Математическая химия

Поделись знанием:
Это текущая версия страницы, сохранённая 92.38.129.52 (обсуждение) в 07:16, 27 октября 2015. Вы просматриваете постоянную ссылку на эту версию.

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск
Эту страницу предлагается объединить с Компьютерная химия.
Пояснение причин и обсуждение — на странице Википедия:К объединению/16 ноября 2012.
Не удаляйте шаблон до подведения итога обсуждения.
Дата начала обсуждения — 16 ноября 2012.
Необходимо перенести содержимое этой статьи в статью Компьютерная химия и заменить эту статью на перенаправление.
Вы можете помочь проекту, объединив статьи.
В случае необходимости обсуждения целесообразности объединения, замените этот шаблон на шаблон {{К объединению}} и добавьте соответствующую запись на странице Википедия:К объединению. Пожалуйста, также проверьте историю правок.

Математическая химия — раздел теоретической химии, область исследований, посвящённая новым применениям математики к химическим задачам[1]. Основная область интересов — это математическое моделирование гипотетически возможных физико-химических и химических явлений и процессов, а также их зависимость от свойств атомов и структуры молекул. Математическая химия допускает построение моделей без привлечения квантовой механики. Критерием истины в математической химии являются математическое доказательство, вычислительный эксперимент и сравнение результатов с экспериментальными данными[2]. Важнейшую роль в математической химии играет математическое моделирование с использованием компьютеров. В связи с этим математическую химию, в узком смысле, иногда называют компьютерной химией ([en.wikipedia.org/wiki/Computer_chemistry Computer chemistry]), которую не следует путать с вычислительной химией ([en.wikipedia.org/wiki/Computational_chemistry Computational chemistry]).

В математической химии разрабатывают новые приложения математических методов в химии. Новизна обычно выражается одним из двух способов:

  • развитие новой химической теории;
  • развитие новых математических подходов, которые позволяют проникнуть в суть или решить проблемы химии.

При этом используемые математические средства чрезвычайно разнообразны[3]. В отличие от чисто математических наук, в математической химии исследуются химические задачи и проблемы методами современной математики.

Одной из самых известных моделей математической химии является молекулярный граф. Квантово-механическое обоснование этой модели дано сравнительно недавно в теории Р. Бейдера[4]. Составляющими элементами языка этой теории являются различные математические, в том числе топологические, характеристики электронной плотности, которая может быть доступна экспериментальному измерению. При этом химические реакции и структурные изменения в молекулах могут описываться на языке теории катастроф и бифуркаций.

Другие знаменитые модели — это закон действующих масс, созданный математиком К. Гульдбергом и химиком-экспериментатором П. Вааге, граф механизма химических превращений и дифференциальные уравнения химической кинетики. Один из создателей «химической динамики» Вант-Гофф писал о себе: «Двойное стремление: к математике, с одной стороны, и к химии — с другой, проявилось во всех моих научных устремлениях»[3].

История

Первая попытка по математизации химии была сделана М. В. Ломоносовым. Его рукопись Elementa Chimiae Mathematicae («Элементы математической химии», на латыни), была найдена после смерти среди его бумаг. Книга была ориентировочно написана в сентябре 1741 года.[5] Видимо, Ломоносов, вдохновленный работой Principia И. Ньютона, намеревался написать подобный химический трактат, в котором он хотел изложить все существующее на тот момент химическое знание в аксиоматической манере.

В 19 веке понятие «математическая химия» использовал Дюбуа-Реймон[6].

Первым математиком, который заинтересовался комбинаторными аспектами химии, считается Артур Кэли (1821—1895). Он опубликовал в 1875 году работу в Berichte der deutschen Chemischen Gesellschaft[7], тогда ведущем химическом журнале, по перечислению алкановых изомеров. Эта работа фактически является первой работой по применению теории графов в химии.

В 1894 была издана книга, названная «Принципы Математической Химии»[8]: [www.archive.org/stream/principlesofmath00helmrich Helm G. «The Principles of Mathematical Chemistry: The Energetics of Chemical Phenomena» (1897)].

В современной химии термин «математическая химия» был введен в 1970-х годах. Первыми периодическими изданиями, специализирующимися в этой области, являются журнал [www.pmf.kg.ac.yu/match/ «MATCH Communications in Mathematical and in Computer Chemistry»], впервые изданный в 1975, и журнал [www.springerlink.com/content/101749/ «Journal of Mathematical Chemistry»], первое издание которого относится к 1987 году.

