Treci multimedialne kodowanie przetwarzanie prezentacja Odtwarzanie treci multimedialnych

Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka + 1

Czy cząsteczki mają kolce? Czyli jak wygląda cząsteczka? Dr hab. Karol Kacprzak Wydział Chemii Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu 2

Czy cząsteczki mają kolce? czyli jak wygląda cząsteczka? Dr hab. Karol Kacprzak Wydział Chemii UAM

„Włóż w szklankę mizerną…”

Ta reakcja była także inspirująca dla innych… Czytając podręcznik chemii natrafiłem na zdanie „kwas azotowy działa na miedź”. Męczyło mnie czytanie takich pustych fraz i postanowiłem zobaczyć, co to oznacza. Miedź znałem jako tako, ponieważ w użyciu były miedziane centy. W gabinecie doktora, gdzie przesiadywałem, widziałem na stole butelkę podpisaną „kwas azotowy”. Nie znałem jego szczególnych właściwości, ale byłem podniecony i żądny wiedzy. Duch przygody był ze mną. Mając kwas azotowy i miedź musiałem tylko dowiedzieć się, co oznaczają słowa „działa na”. Wtedy zdanie „kwas azotowy działa na miedź” byłoby czymś więcej niż zlepkiem słów. Dla dobra nauki byłem gotów poświęcić jedną z monet. Otworzyłem butelkę oznaczoną „kwas azotowy”, nalałem trochę cieczy na miedziaka i przygotowałem się do czynienia obserwacji. Ale cóż to za cudo ujrzałem? Cent zmienił się i nie była to mała zmiana. Zielonkawo-niebieska ciecz pieniła się i dymiła nad centem i stołem. Powietrze w otoczeniu zabarwiło się na kolor ciemnoczerwony. Wyrosła wielka barwna chmura. Była nieprzyjemna i dusząca. Jak miałbym to zatrzymać? Spróbowałem pozbyć się całego paskudztwa przez zebranie go i wyrzucenie przez okno, które w międzyczasie otworzyłem. Poznałem inny fakt – kwas azotowy nie tylko działa na miedź, ale działa także na palce. Ból doprowadził do innego niezaplanowanego eksperymentu. Wytarłem palce o spodnie i nastąpiło odkrycie następnego faktu. Kwas azotowy działa na spodnie. Mówię o tym teraz nawet z ożywieniem. Wtedy była to dla mnie rewelacja. Wywołała potrzebę dowiedzenia się czegoś więcej o tym szczególnym rodzaju działania… Ira Remsen (1846 -1927) Odkrywca sacharyny - pierwszy słodzik syntetyczny, 500 razy słodszy niż sacharoza Ramette, Richard M. Exocharmic Reactions J. Chem. Educ. 1980 57 68 -69

„Przyczyn wyłożenie…” Cu(s) + 4 HNO 3 Cu(NO 3)2 + 2 NO 2(g) + 2 H 2 O

Język alchemii

Czasy nowsze Johannes Kepler studiował symetrię płatków śniegu oraz upakowanie obiektów sferycznych (XVII w. ) Józef Rogaliński herbu Łodzia (ur. 20 listopada 1728 w Jurkowie, zm. 6 listopada 1802 we Wschowie) – ksiądz, matematyk, fizyk, teoretyk wojskowości, astronom i kaznodzieja. Studiował prawo, teologię i filozofię w Rzymie, następnie nauki fizyczne i matematyczne w Paryżu fizyka doświadczalna: „Doświadczenia skutków rzeczy pod zmysły podpadających. . . , wyd. w latach 1765 -1776

Jak wyobrażano sobie cząsteczki? Czasy jeszcze nowsze Koncepcja atomistyczna 1808 John Dalton – reprezentacja graficzna związku chemicznego jako systemu „kółek” reprezentujących atomy pierwiastków.

