre Cutoffs, u Registar ili u datoteku chem..ini i koristi ih za naknadne izračune.
Dielektrična permitivnost (epsilon) (d električna konstanta). ParametriKonstanta ( Konstantno ) ili Ovisno o udaljenosti (Ovisno o udaljenosti) definirati metode za izračun dielektrične konstante epsilon, faktora koji modificira međudjelovanje naboja (i elektrostatski potencijal).
Ö Konstantno ( Konstantno ). Odabirom ovog parametra dielektrična konstanta postaje konstantna i odgovara periodičkim rubnim uvjetima periodična kutija . Izbor ove stavke odgovara tvari u plinovitoj fazi ili idealnoj otopini.
Ö Ovisno o udaljenosti (Ovisno o udaljenosti). Odabirom ovog parametra epsilon postaje proporcionalan međuatomskoj udaljenosti. Ovaj pristup približava učinak solvatacije u nedostatku idealnog otapala i omogućuje brže izračune. Ovaj se parametar preporučuje za korištenje u izračunima pomoću OPLS. Budući da ovaj parametar modelira prisutnost otapala, ne bi se trebao koristiti kada su molekule otapala prisutne u sustavu koji se modelira.
Ako odaberete parametar Konstanta epsilon ( epsilon)=(dielektrična konstanta slobodnog prostora) * (faktor skale( Faktor razmjera)). Ako odaberete parametar epsilon ovisan o udaljenosti ( epsilon)=(dielektrična konstanta slobodnog prostora) * (faktor skale( Faktor razmjera)) * (međuatomska udaljenost). Faktor razmjera mora biti >=1. Prema zadanim postavkama postavljena je na 1, što je zadovoljavajuće za većinu sustava koji se izračunavaju.
1–4 Faktor skale ( Faktor ljestvice 1-4) nekovalentne interakcije između atoma odvojenih s točno tri veze množe se ovim faktorom.
Ö Elektrostatika (Electrostatics) mijenja silu međudjelovanja naboja između atoma odvojenih trima vezama. Ovaj parametar varira od 0 do 1. Za polje sile JANTAR I OPLS 0,5 se mora koristiti za BIO+ preporučeno 1,0, 0,5 ili 0,4 ovisno o skupu drugih parametara.
Ö V an-der-Waals ( Van der Waals ) modificira van der Waalsove interakcije između atoma odvojenih trima vezama, varira od 0 do 1. Za polje sile JANTAR morate koristiti 0,5, za OPLS - 0,125, za BIO+ - 1,0.
Odsjeci(Isječak) određuje udaljenost nakon koje se nekovalentne interakcije između atoma ne uzimaju u obzir. Mora se unijeti kako bi se izbjeglo uzimanje u obzir interakcija sa susjedima u razdoblju u slučaju izračuna u Periodična kutija.
MOLEKULARNA MEHANIKA
(metoda atomskih potencijala), izračunati empirijski. metoda za određivanje geom. karakteristike i energija molekula. Na temelju pretpostavke da energija molekule E može. predstavljen zbrojem depozita, koji mogu biti odnose se na duljine veze r, vezne kutove a i diedarske (torzijske) kutove t (odgovarajuće komponente energije označene su E st, E osovina i E torus). Osim toga, u općem izrazu za energiju uvijek postoji izraz E vdv, koji odražava van der Waalsovu interakciju. valentno nevezani atomi i E cool član ,
uzimajući u obzir elektrostatički interakcija atoma i određivanje prisutnosti efektivnih atomskih naboja. Dakle, ukupna energija molekule predstavljena je zbrojem:
Za izračunavanje prva dva člana najčešće se koristi dobro poznati iz mehanike Hookeov zakon(otuda naziv metode):
Analitičar. izraz za energetski E torus, na primjer. za molekulu C 2 H 6 ima oblik:
Gdje
potencijal unutarnja barijera rotacija. Energije E vdv i E cool izračunavaju se korištenjem Lennard-Jonesovih ili Buckinghamovih formula za potencijale modela (vidi. Međumolekulske interakcije, Nevalentne interakcije). Mogućnosti
a, r 0, a 0 itd. u svim korištenim jednadžbama odabrani su na takav način da zadovolje eksperiment. strukturne i termokemijske. podaci za najjednostavnije molekule odabrane kao standardi (za ugljikovodike, standardne molekule su CH 4, C 2 H 6 i neke druge). Dobiveni skup parametara zatim se koristi za izračunavanje karakteristika molekula određene klase spojeva. (na primjer, zasićeni ugljikovodici, alkoholi itd.), kao i za proučavanje neproučenih tvari. Proračun korištenjem metode M. m sastoji se od minimiziranja svake energije. naslaga, što daje optimalnu. vrijednosti r, a i t i energije molekule E kao cjeline. Specijalista. Računalni programi zahtijevaju puno manje računalnog vremena nego kvantno kemijski. proračuna, a točnost predviđanja usporediva je s pogreškom strukturnih i termokemijskih. mjerenja.
Metoda M. m. omogućuje dobivanje informacija za puni opis geometrija dekomp. konformatori u glavnom stanju i na sjedištima na površini potencijala. energije (PPE), kao i geom. strukture u kristalu. Određene su i topline nastanka, energije napetosti, energije pojedinih konformera i visine barijera za konformacije. transformacije, frekvencija titranja, električna distribucija. naboj, dipolni momenti, kemijski. pomaci u NMR spektrima, kemijske brzine. r-cije i dr. Raspon primjene M. m. velik: od jednostavnih molekula do polisaharida i proteina. U kombinaciji s drugim metodama, posebice difrakcijom plinskih elektrona i rendgenskim zrakama strukturalna analiza, pouzdanost i točnost određivanja geom. karakteristike se povećavaju.
