ፕላስቲክ. ካርቦሃይድሬት በፎቶሲንተሲስ ሂደት ውስጥ በተክሎች ውስጥ ይመሰረታል እና ለሁሉም ሌሎች ኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች ውህደት እንደ መነሻ ሆኖ ያገለግላል።
መዋቅራዊ። ይህ ሚና የሚጫወተው ሴሉሎስ ወይም ፋይበር, የፔክቲን ንጥረ ነገሮች, ሄሚሴሉሎስ;
ማከማቻ. መለዋወጫ ንጥረ ነገሮች፡- ስታርች፣ ኢንኑሊን፣ ሱክሮስ...
መከላከያ. በክረምት ተክሎች ውስጥ ሱክሮስ ዋናው የመከላከያ ንጥረ ነገር ነው.
ጉልበት ካርቦሃይድሬትስ ዋናው የመተንፈሻ አካል ነው. 1 ግራም ካርቦሃይድሬትስ ኦክሳይድ ሲፈጠር, 17 ኪ.ግ ሃይል ይለቀቃል.
2.2. ፕሮቲኖች (ቢ).
ፕሮቲኖች ወይም ፕሮቲኖች ከአሚኖ አሲዶች የተገነቡ ከፍተኛ ሞለኪውላዊ ውህዶች ናቸው።
ከኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች መካከል, በእጽዋት ውስጥ ካለው ብዛት አንጻር, የመጀመሪያው ቦታ ፕሮቲኖች አይደሉም, ነገር ግን ካርቦሃይድሬትስ እና ቅባት ናቸው. ነገር ግን በሜታቦሊዝም ውስጥ ወሳኝ ሚና የሚጫወተው ለ.
በእጽዋት ውስጥ የፕሮቲን ተግባራት.
መዋቅራዊ። በሴሎች ሳይቶፕላዝም ውስጥ የፕሮቲኖች መጠን ከጠቅላላው የጅምላ መጠን 2/3 ነው. ፕሮቲኖች የሽፋኖች ዋና አካል ናቸው;
ማከማቻ. ተክሎች ከእንስሳት ፍጥረታት ያነሰ ፕሮቲን ይይዛሉ, ግን በጣም ብዙ ናቸው. ስለዚህ በእህል ዘሮች ውስጥ - 10-20% ደረቅ ክብደት, በጥራጥሬ እና በቅባት እህሎች ዘሮች - 20-40%;
ጉልበት የ 1 g ፕሮቲን ኦክሳይድ 17 ኪ.
ካታሊቲክ. የካታሊቲክ ተግባርን የሚያከናውኑ የሕዋስ ኢንዛይሞች የፕሮቲን ንጥረ ነገሮች ናቸው;
መጓጓዣ. ንጥረ ነገሮችን በሸፍጥ ማጓጓዝ;
መከላከያ. ፕሮቲኖች እንደ ፀረ እንግዳ አካላት ናቸው.
ፕሮቲኖች ሌሎች የተወሰኑ ተግባራትን ያከናውናሉ.
2.2.1. አሚኖ አሲዶች (ኤ) ፣
ሀ የሁሉም የፕሮቲን ንጥረ ነገሮች ሞለኪውሎች የተገነቡባቸው መሰረታዊ መዋቅራዊ አሃዶች ናቸው። አሚኖ አሲዶች ሁለቱንም አሚኖ ቡድን (-ኤንኤች 2) እና የካርቦክሳይል ቡድን (-COOH) የያዙ የሰባ ወይም የአሮማቲክ አሲዶች ተዋጽኦዎች ናቸው። አብዛኛው የተፈጥሮ ሀ አጠቃላይ ቀመር አለው።
በተፈጥሮ ውስጥ 200 A. አሉ, ግን 20 ብቻ, እንዲሁም ሁለት አሚዶች, አስፓራጂን እና ግሉታሚን, በቢ ግንባታ ውስጥ ይሳተፋሉ. የቀሩት A. ነፃ ይባላሉ.