Более подробно с историей математической химии можно познакомиться по статье [public.carnet.hr/ccacaa/CCA-PDF/cca2002/v75-n2/CCA_75_2002_329_356_TRINAJS.pdf Trinajstić N., Gutman I. Mathematical Chemistry, Croatica Chemica Acta. Vol.75 (2002) pp.329-356.]

Методы математической химии

Примечания

  1. ↑ «Mathematical chemistry concerns itself primarly with the novel application of mathematical methods in the chemical realm. The novelty is commonly expressed in one of thwo ways, viz. (i) the development of new chemical theory, and (ii) the development of new mathematical approaches which enable us to gain insights into or to solve problems of chemical interest.» Rouvray D. H., [www.springerlink.com/content/k26n98w6024j5335/fulltext.pdf?page=1 Editorial Foreword], Journal of Mathematical Chemistry, Volume 1, Number 1, March, 1987.
  2. ↑ О. Линдеманн «Математические модели в химии» Пер. с нем.: Химия, 1999
  3. ↑ 1 2 Горбань А. Н., Яблонский Г. С., [thermotree.narod.ru/ Математик — химик: взаимодействие и конфликты], Химия и жизнь, 1987, № 12, 23-27.
  4. ↑ Ричард Бейдер. Атомы в молекулах. Квантовая теория. — М.: Мир, 2001. — 532 с. — ISBN 5-03-003363-7.
  5. ↑ М. В. Ломоносов, Полное собрание сочинений. В 10 томах. Москва-Ленинград, Изд-во АН СССР, 1950—1959. Том. 1.
  6. ↑ Митташ А., Тейс Э., От Деви и Деберейнера до Дикона. 50 лет в области развития гетерогенного катализа. — Харьков, Гос. научн.-техн. изд-во Украины, 1934. — 232 с. (с. 133)
  7. ↑ A. Cayley, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 8 (1875) 1056—1059.
  8. ↑ [books.google.com/books?hl=en&id=cyUuAAAAYAAJ&dq=helm+mathematical+chemistry&printsec=frontcover&source=web&ots=_0vgt-Wots&sig=w4EkV9aqaFd2jb6dXOOs3XObc9o&sa=X&oi=book_result&resnum=1&ct=result#PPP9,M1 Helm, Georg. The Principles of Mathematical Chemistry: The Energetics of Chemical Phenomena. translated by J. Livingston R. Morgan. New York: John Wiley & Sons, 1897.]
  9. ↑ 1 2 King R. B., Rouvray D. H. (Eds.), Graph Theory and Topology in Chemistry. Elsevier, Amsterdam, 1987.
  10. ↑ Roouvray D. H. Graph theory in chemistry. R. I. C. Reviews. Vol.2. N.2. (1971) p.173.
  11. ↑ Применение теории графов в химии. Под ред. Зефирова Н. С., Кучанова С. И. Новосибирск: Наука, 1988.
  12. ↑ Яцимирский К. Б. Применение теории графов в химии. Киев: Наукова думка, 1973. 61с.
  13. ↑ Соколов В. И. Введение в теоретическую стереохимию. М.: Наука, 1979. 243с.
  14. ↑ Babaev E. «Intuitive Chemical Topology Concepts» in «Chemical Topology: Introduction and Fundamentals.» Eds. Bonchev D., Rouvray R., 1999, Gordon and Breach, pp.167-264. www.chem.msu.ru/eng/misc/babaev/match/top/top00.htm www.chem.msu.ru/eng/misc/babaev/match/top/top01.htm