Na temelju proračuna strukturnih parametara i energije molekula u ravnotežnom stanju, mogućnosti intra- i intermolekulskih pokreti koji čine predmet proučavanja kažu. zvučnici.
M. m. se razvila 60-ih godina. 20. stoljeće T. Hill i A. I. Kitaygorodsky. Termin je predložio L. Bartell 1958. godine.
Lit.: Dashevsky V.G., Konformacijska analiza organskih molekula, M., 1982; Burkert U., Ellinger N. L., Molekularna mehanika, trans. s engleskog, M., 1986.; KoffiU., Ivens M., Grigolini P., Molecular and Spectra, trans. s engleskog, M., 1987. prije Krista Mastrjukov.
Kemijska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .
Pogledajte što je "MOLEKULARNA MEHANIKA" u drugim rječnicima:
molekularna mehanika- Molecular Mechanics Molecular mechanics Jedan od pristupa molekularnom modeliranju koji koristi klasičnu mehaniku za opisivanje fizičke osnove modela. Atomi (jezgre s elektronima) predstavljeni su točkastim masama s odgovarajućim... ... Objašnjavajući englesko-ruski rječnik o nanotehnologiji. - M.
Proučava rotacijska i translacijska (translacijska) kretanja molekula, kao i unutarmolekulska kretanja: titranje atoma i atomskih skupina, konformacijska kretanja. restrukturiranje, rotacija pojedinih stupova. fragmenti itd. Karakteristična vremena ovih pokreta... ... Kemijska enciklopedija
Molekularna fizika je grana fizike koja proučava fizikalna svojstva tijela na temelju razmatranja njihove molekularne strukture. Zadaci molekularna fizika rješavaju se metodama fizikalne statistike, termodinamike i fizikalne kinetike, oni... ... Wikipedia
Grana fizike u kojoj se proučava fizika. St. va tel u različitim. agregatna stanja na temelju razmatranja njihovih mikroskopskih. (molekularna) struktura. Problemi M.f. rješavaju se fizikalnim metodama. statistika, termodinamika i fizika. kinetike, one su povezane s proučavanjem... ... Fizička enciklopedija
Mehanika kontinuuma Kontinuirani medij Klasična mehanika Zakon o održanju mase Zakon o održanju količine gibanja ... Wikipedia
Grana fizike koja proučava fizikalna svojstva tijela u različitim agregatnim stanjima na temelju razmatranja njihove mikroskopske (molekularne) strukture. Problemi M. f. rješavaju se metodama fizikalne statistike, termodinamike i... ... Velika sovjetska enciklopedija
Grana fizike koja proučava fizikalna svojstva tijela u različitim agregatnim stanjima na temelju razmatranja njihove molekularne strukture. Od molekularne fizike odvojili su se u samostalne sekcije fizika čvrstog stanja, fizikalna kinetika, fizikalna... enciklopedijski rječnik
- (grč. μηχανική umijeće građenja strojeva) područje fizike koje proučava kretanje materijalnih tijela i međudjelovanje među njima. Gibanje u mehanici je promjena u vremenu relativnog položaja tijela ili njihovih dijelova u prostoru.... ... Wikipedia
Kvantna mehanika Princip nesigurnosti Uvod... Matematička formulacija... Osnova... Wikipedia
knjige
- Mehanika i molekularna fizika u kolegiju opće fizike. Udžbenik opće fizike, Landau L.D.. Knjiga je sažeti uvod u najvažnije temeljne pojmove i modele u mehanici i molekularnoj fizici. Bez sumnje će biti koristan kao uvodni udžbenik za...
Poluempirijske metode
Metoda MNDO (1977.) jedna je od najčešćih poluempirijskih metoda.
Osnovne aproksimacije: djelomično zanemarivanje diferencijalnog preklapanja omogućuje optimizaciju strukture spojeva (valentne veze, kutovi, diedarski kutovi). Vodi računa o usmjerenosti R-orbitale.
Poluempirijske metode nisu univerzalne. Oni daju prilično točne rezultate za klasu ili skupinu spojeva za koje je parametrizacija provedena. Empirijski podaci obično se dobivaju iz spektralnih podataka.
Metoda temeljena na reprezentaciji teorijska mehanika. Metoda promatra molekulu kao određeni skup atoma, koji je kontroliran potencijalnim funkcijama, kao u klasičnoj mehanici.
Ovisnost energije o međuatomskoj udaljenosti r opisuje se Morseovom krivuljom. Energetski minimum odgovara ravnotežnoj udaljenosti r 0 . Analitički izraz Morseove potencijalne krivulje je složen.
Pitanje je pojednostavljeno činjenicom da se u većini slučajeva promjena r 0 događa na malom području. U ovom području Morseove krivulje, Hookeov zakon je dobra aproksimacija krivulje stvarne energije. Hookeov zakon ima oblik:
,
gdje je U potencijalna energija, k je konstanta.
Izračunavanje potencijalne energije ili kontrakcije kemijske veze jednostavno je i ne zahtijeva puno računalnog vremena.
Ako se duljina veze proteže izvan odabranog područja, izrazu potencijalne energije dodaje se kubični član (r-r 0) 3 . Tada potencijalna funkcija ima oblik:
+ k 2 (r-r 0) 3
Potencijal kutne deformacije energije međudjelovanja raste ako kut veze odstupa od ravnotežne vrijednosti q 0. Pokazalo se da je funkcija potencijala također proporcionalna (q 0 -q) 2.
Za velika odstupanja od ravnotežne vrijednosti kuta potrebno je napraviti korekcije proporcionalne kubu kutne razlike.
Sljedeća korekcija odnosi se na promjenu energije kada kutovi torzije odstupaju od ravnotežne vrijednosti.
Kombinacija međudjelovanja povezana s promjenama u duljini kemijskih veza, veznih kutova i torzijskih kutova naziva se polje valentne sile.
U točnijim proračunima potrebno je uzeti u obzir van der Waalsovu interakciju.
Ako molekula sadrži polarne skupine, dolazi do elektrostatske interakcije i dipol-dipol interakcije.
U metodi molekularne mehanike sve razmatrane interakcije prenose se s jedne molekule na drugu, što pojednostavljuje izračune.
Tako se stvara mehanički model molekule. Cilj računalnih programa je pronaći optimalnu strukturu i energiju koja odgovara zadanom modelu.
Ovaj pristup omogućuje proučavanje najsloženijih sustava koji su danas nedostupni kvantnoj mehanici.
Glavna prednost metoda kvantne kemije ostaje određivanje elektroničke strukture.
Termin "molekularna mehanika" trenutno se koristi za definiranje široko korištene metode koja omogućuje točan a priori izračun geometrijske strukture molekula i njihove energije. Ova se metoda pojavila kao prirodni nastavak dobro poznatih ideja o kemijskim vezama između atoma u molekuli io van der Waalsovim silama koje djeluju između valentno nevezanih atoma.
Prema Born-Oppenheimerovoj aproksimaciji, koja se obično koristi u kvantna mehanika, Schrödingerova jednadžba za molekulu može se podijeliti na dva dijela, od kojih svaki opisuje gibanje elektrona odnosno jezgre, a obje vrste gibanja mogu se promatrati neovisno jedna o drugoj. Zapravo, ovo je također dobra aproksimacija za proučavanje molekula, ali se obično koristi u drugačijoj verziji. Ako se proučava elektronska struktura, onda rade ovo: zauzimaju određene položaje jezgri, a zatim ispituju elektronička struktura, smatrajući da su položaji jezgri nepromijenjeni. U molekularnoj mehanici koriste suprotan pristup: proučavaju gibanje jezgri, ali se elektroni uopće ne razmatraju eksplicitno; jednostavno se pretpostavlja da su oni optimalno raspoređeni u prostoru oko jezgri.
Na temelju Born-Oppenheimerove aproksimacije, molekularna mehanika (često se naziva klasičnom, iako je od klasične mehanike posudila samo potencijalne funkcije) može se postaviti na kvantnomehaničku osnovu u odnosu na jezgre atoma, budući da se elektroni ne razmatraju eksplicitno, ali se smatraju samo uzrokom nastanka tog potencijalnog polja , u kojem se nalaze jezgre. Sam potencijal se utvrđuje empirijski. Nadalje, pretpostavlja se da su rezultati proračuna geometrijske strukture i energije, kao i frekvencija vibracija u harmoničkoj aproksimaciji, isti bez obzira na korištenje kvantno mehaničkog ili klasičnog pristupa.
Za implementaciju kvantno-mehaničkog pristupa proučavanju strukture molekula potrebno je napraviti niz pojednostavljenja. U tu svrhu najčešće se koristi samokonzistentna aproksimacija Hartree-Fockovog polja. Točnost proračuna prvih principa za geometrijsku strukturu molekula varira u prilično širokom rasponu (od umjerene do vrlo visoke) ovisno o vrsti korištenih atomskih valnih funkcija. Dakle, ako se izračuni provode s proširenim osnovnim skupom, uključujući ((-orbitale za elemente druge periode i p-orbitale atoma vodika, tada se strukturni i energetski podaci dobivaju s točnošću usporedivom s rezultatima molekularne mehanike , u kojem granica točnosti nije određena metodom izračuna, a razlika u strogom fizička definicija svojstva molekula, na primjer, razlike u duljinama veza. Treba napomenuti da se detaljni kvantno-mehanički proračuni geometrijske strukture molekula mogu izvesti za bilo koju molekulu ili bilo koji fragment bez uključivanja bilo kakvih eksperimentalnih informacija o sustavu koji se proučava.
Što se tiče molekularne mehanike, postoji veliki broj parametara koji se koriste u izračunima, koji za bilo koju danu molekulu moraju biti poznati iz prethodnih studija drugih molekula iste klase. Stoga je opseg molekularne mehanike ograničen u smislu da molekula koja se proučava mora pripadati prethodno proučavanoj klasi spojeva. Za kvantno-mehaničke proračune "od prvih principa" nema takvih ograničenja, što ih čini posebno atraktivnim za proučavanje doista novih tipova molekula.
Energija molekule u osnovnom elektronskom stanju je funkcija njezinih nuklearnih koordinata, koje se mogu prikazati površinom potencijalne energije. U općem slučaju, mogu postojati energetski minimumi na potencijalnoj površini, odvojeni niskim maksimumima.
Kada se razmatraju strukture smještene na potencijalnoj površini, korisno je pridržavati se određene terminologije. Svaka točka povezana s energetskim minimumom odgovara konformeru. Da bi se pomaknula od jednog minimuma do drugog, molekula mora proći kroz sedlo (prolaz) koje ih razdvaja. Na sedlastoj točki ostvaruje se zasjenjena (zatamnjena) konformacija s blago istegnutim vezama i primjetno deformiranim veznim kutovima. Kretanje duž molekularne koordinate koja povezuje različite konformacije odgovara, sa stajališta unutarnjih koordinata, rotaciji oko središnje veze. Energija sustava raste kako se približava sedloj točki, doseže maksimum, a zatim opada kako se približava drugom minimumu.
Složene molekule općenito mogu imati mnogo energetskih minimuma koji se razlikuju po dubini. U prvoj aproksimaciji, takvu molekulu karakterizira struktura koja odgovara najdubljem energetskom minimumu. Sljedeća aproksimacija je opis ravnotežne mješavine molekula smještenih na svim energetskim minimumima u skladu s Boltzmannovom distribucijom. Druga, točnija aproksimacija više ne smatra molekule nepokretnima, smještene na točkama s minimalnom energijom, već uzima u obzir njihovo vibracijsko gibanje duž nekog dijela površine blizu minimalne energije. Konačno, toplinsko gibanje može prenijeti neke molekule kroz sedlaste točke od jednog minimuma do drugog brzinom koja odgovara Gibbsovoj slobodnoj energiji aktivacije.
Ako molekula koja se sastoji od N atoma i opisana ZgU koordinatama x 1U deformira u odnosu na svoju ravnotežnu konfiguraciju s energijom?/ 0 i koordinatama x 0, tada se njegova potencijalna energija može prikazati proširenjem u Taylorov niz:
Potencijalna energija molekule je u potpunosti elektromagnetske prirode i obično se daje kao zbroj pojedinačnih komponenti:
koji odgovaraju sljedeće vrste interakcije: i b- potencijalna energija valentnih veza; S/„ - kutovi veze; S/f - kutovi torzije; i g- stan grupe; i pu- van der Waalsove sile; V e1- elektrostatičke sile; i br- vodikove veze. Ove komponente imaju različite funkcionalne oblike.
Valentne veze održava potencijal 
gdje je r broj veze u molekuli; LG 6 - ukupan broj valentnih veza; K b1- efektivna krutost valentne veze; g 1- duljina veze; g 0 - ravnotežna duljina veze.
Usporedba paraboličkog (i) i realnog (2) potencijali valentne veze
Zamjena stvarnog potencijala koji opisuje valentne interakcije paraboličnim (sl. 5.4) opravdana je činjenicom da su na sobnim temperaturama vibracije valentnih veza male. Istodobno, u nizu problema potrebno je provesti proračune modela na visokim temperaturama, a tada korištenje paraboličkog potencijala ne dovodi do kidanja valentnih veza.
Vezni kutovi su dati potencijalom
Gdje ja- broj kuta veze; N^- ukupan broj veznih kutova; DO,. ja- efektivna elastičnost veznog kuta; a je vrijednost veznog kuta; a 0 je njegova ravnotežna vrijednost.
Energija torzijskih interakcija i potencijala koji odgovaraju ravnim skupinama zapisana je u istom obliku:
gdje je cf broj torzionog kuta; ja- harmonijski broj; K 0; - konstantno; # f g - harmonijski doprinos potencijalu kuta torzije; l f, - višestrukost harmonika. Potencijali?/f i I[ razlikuju po konstantama.
Van der Waalsove interakcije atoma odvojenih s tri ili više valentnih veza opisuju se Lennard-Jonesovim potencijalima:
Potencijalni parametri AiV ovise o tipovima atoma z i y koji sudjeluju u interakciji; g, = |g, - - g y |, gdje su g i g y koordinate atoma koji međusobno djeluju.
Elektrostatske interakcije određene su Coulombovim potencijalom
Gdje, q j- parcijalni naboji na atomima; p je dielektrična konstanta medija.
Vodikove veze se pojavljuju i nestaju tijekom kretanja atoma između onih koji imaju elektrostatske interakcije. Funkcionalni oblik potencijala vodikove veze sličan je potencijalu van der Waalsovih interakcija (slika 5.5), ali s privlačnim silama kraćeg dometa:
Vodikova veza je posebna vrsta veze i nastala je zbog činjenice da je polumjer H + iona red veličine manji od polumjera drugih iona. U formulama (5.39) i (5.41) postoji razlika u doprinosima koji opisuju privlačnost. Ovisnost
Usporedba potencijala za vodikovu vezu i van der Waalsovu interakciju
V g*; u (5.39) odgovara disperzivnoj dipol-dipol interakciji, a količina U'/ g (F u (5.41) uveden je na temelju eksperimentalnih podataka.
Imajte na umu da je sustav potencijala (5.36)-(5.41) vrlo približan način određivanja potencijalne energije. Njegovi nedostaci su što se energija interakcije predstavlja kao zbroj uparenih sferno simetričnih interakcija. Obje su, općenito govoreći, netočne, ali to se za sada mora pretpostaviti zbog nepostojanja drugih ovisnosti.
Metode traženja ravnotežne strukture molekule za koju je istovremeno zadovoljen uvjet da su prve derivacije potencijalne energije jednake nuli. I u svim koordinatama x, (di/dx 1 = 0), mogu se podijeliti u dvije skupine: minimizacija s prvim izvodnicama (linearne metode) i s drugim izvodnicama (kvadratne metode). Jednostavne metode pretraživanje uzima u obzir samo nagib potencijalne plohe (tj. prvu derivaciju), izračunat numerički ili analitički, i više složene metode minimizacije koriste i nagib i zakrivljenost potencijalne površine (tj. prvu i drugu derivaciju).
Variranjem geometrije mijenja se energija različitih konformacija u različitim količinama, što ima posljedice za konformacijske ravnoteže, posebno za deformirane molekule. Najveće promjene energije s promjenom geometrije obično se opažaju za prijelazna stanja u procesu konformacijskih transformacija (interkonverzija). Unutarnje rotacijske barijere, na primjer, često su previsoke, ponekad čak i nekoliko puta, ako se koristi aproksimacija krutog rotatora.
Trebalo bi dati nekoliko napomena u vezi s geometrijskim modelom koji se određuje bilo kojim postupkom minimizacije. Ovaj postupak je iterativna optimizacija geometrije. Dakle, ako postoji više potencijalnih jažica za molekulu, pronađena minimalna energija ovisit će o početnoj aproksimaciji, tj. o potencijalnoj jažici kojoj pripada gruba početna struktura. Ne postoje općenite metode za pronalaženje globalnih energetskih minimuma, a oni minimumi koji se utvrđuju obično su lokalni. Stoga, kao početne aproksimacije, identificiran je niz razumnih mogućih konformacija, kao što su fotelja, kada i upletena kada, ali za velike molekule broj ispitnih struktura može biti prilično velik. Dakle, sustavno proučavanje svih geometrijskih moguće strukture pronađena minimalna konformacija energije može ovisiti o subjektivnom izboru polazne strukture od strane određenog istraživača.
