Molekyylimallinnus Helsingin yliopisto Kemian laitos Aineenopettajankoulutus 22 04

Molekyylimallinnus Helsingin yliopisto Kemian laitos Aineenopettajankoulutus 22. 04. 2008 Riikka Ahvenniemi Minna-Liisa Rantaniemi

Mallintaminen kemiassa CH 4 + 2 O 2 CO 2 + H 2 O

Mallit kemiassa • Tavoitteena: • • • yksinkertaistaa havainnollistaa selittää ennustaa auttaa tarkastelemaan eri ilmiötä • Mallit ovat yksinkertaistuksia todellisuudesta » Esim. Bohrin atomimalli

Molekyylien mallintaminen Tietokoneen avulla Erilaisia 2 D-malli rakennekaava pallo-tikkumalli 3 D-malleja tikkumalleja kalottimalli elektronitiheys

Vesimolekyylin ihmeellinen maailma

Spartan -molekyylimallinnusohjelma 1. 2. 3. 4. 5. 6. Valitse valikon vasemmasta reunasta uusi paperiarkki, jolle molekyyli rakennetaan. Klikkaa oikealla olevasta alkuainevalikosta happiatomia (O). Siirrä hiiri piirtoalustalle ja klikkaa, happiatomi ilmestyy ruudulle. Klikkaa alkuainevalikosta vetyatomia (H). Klikkaa happiatomin sidoksia, jolloin vetyatomi saadaan liitetyksi happiatomiin. Siirry mallinnuspuolelle klikkaamalla valikosta V-merkkiä.

Kierto – kääntö – koko • Mallin siirto: hiiren oikea nappula • Mallin kierto: hiiren vasen nappula • Mallin suurentaminen/pienentäminen: Shift-näppäin alhaalla vedä hiiren oikealla näppäimellä

Tutkitaan vesimolekyyliä: Vesimolekyylin "sormenjäljet" 1. Valitse ylävalikosta Setup –valikko ja klikkaa sieltä Calculations. 2. Aukeavasta valikosta valitse: – "Equilibrium Geometry" ja "Semi-empirical" – Ruksaa ruutu "IR" – 3. Paina Submit Tallenna tiedosto työpöydälle nimellä vesimolekyyli.

Tutkitaan vesimolekyyliä: Vesimolekyylin "sormenjäljet" 1. Valitse ylävalikosta Display –valikko ja sieltä Spectra 2. Avautuvasta ikkunasta klikkaa: draw IR spectrum 3. Klikkaa jotain ikkunan keltaisista ruuduista, ja näet kuinka vesimolekyyli värähtelee!

Veden "sormenjäljet" IR-spektrissä • IR = infrared = infrapuna • Jokaisella aineella on sille ominainen IRspektri, jonka avulla se voidaan tunnistaa

Vesimolekyylin poolisuus • Spartan ohjelmalla on mahdollista laskea molekyylin elektronitiheys • Vesi on poolinen molekyyli, mikä tarkoittaa sitä, että se on osittain sähköisesti varautunut => vesi liuottaa hyvin ioniyhdisteitä d- d+ d+

Vesikanava solumembraanissa • You. Tube: Water channels in cell membranes • Huomaa keltaiseksi värjätty vesimolekyyli, joka etenee kanavassa

Testaa taitosi! • Sulje tiedosto File: Close • Aloita uusi: klikkaa New • Kokeile rakentaa omia molekyylimalleja – aloita tehtäväpaperilla olevista malleista – kirjoita molekyylin nimi tehtäväpaperille • Voit poistaa atomeja valikon "punaisella tähdellä" plussamerkin oikealla puolella. • Lisää avoimiin sidoksiin muita atomeja kokeeksi (happea O, typpeä N, hiiltä C). Katso, saatko yhdisteelle nimeä.

Kiitos!