  15. ↑ Sumners D. W. Knots, Macromolecules and Chemical Dynamics. in: King R. B., Rouvray D. H. (Eds.), Graph Theory and Topology in Chemistry. Elsevier, Amsterdam, 1987. pp.3-22.
  16. ↑ Klin M., Recker Ch., Recker G., Tinhofer G. Algebraic Combinatorics in Mathematical Chemistry www-lit.ma.tum.de/veroeff/html/950.05003.html - 15-06-2001
  17. ↑ [files.rushim.ru/books/obzor/combinatorial-chemistry-and-technology.djvu Miertus S., Fassina G. (Eds.) Combinatorial Chemistry and Technology. 1999.] См. также Комбинаторная химия
  18. ↑ [www.odessamore.com/physics-of-molecules/library/books/stepanov.djvu Степанов Н. Ф. Квантовая механика и квантовая химия. М.: Мир, 2001. 519с. ISBN 5-03-003414-5 (Глава IV)]
  19. ↑ Avnir D. (Ed.), The Fractal Approach to Heterogeneous Chemistry: Surfaces, Colloids, Polymers. Wiley, Chichester, 1989.
  20. ↑ M. Schara and Te`ak (Eds.), Non-Equilibrium States in Molecular Aggregation and Fractals in Chemistry, Croat. Chem. Acta Vol.65. (1992) pp.215-488.
  21. ↑ Новиков В. У., Козлов Г. В. Фрактальный анализ макромолекул. Успехи Химия. 2000 (69), Вып.4. стр.378-399.
  22. ↑ Кольцова Э. М., Третьяков Ю. Д., Гордеев Л. С., Вертегел А. А. Нелинейная динамика и термодинамика необратимых процессов. М.: Химия, 2001. 408с.
  23. ↑ Кольцова Э. М., Гордеев Л. С. Методы синергетики в химии и химической технологии М.: Химия, 1999. 256с.
  24. ↑ [www.math.le.ac.uk/people/ag153/homepage/GorbanRadulescuAdvChemEng2008.pdf Gorban A. N., Radulescu O. Dynamic and Static Limitation in Multiscale Reaction Networks, Revisited, Advances in Chemical Engineering Vol.34 (2008) pp.103-173.]
  25. ↑ [gorbankarlin.narod.ru/GorbanKarlinBook.htm Gorban A. N., Karlin I. V. Invariant Manifolds for Physical and Chemical Kinetics. Lect. Notes Phys. Vol.660. Springer, Berlin — Heidelberg, 2005.]
  26. ↑ Бейдер Р. Атомы в молекулах. Квантовая теория. М.: Мир, 2001. 532c. ISBN 5-03-003363-7 (Главы 3-4.)
  27. ↑ [books.google.ru/books?id=y38l7lXqzisC&dq=Algebraic+Methods+in+Quantum+Chemistry+and+Physics&printsec=frontcover&source=bl&ots=I90zGW7fp7&sig=oPbTJM2u6zBv1TFWAJiFrIMiRv0&hl=ru&ei=U_a5SbHwNsTN-Ab1uuC4BA&sa=X&oi=book_result&resnum=3&ct=result Fernandez F. M., Castro E. A. Algebraic Methods in Quantum Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC Press, 1996.]
  28. ↑ Грибов Л. А., Баранов В. И. Теория и методы расчета молекулярных процессов: спектры, химические превращения и молекулярная логика. М.: КомКнига, 2006. 480с. (Глава 11. «Элементы молекулярной логики» стр.439-472.)
  29. ↑ Искусственный интеллект: применение в химии. под ред. Пирса Т., Хони Б. М.: Мир, 1988. 430с. ISBN 5-03-001213-3

Литература

  • [files.rushim.ru/books/obzor/himicheskie-prilozhenia-grafov.djvu Химические приложения топологии и теории графов. под ред. Р. Кинга]. — М.: Мир, 1987. — 560 с.
  • Дмитриев И. С. Молекулы без химических связей. Очерки о химической топологии. — Ленинград: Химия, 1980. — 160 с.
  • [www.rcd.ru/details/1432 Деза М., Сикирич М. Д. Геометрия химических графов: полициклы и биполициклы. ИКИ, 2012. 384 с.]

Литература на английском языке

  • [books.google.ru/books?id=wBUW9Dr8V_MC&dq=Mathematical+Chemistry&printsec=frontcover&source=bl&ots=dptKPEbpC8&sig=f0fzyZDjwAJNn_XAaT5BexC-aPc&hl=ru&ei=TZi4SYqcGMzD_gbO76mfBg&sa=X&oi=book_result&resnum=6&ct=result Discrete Mathematical Chemistry. (Hansen P., Fowler P. W., Zheng M. (Eds.)) AMS Bookstore, 2000. 392 pages. ISBN 0-8218-0987-3, 9780821809877]
  • [www.pmf.kg.ac.yu/match/mcm3.htm Janezic D., Milicevic A., Nikolic S., Trinajstic N., Graph-Theoretical Matrices in Chemistry 2007. 205 pages. ISBN 86-81829-72-6]
  • Gutman I., Polansky O. E. Mathematical Concepts in Organic Chemistry. Springer-Verlag, Berlin, 1986. 212 pages. ISBN 3-540-16235-6, 0387162356
  • [books.google.ru/books?id=X0AG7HhiccoC&dq=Danail+Bonchev+(1991)+%22Chemical+Graph+Theory:+Introduction+and+Fundamentals%22+ISBN+0856264547&printsec=frontcover&source=bn&hl=ru&ei=wEa7SbCcK5WGsAapkrToDg&sa=X&oi=book_result&resnum=4&ct=result Bonchev D., Rouvray D. H. (Eds.) Chemical Graph Theory. Introduction and Fundamentals. Abacus Press, New York, 1991. ISBN 0-85626-454-7]
  • [books.google.com/books?id=THAorzF7bJwC&pg=PA263&lpg=PA263&dq=From+Chemical+Topology+to+Three-dimensional+Geometry+Read&source=bl&ots=lkP_2QzXir&sig=Bh5iyMOS-A_9Ua1mNxgn47Ve0_Q&hl=ru&ei=yA2-SfaiIs2EsAaw8oHQDQ&sa=X&oi=book_result&resnum=8&ct=result#PPP1,M1 Balaban A.T. From Chemical Topology to Three-dimensional Geometry Springer, 1997. 420 pages] ISBN 0-306-45462-9, 9780306454622
  • [books.google.ru/books?id=nes72ae9JjQC&printsec=frontcover&dq=Mathematical+Chemistry&lr= Cohen D. S. (Ed.) Mathematical Aspects of Chemical and Biochemical Problems and Quantum Chemistry. Bookstore, 1974. 153 pages] ISBN 0-8218-1328-5, 9780821813287
  • [books.google.ru/books?id=nHgVtljIq7YC&printsec=frontcover&dq=Mathematical+Chemistry&lr= Stillinger F. H. Mathematical Challenges from Theoretical and Computational Chemistry. 1995]
  • [books.google.ru/books?id=cL7_Xy78JM4C&printsec=frontcover&dq=Mathematical+Chemistry&lr=#PPR5,M1 Defranceschi M., Bris C. Mathematical Models and Methods for Ab Initio Quantum Chemistry. Springer, 2000. 246 pages]
  • [books.google.ru/books?id=5KBW6sSE8eUC&printsec=frontcover&dq=Mathematical+Chemistry&lr= Kuchanov‎ S. I.(Ed.) Mathematical Methods in Contemporary Chemistry. 605 pages]
  • [www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/9056991744/gemotrack8-20#reader Bonchev D., Rouvray D. H. (Eds.) Chemical Topology: Introduction and Fundamentals. (Mathematical Chemistry, Volume 5.) CRC, 1999. 324 pages. ISBN 978-90-5699-174-6]
  • Mathematical Chemistry Series Vol. 2. Bonchev D., Rouvray D. H. (Eds.) "Chemical Graph Theory: Reactivity and Kinetics (Taylor and Francis, 1992).
  • [files.rushim.ru/books/obzor/combinatorial-chemistry-and-technology.djvu Miertus S., Fassina G. (Eds.) Combinatorial Chemistry and Technology. Marcel Dekker, New York, 1999. 435 pages. ISBN 0-8247-1960-3]
  • [ebooks.benthamsciencepublisher.org/book/9781681080529/ Advances in Mathematical Chemistry and Applications. Volume 2. Basak S. C., Restrepo G., Villaveces J. L. (Bentham Science eBooks, 2015)]
  • История математической химии: [public.carnet.hr/ccacaa/CCA-PDF/cca2002/v75-n2/CCA_75_2002_329_356_TRINAJS.pdf Trinajstic N., Gutman N. Mathematical Chemistry. Croatica Chemica Acta. Vol.75. (2002) pp.329-356.] (на англ.)

См. также

Ссылки

  • [www.iamc-online.org/ Международная академия математической химии (International Academy of Mathematical Chemistry) ]
  • [www.chem.msu.ru/eng/misc/babaev/match/indexr.htm Миры химической математики и математической химии]
  • [teacode.com/online/udc/54/544.13.html УДК 544.13 Структурная топология. Форма молекул]
  • [www.aspiranty.ru/index.php3?id=6191&nid=77 Область исследования 02.00.17 Математическая и квантовая химия]
  • [db.informika.ru/pke/020017_01.htm Программа кандидатского экзамена по специальности 02.00.17 «Математическая и квантовая химия»] с официального сайта [vak.ed.gov.ru/ Высшая аттестационная комиссия Министерства образования и науки Российской Федерации]
  • [www.phido.ru/ViewSpeciality.aspx?Spec_ID=970 Диссертационные советы по специальности 02.00.17 Математическая и квантовая химия]
  • [www.disserr.ru/catalogue/code-02.00.17.html Диссертационные работы по специальности Математическая и квантовая химия]




Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=Математическая_химия&oldid=74147122»