Geometrijska struktura molekule može se odrediti na više načina. Odgovor na pitanje koji je bolji ovisi o tome je li potrebno poznavati geometriju molekule u hipotetskom stanju, kada je potpuno nepomična (to je stanje molekule na dnu potencijalne jame koja se dobije kada se optimizira geometrija korištenjem metoda “iz prvih principa”), ili postoji li interes za pronalaženje vidljivih veličina sličnih onima mjerenim difrakcijskim i spektroskopskim metodama. Razlike u metodama određivanja i odgovarajuće razlike u geometrijskoj strukturi posljedica su vibracijskog gibanja molekula. Sličan problem postoji i za molekularnu energiju, pa je potrebno razumjeti značenje steričkih energija izvedenih iz molekularno-mehaničkih izračuna i njihov odnos s promatranim energetskim karakteristikama.
Molekularna mehanika koristi empirijski izveden sustav jednadžbi za površinu potencijalne energije, čiji je matematički oblik posuđen iz klasične mehanike. Ovaj sustav potencijalnih funkcija, tzv polje sile, sadrži neke varijabilne parametre, čija je numerička vrijednost odabrana na takav način da se postigne najbolji dogovor između izračunatih i eksperimentalnih karakteristika molekule, kao što su geometrijska struktura, konformacijske energije, topline stvaranja itd. Metoda polja sila koristi jednu opću pretpostavku o mogućnosti prijenosa odgovarajućih parametara i konstanti sila karakterističnih za jednu molekulu na druge molekule. Drugim riječima, numeričke vrijednosti parametara određenih za neke jednostavne molekule zatim se koriste kao fiksne vrijednosti za preostale povezane spojeve.
Jednostavna polja sile molekularne mehanike istovremeno uključuju rastezanje veze, deformaciju kuta veze i torzije i van der Waalsove interakcije:
Zbrajanje obuhvaća kutove veze i torzijske (diedarske) kutove, kao i sve interakcije između valentno nevezanih atoma, osim interakcija atoma vezanih na isti zajednički atom.
Složenija polja sile mogu uključivati, osim veza navedenih u jednadžbi (5.42), i križne članove, uzeti u obzir elektrostatske interakcije, itd. Za svaki od ovih slučajeva postoji prva aproksimacija, au mnogim slučajevima više aproksimacije su bile razvijena. Zbroj svih ovih članova naziva se sterička energija molekule.
Budući da postoji bliska veza između strukture molekule i njezine energije, molekularna mehanika ih uvijek razmatra zajedno. Doista, da bi se dobila struktura, potrebno je proučiti energiju sustava i pronaći minimum ove funkcije. Čak i ako se izračunaju samo strukture molekula i njihove relativne energije, tj. konformacije i konformacijske energije, može se smatrati da su dobivene kemijski važne informacije.
Vibracijsko gibanje dvoatomne molekule ili bilo kojeg para atoma povezanih zajedno često se opisuje pomoću Morseove funkcije. Njegov oblik nalikuje paraboli blizu minimuma, gdje je zadovoljen Hookeov zakon, ali na malim udaljenostima energija raste brže, a na velikim udaljenostima - sporije. Slijedi da će se s porastom temperature, kada se pobiju pobuđene vibracijske razine, duljine veza povećati.
Treba napomenuti da definicija "duljine veze" ima različita tumačenja. Konkretno, međunuklearne udaljenosti dobivaju se iz mjerenja difrakcije elektrona, obično označenih kao g a. Oznaka g e koristi se za međunuklearnu udaljenost u krutom modelu, kada je svaki od atoma u molekuli na dnu svoje potencijalne jame. Ta se vrijednost nalazi izravno iz kvantno-mehaničkih proračuna "iz prvih principa", ali tu je udaljenost teško odrediti eksperimentalno.
Molekularna mehanika također se često naziva računalna metoda koja koristi polje sila. POLJA sila, koja su izvorno razvili spektroskopisti u fizički strožem obliku, zatim su se počela koristiti u molekularnoj mehanici. Prvi takav primjer bilo je središnje polje sila, u kojem se pojavljuju samo međunuklearne udaljenosti prisutne u molekuli. Križni članovi koji odgovaraju istovremenoj promjeni dviju međunuklearnih udaljenosti obično se zanemaruju, pa se dobije dijagonalno polje sila. Fizikalno, to odgovara modelu u kojem harmonijske sile djeluju između svih mogućih parova atoma, neovisno o tome jesu li povezani kemijskom vezom ili ne. Međutim, ovaj pristup, koji ima smisla za ionske kristale, a ne za molekule organski spojevi, nije našao široku upotrebu.
Još jedna jednostavna opcija polja sile koja najbolji način odgovara prihvaćenim idejama o prirodi sila koje djeluju u molekuli, tzv valentno polje sila. Određen je unutarnjim koordinatama, koje su obično sve duljine veze i skup neovisnih veznih i torzijskih (diedarskih ili azimutalnih) kutova. To znači da obnavljajuće sile djeluju duž i poprijeko kovalentnih veza, pokušavajući vratiti ravnotežne duljine veze r, kutove veze A i torzijski kutovi usp. S ovim izborom koordinata, najjednostavnija aproksimacija, iako vrlo gruba, je zanemarivanje svih nedijagonalnih konstanti sile. Rezultat je polje sile koje se sastoji od harmonijskih potencijala prema Hookeovom zakonu:
gdje su / funkcije koje opisuju komponente polja sila.
Prema osnovnom modelu koji se koristi u molekularnoj mehanici, atomi u molekuli su, takoreći, povezani zasebnim neovisnim oprugama koje zadržavaju "prirodne" vrijednosti duljina veze i kutova veze. Tada se, kao u slučaju dijagonalnog polja sile, mogu koristiti (prema Hookeovom zakonu) harmoničke potencijalne funkcije predstavljene jednadžbom (5.44) za rastezanje veze i (5.45) za deformacije kuta veze: 
Svako polje sile molekularne mehanike sadrži ove funkcije. Za velike deformacije se može očekivati odstupanje od harmonijske aproksimacije, u kojem slučaju je Morseova funkcija primjer općenitijeg potencijala. Međutim, Morseova funkcija se obično ne koristi u molekularnoj mehanici zbog pretjerane potrošnje računalnog vremena. Stoga se mogu preporučiti jednostavnija sredstva koja ipak daju rezultate iste kvalitete. Teoretski, najatraktivnija tehnika je prekinuti Taylorov niz predstavljen jednadžbom (5.34) nakon člana koji slijedi kvadratne odnose za istezanje veze i deformacije kuta veze. Potencijalna funkcija s kubičnim članom kao u jednadžbi.
ima prihvatljiva svojstva u određenom rasponu i dobro je primjenjiv na abnormalno duge veze.
Kako bi objasnili nevezane interakcije, vibracijska spektroskopija i molekularna mehanika obično koriste potencijalne funkcije koje se međusobno jako razlikuju. Molekularna mehanika dopušta mogućnost prijenosa konstanti sila na sustave s jakim nevezanim međudjelovanjima. Ovaj se postupak temelji na pretpostavci jednakosti intra- i intermolekularnih nevalentnih interakcija, stoga se koriste potencijalne funkcije izvorno izvedene za atome plemenitih plinova i obično poznate kao van der Waalsove interakcije. Van der Waalsov model stvarnog plina smatra atome neprobojnim "tvrdim kuglama". Međutim, potencijali nevezane interakcije o kojima se govori u nastavku odgovaraju potencijalima "meke sfere", čime se poboljšava molekularna mehanika u odnosu na aproksimaciju "tvrde sfere".
Kao što je poznato, opći oblik bilo koje van der Waalsove potencijalne funkcije sastoji se od dvije komponente: odbojne sile na maloj udaljenosti i privlačne sile na velikoj udaljenosti, koje asimptotski teže nuli na vrlo velikim udaljenostima. Glavne karakteristike takve funkcije (vidi sl. 5.4) su:
- ? udaljenost na kojoj je energija minimalna, što je povezano s van der Waalsovim radijusom;
- ? dubina potencijalne jame, koja je posljedica polarizabilnosti;
- ? strmina lijeve strane krivulje koja odgovara odbijanju, što je povezano s krutošću potencijala.
Kao što je već navedeno, atomi plemenitih plinova i nepolarne molekule sa zatvorenim elektronskim ljuskama međusobno djeluju na velikim udaljenostima koristeći inducirane električne momente - disperzijske sile. Teorija poremećaja drugog reda daje potencijal koji odgovara ovoj privlačnosti i opisan je jednadžbom
Prvi član, koji predstavlja energiju interakcije između trenutnog i induciranog dipola, dominira veličinom na velikim udaljenostima, pa se privlačna energija obično opisuje samo ovim jednim članom (r -6). Koeficijent c 6 odabran je tako da uzme u obzir zanemarivanje viših članova. Ako molekula ima trajni naboj ili dipolni moment, onda su članovi interakcije koji odgovaraju trajnim momentima definitivno veći od onih koji odgovaraju induciranim momentima.
U klasičnoj elektrostatičkoj teoriji, energija interakcije između difuzno nabijenih oblaka izračunava se širenjem u drugu seriju koja sadrži interakcije naboj-naboj, naboj-dipol, dipol-dipol i višečlane interakcije.
Coulombova interakcija opisana jednadžbom
je dominantan tip interakcije između iona. Za nenabijene polarne molekule, energija dipol-dipol interakcije je glavni član, koji se, prema klasičnoj elektrostatici, može izračunati pomoću takozvane Jeansove formule:
Elektrostatska dipol-dipol interakcija
gdje?) je efektivna dielektrična konstanta;
x- kut između dva dipola p, i p y -; a i ay su kutovi koje tvore dipoli s vektorom koji ih povezuje, kao što je prikazano na sl. 5.6.
Učinjeni su mnogi pokušaji konstruiranja polja sila molekularne mehanike samo na temelju potencijala istezanja veze, kutnih deformacija i van der Waalsovih interakcija, mijenjajući parametre i vrstu potencijalnih funkcija. Međutim, pokazalo se da je nemoguće dobiti čak i približno točnu vrijednost energetske razlike između raspoređenih (inhibiranih) i osjenčanih konformacija u nekim molekulama pomoću van der Waalsovih parametara uzetih iz raspršenja molekularnih zraka ili iz rezultata istraživanja kristalno pakiranje. Ako su ovi parametri odabrani za reprodukciju barijere unutarnje rotacije, tada su dali neprihvatljive rezultate pri izračunu drugih svojstava.
Predložena su potpuno drugačija rješenja, ali najplodonosnija ideja bila je uvesti, u okviru molekularne mehanike, na temelju van der Waalsovih interakcija, korektivnu funkciju za opisivanje unutarnje rotacije molekule u odnosu na jednostavne veze - torzijski potencijal u obliku sljedeće jednadžbe:
Naravno, jednadžba (5.50) je samo prva aproksimacija za opisivanje torzijske energije, koja djeluje kao korektivni član u polju sile. U ovoj kosinusnoj funkciji, minimumi odgovaraju raspoređenim konformacijama, a maksimumi zasjenjenim konformacijama. Vjeruje se da torzijska energija nastaje zbog odbijanja između veza, što van der Waalsove interakcije ne uzimaju u obzir. Alternativno, ali ne sasvim zadovoljavajuće objašnjenje je ideja o torzijskoj energiji kao korekciji za anizotropiju van der Waalsovih odbojnih sila, koja je izraženija pri malim nego pri velikim kutovima u odnosu na kemijsku vezu. Kao rezultat brojnih kvantnokemijskih radova, predložena su druga objašnjenja.
Toplina stvaranja temeljna je energetska karakteristika molekule. Eksperimentalna istraživanja toplina stvaranja, zajedno s pokušajima predviđanja njihovih vrijednosti, dala su značajan doprinos teoriji strukturne kemije. U molekularnoj mehanici se smatra da se toplina stvaranja sastoji od sljedećih komponenti: stvaranje kemijskih veza; učinci stresa predstavljeni steričkim energijama; statističko-termodinamički faktor zbog naseljenosti vibracijskih razina; miješanje konformera i drugi razlozi.
Pomoću statističke termodinamike moguće je izračunati toplinski prosječnu entalpiju jednog konformera određene molekule, računajući je od dna potencijalne jame. Ako postoji nekoliko konformera, tada se entalpija smjese (/T cm) nalazi iz molskih udjela (./V,) i topline (N:) postojeće konformere prema jednadžbi
Molni udjeli dobivaju se iz Boltzmannove distribucije
Gdje g i - statistička težina konformer r, tj. broj identičnih konformacija; A C* je Gibbsova slobodna energija bez entropijskih učinaka zbog prisutnosti identičnih konformacija.
Da bi se odredila toplina stvaranja danog spoja, što je uobičajena karakteristika za usporedbe, potrebno je znati apsolutnu energiju koja odgovara dnu potencijalne jame. U principu, može se pronaći zbrajanjem energija vezanja (BE) i steričke energije (SE) molekule, izračunatih korištenjem polja sila. Energije veze određuju se empirijski reproduciranjem poznatih toplina stvaranja jednostavnih spojeva.
Od svih termodinamičkih funkcija, ne može se pronaći samo entalpija pomoću molekularne mehanike. Poznavajući geometrijsku strukturu, atomske mase i frekvencije vibracija, metodom statističke termodinamike može se izračunati entropija, Gibbsova energija i konstanta ravnoteže. Za izračun entropije potrebno je standardnim metodama statističke termodinamike izračunati ukupnu energiju za sljedeće vrste gibanja: translacijsko (ovisno o masama atoma), rotacijsko (ovisno o momentima tromosti određenim geometrijom molekule ) i vibracijski (ovisno o frekvencijama vibracija).
Topline stvaranja vrlo su korisne u usporedbi relativnih energija izomera. Međutim, kada se uspoređuju spojevi koji nisu izomeri, vrijednosti steričke energije i topline stvaranja nisu korisne. Stoga, za kvantitativne usporedbe u takvim slučajevima, karakteristika tzv energija napetosti.
Kvantitativne teorije naprezanja temelje se na primjeni dijagrama energije veze. Osnovna ideja je da postoje neke jednostavne molekule kojima nedostaje napetost. Velike molekule su bez naprezanja samo ako se njihova toplina stvaranja može predstaviti kao zbroj energija veze i drugih pokazatelja izračunatih iz "nenapetih" malih molekula. Ako je stvarna toplina stvaranja veća od one predviđene na temelju izračuna ovih "nenapregnutih" sustava, tada se takva molekula smatra napregnutom. Stoga je pomoću molekularne mehanike moguće izračunati energiju naprezanja, jer se odgovarajuće energije deformacija koje se javljaju u molekulama izračunavaju pomoću postupka minimizacije energije.
U nekim je slučajevima zgodno uvesti novu veličinu, tzv. intrinzično naprezanje, koje je preliminarne prirode u procesu određivanja ukupne energije naprezanja. Intrinzični napon jednak je zbroju indeksa veze i topline stvaranja najstabilnijeg konformera, koji se izračunavaju pod sljedeće dvije pretpostavke: 1) spoj postoji kao jedan konformer i 2) molekula ne sadrži otvorene -lanac C-C veze, što zahtijeva uvođenje posebnih korekcija torzije. Dakle, ukupni napon je zbroj vlastitog napona i dvije dodatne korekcije. Vlastita napetost je od interesa za neke svrhe, a totalna napetost za druge. Odvojenim definiranjem ova dva koncepta, sve dostupne informacije mogu se razdvojiti, što olakšava analizu složenih sustava.
Jedna od ideja usko povezana s konceptom napetosti odnosi se na objašnjenje i predviđanje molekularne stabilnosti, ali često stabilnost ne slijedi izravno iz napetosti. Jako napete molekule ponekad su vrlo stabilne zbog visokih aktivacijskih energija za one reakcije koje dovode do manje napetih spojeva.
Molekularna mehanika izvorno je bila namijenjena izračunavanju geometrijske strukture i energetsko stanje izolirane molekule, tj. molekule u plinovitoj fazi. Međutim, nije iznenađujuće da su već u ranoj fazi razvoja metode, koja uzima u obzir važnost nevalentnih interakcija, učinjeni pokušaji da se ti izračuni primijene na određivanje kristalnog pakiranja i strukture čvrste tvari. Predloženo je da se iste potencijalne funkcije i njihovi parametri također primjenjuju na intra- i intermolekularne nevalentne interakcije.
Područje primjene proračuna vezanih uz strukturu kristala iznimno je široko i sada je u fazi aktivnog razvoja. Proteže se od proučavanja utjecaja pakiranja kristala na strukturu molekula do određivanja termodinamičkih i dinamičkih svojstava kristala. Za samu metodu molekularne mehanike, ovi izračuni kristalnih pakiranja od posebne su važnosti u određivanju parametara nevezanih interakcija.
Optimizacija geometrije u kristalu može se postići na tri različita načina.
Prvi je očuvanje parametara jedinične ćelije, na primjer postavljanjem molekula na eksperimentalno pronađena mjesta i izvođenjem optimizacije samo unutar molekule. Takvi proračuni imaju za cilj razjasniti utjecaj kristalnih sila na strukturu molekula.
U drugoj metodi, intramolekularne koordinate ostaju nepromijenjene, a šest parametara jedinične ćelije se mijenja (tri strane i tri kuta). Međutim, takvi izračuni pakiranja kristala sadrže značajnu nesigurnost zbog činjenice da se molekule smatraju krutim entitetima.
Treća i najmoćnija metoda je istovremeno optimizirati unutarmolekularne i međumolekularne koordinate.
Molekularne strukture dobivene mjerenjem plina mikrovalnom spektroskopijom ili difrakcijom elektrona obično se vrlo dobro slažu s onim što je pronađeno za kristale. Odstupanja koja u tom slučaju nastaju, kao i pri usporedbi strukture molekula u kristalima s proračunskim i teorijskim rezultatima kvantne kemije i molekularne mehanike, najčešće se objašnjavaju učincima pakiranja kristala. U nekim slučajevima moguća je izravna eksperimentalna provjera učinka pakiranja ako postoji više od jedne neovisne molekule u jediničnoj ćeliji ili ako molekula tvori dvije različite vrste kristali (polimorfizam). Tada su razlike u strukturama takvih molekula povezane s utjecajem sila pakiranja.
Teoretsko razmatranje započinje osnovnom postavkom: molekula u kristalu mora dobiti takvu strukturu da ima minimalnu energiju u polju sila okolnih susjeda. Da bi se to postiglo, određeni položaji molekula s približno ispravnom geometrijom određeni su u kristalu, a energija je minimizirana ovisno o intramolekularnim koordinatama.
Dimenzije jedinične ćelije kristala određene su međumolekularnim nevalentnim interakcijama. Stoga bi potencijalne funkcije molekularne mehanike trebale biti prikladne za izračun veličine jedinične ćelije. Iz tog su razloga svojstva kristala važni eksperimentalni kriteriji u određivanju potencijalnih funkcija.
Van der Waalsove interakcije između dviju molekula u kristalu relativno su male u usporedbi s mnogim sličnim intramolekularnim interakcijama koje se susreću u molekularnoj mehanici. Kako se molekule udaljavaju jedna od druge, te se male interakcije smanjuju proporcionalno 1/g 6. To dovodi do ideje da se kristal pri proučavanju može predstaviti kao skupina blokova koji sadrže samo nekoliko najbližih susjeda.
MOLEKULARNA MEHANIKA(metoda atomskih potencijala), izračunati empirijski. metoda za određivanje geom. karakteristike i energija molekula. Na temelju pretpostavke da energija E molekule može. predstavljen zbrojem depozita, koji mogu biti odnose se na duljine veze r, vezne kutove a i diedarske (torzijske) kutove t (odgovarajuće komponente energije označene su E st, E osovina i E torus). Osim toga, u općem izrazu za energiju uvijek postoji izraz E vdv, koji odražava van der Waalsovu interakciju. valentno nevezanih atoma, i E cool član, koji uzima u obzir elektrostat. interakcija atoma i određivanje prisutnosti efektivnih atomskih naboja. Dakle, ukupna energija molekule predstavljena je zbrojem:
Za izračunavanje prva dva člana najčešće se koristi zakon poznat iz Hookeove mehanike (otuda i naziv metode):
Analitičar. izraz za energetski E torus, na primjer. za molekulu C 2 H 6 ima oblik:
gdje je V 3 - potencijal. unutarnja barijera rotacija. Energije E vdv i E cool izračunavaju se korištenjem Lennard-Jonesovih ili Buckinghamovih formula za potencijale modela (vidi Međumolekulske interakcije, Nevalentne interakcije). Parametri k r, k a, r 0, a 0, itd. u svim korištenim jednadžbama odabrani su tako da zadovolje eksperiment. strukturne i termokemijske. podaci za najjednostavnije molekule odabrane kao standardi (za ugljikovodike, standardne molekule su CH 4, C 2 H 6 i neke druge). Dobiveni skup parametara zatim se koristi za izračunavanje karakteristika molekula određene klase spojeva. (na primjer, zasićeni ugljikovodici, alkoholi itd.), kao i za proučavanje neproučenih tvari. Proračun metodom molekularne mehanike sastoji se od minimiziranja svake energije. naslaga, što daje optimalnu. vrijednosti r, a i t i energije E molekule kao cjeline. Specijalista. Računalni programi zahtijevaju puno manje računalnog vremena nego kvantno kemijski. proračuna, a točnost predviđanja usporediva je s pogreškom strukturnih i termokemijskih. mjerenja.
Metoda molekularne mehanike omogućuje dobivanje informacija za potpuni opis geometrije razgradnje. konformatori u glavnom stanju i na sjedištima na površini potencijala. energije (PPE), kao i geom. strukture u kristalu. Također se određuju toplina nastanka, energija napona, energija pojedinih konformera i visine barijera za konformacije. transformacije, frekvencija titranja, električna distribucija. naboj, dipolni momenti, kemijski. pomaci u NMR spektrima, kemijske brzine. r-cije itd. Raspon primjene molekularne mehanike je velik: od jednostavnih molekula do polisaharida i proteina. U kombinaciji s drugim metodama, posebice plinom