በ B. በግራ እጅ አሚኖ አሲዶች ብቻ ይገኛሉ።
ከኤ ኬሚካላዊ ባህሪያት እናስተውላለን አምፖተሪሲቲ. በውሃ መፍትሄዎች ውስጥ ባለው የ A. amphoteric ባህሪ ምክንያት እንደ የመፍትሄው ፒኤች ላይ በመመስረት የ-COOH ወይም -NH 2 ቡድኖች መከፋፈል ተቆልፏል እና A. የአሲድ ወይም የአልካላይን ባህሪያት ያሳያል.
(-) የአልካላይን አካባቢ አሲዳማ አካባቢ ክፍያ “+”
H 2 O +R-CH-COO - ← OH- +R-CH-COO- + H+ →R-CH-COOH
H 2 NH 3 N + H 3 N +
የ "+" እና "-" ክፍያዎች እኩልነት የሚታይበት የ A. መፍትሄ ምላሽ, isoelectric ነጥብ (IEP) ይባላል. በ IET ውስጥ ኤ ሞለኪውል በኤሌክትሪክ ገለልተኛ እና በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ አይንቀሳቀስም.
የቢ ጥንቅር 20 A. እና ሁለት አሚዶችን ያጠቃልላል-አስፓራጂን እና ግሉታሚን። ከ 20 A., 8 ቱ አስፈላጊ ናቸው, ምክንያቱም በሰዎችና በእንስሳት አካል ውስጥ ሊዋሃዱ አይችሉም, ነገር ግን በእፅዋት እና ረቂቅ ተሕዋስያን የተዋሃዱ ናቸው. አስፈላጊ አሚኖ አሲዶች የሚከተሉትን ያካትታሉ: ቫሊን; ላይሲን; ሜቲዮኒን; threonine; leucine; isoleucine; ትራይፕቶፋን; ፌኒላላኒን.
ተወካዮች ኤ.
አላኒን CH 3 -CH-COOH (6.02)
ሳይስቴይን CH 2 -CH-COOH (5.02)
አስፓርቲክ COOH-CH 2 -CH-COOH (2.97)
አሲድ |
ግሉታሚክ COOH-CH 2 -CH 2 -CH-COOH (3.22)
አሲድ |
ላይሲን CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH-COOH (9.74)
2.2.2. የፕሮቲኖች ስብስብ እና አጠቃላይ ባህሪያት.
የ B. ንጥረ ነገር በጣም ቋሚ እና ሁሉም ማለት ይቻላል ከ50-60% C, 20-24% O, 6-7% H, 15-19% N ይይዛሉ, እና የሰልፈር መጠን ከ 0 እስከ 3% ነው. . በተወሳሰቡ ባክቴሪያዎች ውስጥ ፎስፈረስ፣ ብረት፣ ዚንክ፣ መዳብ በትንሽ መጠን ይገኛሉ።
የፕሮቲኖች ባህሪያት.
አምፖተሪክ B. ነፃ NH 2 እና COOH ቡድኖችን ይይዛል እና እንደ አሲድ እና መሰረት ሊለያይ ይችላል (ምሳሌ ሀ ይመልከቱ)። IET አላቸው። የመፍትሄው ምላሽ ከ IET ጋር እኩል ከሆነ ወይም ከተጠጋ ፣ ፕሮቲኖች በከፍተኛ አለመረጋጋት ተለይተው ይታወቃሉ እና በጣም ደካማ በሆነ ውጫዊ ተፅእኖ ስር ካሉ መፍትሄዎች በቀላሉ ይፈልቃሉ። ይህ ፕሮቲኖችን ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላል.
ዲናቹሽን። ይህ በተለያዩ የውጭ ተጽእኖዎች ተጽእኖ ስር ያሉ የፕሮቲን ባዮሎጂያዊ ባህሪያት መጥፋት ነው - ከፍተኛ ሙቀት, የአሲድ እርምጃ, የሄቪ ሜታል ጨዎችን, አልኮል, አሴቶን, ወዘተ (የኮሎይድ የደም መርጋት ሁኔታዎችን ይመልከቱ). በተጋላጭነት ምክንያት, በፕሮቲን ሞለኪውል ውስጥ የ polypeptide ሰንሰለቶች መዋቅር ለውጥ ይከሰታል, የቦታው መዋቅር ይስተጓጎላል, ነገር ግን ወደ አሚኖ አሲዶች መበስበስ አይከሰትም. ለምሳሌ, የዶሮ እንቁላል ሲሞቅ, ነጭው ይቀላቀላል. ይህ የማይቀለበስ denaturation ነው; ወይም ሙሉ በሙሉ የደረቁ ዘሮች.
የፕሮቲን ባዮሎጂያዊ የአመጋገብ ዋጋ (BNV)። በ B. ውስጥ በአስፈላጊ A ይዘት ይወሰናል.ለዚህም, B. ያጠናው ከደረጃ B ጋር ተነጻጽሯል, በ FAO (ዓለም አቀፍ የምግብ እና የእርሻ ድርጅት) ከጸደቀው. የእያንዳንዱ አስፈላጊ የአሚኖ አሲድ የአሚኖ አሲድ ነጥብ ይሰላል እና እንደ% ይገለጻል በጥናት ላይ ባለው ፕሮቲን ውስጥ አስፈላጊ ኤ ይዘት (ሚግ) x 100%
የአሚኖ አሲድ ውጤታቸው ከ100% በታች የሆነው ኤ. ይባላሉ መገደብ. በብዙ ፕሮቲኖች ውስጥ ምንም ዓይነት የግለሰብ አስፈላጊ ፕሮቲኖች አይኖሩም ለምሳሌ, tryptophan በአፕል ፕሮቲኖች ውስጥ የለም; በብዙ የዕፅዋት ባክቴሪያዎች ውስጥ ገዳቢዎቹ ብዙውን ጊዜ አራት አስፈላጊ አሚኖ አሲዶች ናቸው - ላይሲን ፣ tryptophan ፣ methionine እና threonine። ለ. አንዳንድ አስፈላጊ A ያልሆኑ ይባላሉ ጉድለት ያለበት. ተክል ቢ እንደ የበታች ተደርገው ይወሰዳሉ፣ እና የእንስሳት ቢ. ሙሉ በሙሉ. 1 ኪሎ ግራም የእንስሳት ምግብ ለመፍጠር 8-12 ኪሎ ግራም የአትክልት ምግብ ይበላል. በፕሮቲን BOC ላይ በመመስረት አንድ ሰው መገመት ይቻላል: 100% - ወተት እና እንቁላል ፕሮቲኖች; ሌሎች እንስሳት B - 90-95%; B. ጥራጥሬዎች - 75-85%; B. የእህል ሰብሎች - 60-70%.
2.2.3. የፕሮቲኖች አወቃቀር.
በ B. (ዳኒልቭስኪ, ፊሸር) አወቃቀሩ የ polypeptide ቲዎሪ መሰረት, አሚኖ አሲዶች እርስ በርስ መስተጋብር በመፍጠር የፔፕታይድ ቦንድ - CO-NH-. Di-, tri-, pento- እና polypeptides ተፈጥረዋል.
የቢ ሞለኪውል የተገነባው ከአሚኖ አሲድ ቅሪቶች ውስጥ ከአንድ ወይም ከዚያ በላይ እርስ በርስ የተያያዙ የ polypeptide ሰንሰለቶች ነው.
CH 3 CH 2 CH CH 3 CH 2 CH
H 2 N-CH-COOH + H 2 N-CH-COOH →H 2 N-CH-CO-NH-CH-COOH + H 2 O
አላኒን ሳይስቴይን አላንሊሲስቴይን
(ዲፔፕታይድ)
መዋቅር B.
የፕሮቲን ሞለኪውል የተለያዩ የአደረጃጀት ደረጃዎች አሉ እና እያንዳንዱ ሞለኪውል የራሱ የሆነ የቦታ መዋቅር አለው። የዚህ መዋቅር መጥፋት ወይም መቋረጥ በተከናወነው ተግባር (denaturation) ላይ መስተጓጎል ያስከትላል።
የፕሮቲን ሞለኪውል የተለያዩ የአደረጃጀት ደረጃዎች አሉ።
ዋና መዋቅር. በቢ ሞለኪውል ውስጥ ባሉ የአሚኖ አሲዶች ቁጥር እና ቅደም ተከተል ይወሰናል። በዚህ መዋቅር, የ B. ሞለኪውል ክር የሚመስል ቅርጽ አለው. …….
የግብረ-ሰዶማውያን ፕሮቲኖች ዋና መዋቅር በተለይም በእያንዳንዱ የእፅዋት ፣ የእንስሳት እና የሰዎች ዝርያዎች መካከል ያለውን ግንኙነት ለመመስረት እንደ መስፈርት ያገለግላል ።
ሁለተኛ ደረጃ መዋቅር. የ polypeptide ሰንሰለቶች ሄሊካል ውቅር ነው. በትምህርቱ ውስጥ ያለው ወሳኝ ሚና የራሱ ነው። ሃይድሮጅንግንኙነቶች...... ቢሆንም, disulfide ቦንዶች (-S-S-) ደግሞ ሄሊክስ ያለውን ግለሰብ ነጥቦች መካከል ሊታዩ ይችላሉ, ይህም የተለመደው helical መዋቅር ሊያውኩ.
የሶስተኛ ደረጃ መዋቅር. ይህ የበለጠ ከፍተኛ ደረጃ ያለው ድርጅት ነው ለ. የሞለኪዩሉን የቦታ አቀማመጥ ያሳያል። በ polypeptide ሰንሰለቶች ውስጥ ነፃ የካርቦክስል ፣ አሚን ፣ ሃይድሮክሳይል እና ሌሎች የጎን ራዲካል አሚኖ አሲድ ሞለኪውሎች ቡድን እርስ በእርሱ መስተጋብር በመፍጠር አሚድ ፣ ኤስተር እና የጨው ትስስር በመፍጠር ነው። በዚህ ምክንያት, የተወሰነ ሁለተኛ ደረጃ መዋቅር ያለው የ polypeptide ሰንሰለት, ተጨማሪ የታጠፈ እና የታሸገ እና የተወሰነ የቦታ አቀማመጥ ያገኛል. ሃይድሮጅን እና ዳይሰልፋይድ ቦንዶችም በመፈጠሩ ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ። ግሎቡላር (ሉላዊ) የፕሮቲን ቅርጽ ይመሰረታል.
የኳተርን መዋቅር. ከሶስተኛ ደረጃ መዋቅር ጋር በበርካታ ፕሮቲኖች ጥምረት የተሰራ ነው. የአንድ የተወሰነ ፕሮቲን ተግባራዊ እንቅስቃሴ የሚወሰነው በአራቱም የድርጅቱ ደረጃዎች መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል።
2.2.4. የፕሮቲን ምደባ.
በአወቃቀራቸው መሰረት፣ ፕሮቲኖች ወደ ፕሮቲኖች ወይም ቀላል ፕሮቲኖች ይከፈላሉ፣ ከአሚኖ አሲድ ቅሪቶች ብቻ የተገነቡ፣ እና ፕሮቲኖች፣ ወይም ውስብስብ ፕሮቲኖች፣ ቀላል ፕሮቲን እና ሌሎች ፕሮቲን ያልሆኑ ውህዶች ከእሱ ጋር በጥብቅ የተያያዙ። ፕሮቲን ባልሆነው ክፍል ባህሪ ላይ በመመስረት ፕሮቲኖች ወደ ንዑስ ቡድኖች ይከፈላሉ.
Phosphoproteins - ፕሮቲኖች ከ phosphoric አሲድ ጋር ይጣመራሉ.
Lipoproteins - ፕሮቲኖች ከ phospholipids እና ከሌሎች ቅባቶች ጋር ይጣመራሉ, ለምሳሌ, በሜዳዎች ውስጥ.
Glycoproteins - ፕሮቲን ከካርቦሃይድሬትስ እና ከተዋዋዮቹ ጋር ተጣምሯል. ለምሳሌ, በእጽዋት ሙጢዎች ስብጥር ውስጥ.
Metalloproteins - ብረቶች አሉት, g.o. የመከታተያ ንጥረ ነገሮች፡- Fe፣ Cu፣ Zn….
Nucleoproteins በጣም አስፈላጊ ከሆኑት ንዑስ ቡድኖች ውስጥ አንዱ ነው. እዚህ ፕሮቲን ከኒውክሊክ አሲዶች ጋር ይጣመራል.
በተለያዩ ፈሳሾች ውስጥ እንደ ሟሟት የፕሮቲኖች ምደባ ትልቅ ተግባራዊ ጠቀሜታ አለው። የሚከተሉት ተለይተዋል- ክፍል B.በመሟሟት;
አልበሞች በውሃ ውስጥ የሚሟሟ ናቸው። የተለመደው ተወካይ የዶሮ እንቁላል አልቡሚን ነው, ብዙ ፕሮቲኖች ኢንዛይሞች ናቸው.
ግሎቡሊንስ በገለልተኛ ጨዎች (4 ወይም 10% NaCl ወይም KCl) ደካማ መፍትሄዎች ውስጥ የሚሟሟ ፕሮቲኖች ናቸው።
ፕሮላሚኖች - በ 70% ኤቲል አልኮሆል ውስጥ ይቀልጣሉ. ለምሳሌ, ስንዴ እና አጃው gliadins.
Glutelins - በደካማ የአልካላይን መፍትሄዎች (0.2-2%) ውስጥ ይቀልጣሉ.
ሂስቶኖች በሴሎች ኒውክሊየስ ውስጥ የሚገኙ ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ የአልካላይን ባክቴሪያ ናቸው።
የ B. ክፍልፋዮች በአሚኖ አሲድ ቅንብር እና በባዮሎጂካል የአመጋገብ ዋጋ (BNC) ይለያያሉ. እንደ BPC ገለጻ፣ ክፍልፋዮቹ በቅደም ተከተል ተቀምጠዋል፡- አልቡሚን › ግሎቡሊን ≈ ግሉቲሊን› ፕሮላሚን። የክፍልፋዮች ይዘት በእጽዋቱ ዓይነት ላይ የተመሰረተ ነው, በተለያዩ የእህል ክፍሎች ውስጥ አንድ አይነት አይደለም. (የግብርና ሰብሎችን የግል ባዮኬሚስትሪ ይመልከቱ)።
ሊፒድስ (ኤል)
ሊፒድስ በፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያቸው ተመሳሳይ የሆነ ስብ (ኤፍ) እና ስብ መሰል ንጥረ ነገሮች (ሊፕይድ) ናቸው ነገር ግን በሰውነት ውስጥ ባለው ባዮሎጂያዊ ሚና ይለያያሉ።
ቅባቶች በአጠቃላይ በሁለት ቡድን ይከፈላሉ: ስብ እና ሊፕሎይድ. በተለምዶ፣ ስብ-የሚሟሟ ቪታሚኖች እንዲሁ በሊፒዲድ ይመደባሉ።
በንጥረ ነገሮች እና በአወቃቀራቸው መካከል ያለውን ግንኙነት ማጥናት የኬሚስትሪ ዋና ተግባራት አንዱ ነው. ለመፍትሔው ትልቅ አስተዋፅኦ የተደረገው በኦርጋኒክ ውህዶች መዋቅራዊ ንድፈ ሃሳብ ነው, ፈጣሪያቸው ታላቁን የሩሲያ ኬሚስት አሌክሳንደር ሚካሂሎቪች በትሌሮቭ (1828-1886) ያካተቱ ናቸው. የአንድ ንጥረ ነገር ባህሪያቶች በአጻጻፍ (በሞለኪውላዊ ፎርሙላ) ላይ ብቻ ሳይሆን በሞለኪዩል ውስጥ ያሉት አተሞች እርስ በርስ በሚገናኙበት ቅደም ተከተል ላይ የተመሰረተ መሆኑን በመጀመሪያ ያረጋገጠው እሱ ነበር. ይህ ትዕዛዝ "ኬሚካላዊ መዋቅር" ተብሎ ይጠራ ነበር. Butlerov ያንን ጥንቅር ሲ 4 ኤች 10 የተለያዩ አወቃቀሮች ካሏቸው ሁለት ንጥረ ነገሮች ጋር ሊዛመድ ይችላል - ቡቴን እና ኢሶቡታን ፣ እና ይህንን የኋለኛውን ንጥረ ነገር በማዋሃድ አረጋግጠዋል።
አተሞች የተገናኙበት ቅደም ተከተል ለቁስ አካል ቁልፍ ነው የሚለው ሀሳብ በጣም ፍሬያማ ሆኖ ተገኝቷል። እሱ ግራፎችን በመጠቀም ሞለኪውሎች ውክልና ላይ የተመሠረተ ነው ፣ በዚህ ውስጥ አተሞች የቋሚነት ሚና ይጫወታሉ ፣ እና በመካከላቸው ኬሚካላዊ ትስስር ጫፎቹን የሚያገናኙ ጠርዞች ሆነው ያገለግላሉ። በሥዕላዊ መግለጫው ውስጥ, የቦኖቹ ርዝመት እና በመካከላቸው ያሉት ማዕዘኖች ችላ ይባላሉ. ከላይ የተገለጹት የ C ሞለኪውሎች 4 ኤች 10 በሚከተሉት ግራፎች ይወከላሉ፡
የሃይድሮጅን አተሞች በካርቦን አጽም አወቃቀር ላይ በማያሻማ ሁኔታ ሊወሰኑ ስለሚችሉ በእንደዚህ ዓይነት ግራፎች ውስጥ አልተገለጹም. ያስታውሱ በኦርጋኒክ ውህዶች ውስጥ ያለው ካርቦን tetravalent ነው, ስለዚህ በተዛማጅ ግራፎች ውስጥ ከእያንዳንዱ ጫፍ ከአራት በላይ ጠርዞች ሊራዘም አይችልም.
ግራፎች የሂሳብ ነገሮች ናቸው, ስለዚህ ቁጥሮችን በመጠቀም ሊገለጹ ይችላሉ. ከሞለኪውላዊ ግራፎች አወቃቀር ጋር የተያያዙ ቁጥሮች ያላቸውን ሞለኪውሎች አወቃቀር ለመግለጽ ሀሳቡ የመጣው እዚህ ነው። እነዚህ ቁጥሮች በኬሚስትሪ ውስጥ "ቶፖሎጂካል ኢንዴክሶች" ይባላሉ. ለብዙ ብዛት ያላቸው ሞለኪውሎች ማንኛውንም ቶፖሎጂያዊ መረጃ ጠቋሚ በማስላት በእሴቶቹ እና በንብረቶቹ መካከል ያለውን ግንኙነት መመስረት ይቻላል ፣ ከዚያ ይህንን ግንኙነት በመጠቀም የአዳዲስ ፣ ገና የተዋሃዱ ንጥረ ነገሮችን ባህሪዎችን ለመተንበይ ይጠቀሙ ። እስካሁን ድረስ ኬሚስቶች እና የሂሳብ ሊቃውንት የተወሰኑ የሞለኪውሎችን ባህሪያት የሚያሳዩ በመቶዎች የሚቆጠሩ የተለያዩ ኢንዴክሶችን አቅርበዋል.
ቶፖሎጂካል ኢንዴክሶችን ለማስላት ዘዴዎች
የቶፖሎጂካል ኢንዴክሶችን ለማስላት ዘዴዎች በጣም የተለያዩ ሊሆኑ ይችላሉ ፣ ግን ሁሉም በጣም ተፈጥሯዊ መስፈርቶችን ማሟላት አለባቸው ።
1) እያንዳንዱ ሞለኪውል የራሱ የሆነ ኢንዴክስ አለው;
2) ተመሳሳይ ባህሪያት ያላቸው ሞለኪውሎች ተመሳሳይ ኢንዴክሶች አሏቸው.
የሳቹሬትድ ሃይድሮካርቦኖች - አልካኖች ምሳሌ በመጠቀም ይህ ሃሳብ እንