Pirika logo
JAVA,HTML5と化学のサイト

Pirika トップ・ページ

Pirikaで化学
 物性化学
 高分子化学
 化学工学
 分子軌道
 情報化学

 その他の化学
 アカデミア
 MOOC講義資料
 プログラミング

ハンセン溶解度パラメータ(HSP):
 HSP基礎
 HSP応用
 ポリマー
 バイオ・化粧品
 環境
 物性推算
 分析
 化粧品の処方設計
 その他
 自分でやってみよう

雑記帳

Ad Space for you

 

Ad Space for you

 

 

 

Last Update

25-May-2017

その他の化学:分子の電荷計算(電荷平衡法):

2011.6.10

非常勤講師:山本博志 講義補助資料

 

電荷平衡法(Charge(Q) Equilibration(Eq) : QEQ)はカルフォニア工科大学のGoddard教授らにより1990年前後に提唱された分子中の原子の上の電荷を簡便に計算する方法だ。通常は分子は3次元で扱う。簡単な説明はこちらを参照して欲しい。3次元で扱う場合には結合が無くても、誘起される電荷を取り込んで計算できるので、より正しいのだろうが、3次元の構造を組み立てるのはめんど臭い。そこで、電荷の移動は結合部分のみという前提で電荷平衡法のプログラムを改造してみた。

繰り返しになるが、ほとんどの学生はWindowsのPCでアクセスしていると思う。Windowsの場合このシミュレータが動作するブラウザーはChrome、Safari、FireFox4.0だ。IE8以下はHTML5をサポートしていない。IE9はHTML5のサポートが完全でないので動作しない。Macの場合にはSafariを推奨する。iPadのMobile Safariでも動作する。対応するブラウザーを使っている場合にはリンクが下に表示される。リンクをクリックすると別画面が開く。こちらの画面で説明を読みながら操作してみて欲しい。

 

QEQ-2Dを立ち上げたら、まず最初に最初の授業で伝えるパスコードを入力する。(パスコードがないと使える原子はH, C, N, Oだけになる。)

分子の組み立て方についてはこちらを参照して欲しい。他のPirikaの物性推算と異なり、水素はきちんとつけなくては駄目だ。分子を描いて計算ボタンを押せば瞬時に結果が得られる。

複雑な分子を描くと一部電荷の表示が見難くなるかもしれない。その時はMoveを選択して、原子の上でマウスを押して、グリグリとひきずってやる。

マウスを離した所に原子が移動する。

こうした計算が瞬時に、遷移金属まで含めた周期律表103番原子、Lrまで、できるのが電荷平衡法の特徴だ。

Total Chargeを-1.0と指定すれば酢酸イオンも計算できる。

化学工学の学生には必要ないと思うので、X原子は入力できなくなっているが、ナトリウム塩なども計算できる。分子を描くだけでこうした情報が得られるので、非常に有用だろう。

自分はこれまでに、原子団寄与法を使った物性推算式を色々開発してきた。この方法の問題点は、原子団に、出現頻度によって統計的にひとつの値を割り振ることだと思う。例えばエチル基はブタンとかから作られる。こうしたものからパラメータを作るとエチル基は非常に非極性になる。

CF3CF2も分子の表面はフッ素に覆われていて、その電荷は皆同じなので、非極性の官能基になる。

ところが、この二つの官能基が合わさると、非極性とは言えない性質が現れる。この化合物のQEQで電荷を計算してみると明らかだろう。これがこのように簡単に計算できると、物性推算の補正項として非常に有用だ。

その他の化学のトップページへ

 

メールの書き方講座