Pierwszy model cząsteczki August Wilhelm von Hofmann (1818– 1892) pierwsze „materialne” modele cząsteczek (ok. 1860). Zauważ – atom węgla jest mniejszy od atomu wodoru oraz, że cząsteczka CH 4 jest płaska!!! Joseph Loschmidt – wzory strukturalne związków Organicznych. Specyfikacja krotności wiązań (1861). Diphenylchlorotriazene. Note how C=N is differentiated from triple bonded CN.

Tetraedryczny atom węgla – początek chemii w 3 D (stereochemii) J. H. van 't Hoff and J. le Bel – koncepcja stereochemiczna opisu molekuł, van 't Hoff – propozycja tetraedrycznego atomu węgla

Co to właściwie znaczy?

Reprezentacja rzeczywistości molekularnej w chemii wzór Skład atomowy, rodzaje wiązań, „język chemii” model Obraz cząsteczki (geometria dynamika), właściwości molekuła

Język chemii – wzory (1) Najprostsza forma: wzór sumaryczny, Informacja tylko o składzie cząsteczki: z ilu i jakich atomów jest zbudowana? Brak informacji o kolejności wiązania atomów w cząsteczce i jej budowie przestrzennej. Taki sam wzór sumaryczny Reaktywność i właściwości fizyko-chemiczne krańcowo różne Izomery konstytucyjne

Język chemii – wzory (2) wzory grupowe - modyfikacja wzorów sumarycznych, Dodatkowa informacja – klasa związku, łatwa wizualna identyfikacja, wygodne rysowanie W chemii organicznej grupą jest na ogół grupa funkcyjna (CHO) lub rodnik (–CH 3, –C 2 H 5, Ph = –C 6 H 5) C 2 H 4 O 2 C 2 H 6 O C 3 H 6 O CH 2 O

Język chemii – wzory (3) Wzory strukturalne (konstytucyjne) Informacja: skład jakościowy i ilościowy wzajemne powiązanie atomów w cząsteczce rodzaj wiązań (pojedyncze, wielokrotne). Wzory strukturalne nie przedstawiają budowy cząsteczek czyli nie pokazują kątów między wiązaniami oraz przestrzennego ułożenia atomów w cząsteczce (zawsze przedstawiają cząsteczkę jako płaską co często nie odpowiada rzeczywistości). Ze wzrostem złożoności (wielkości) cząsteczki rośnie czas rysowania wzoru oraz maleje jego czytelność

Wzory kreskowe – szybkość rysowania i czytelna informacja Reguły:

Język chemii – wzory stereostrukturalne Wzory stereostrukturalne Przestrzenne ułożenie atomów w cząsteczce (kształt, kąty), ale trójwymiarowa cząsteczka przedstawiana jest na dwuwymiarowym nośniku!

Modelowanie molekularne - dużo więcej niż model Geometria molekuły Dynamika molekularna Właściwości fizykochemiczne (ciepło tworzenia, moment dipolowy etc. ) Właściwości spektroskopowe (widma IR, UV, NMR) Analiza QSAR

Geometria molekuły - opis Długość wiązania – średnia odległość między jądrami dwóch związanych ze sobą w cząsteczce atomów. Długość wiązań danego typu jest zachowawcza i względnie niezależna od pozostałej części cząsteczki Kąt walencyjny – kąt między trzema atomami w cząsteczce Kąt torsyjny (dwuścienny) – w układzie czterech atomów A-B-C-D wiązania pomiędzy atomami A i B oraz C i D, zrzutowane na płaszczyznę prostopadłą do wiązania B-C tworzą kąt, określany mianem kąta torsyjnego Kąt dwuścienny (torsyjny)

Modelowanie właściwości ■ związek chemiczny ma masę molową poniżej 500 Da ■ clog. P jest mniejszy niż 5 (Mlog. P < 4. 15) ■ liczba donorów protonów jest mniejsza niż 5 ■ liczba akceptorów jest wielokrotnością pięciu i jest mniejsza niż 10.

Reprezentacja „bytu” molekularnego dostosowana do pytania badacza W każdym przypadku tworzenia reprezentacji cząsteczki, reakcji etc konieczne są narzędzia komputerowe Cząsteczki są bezkolcowe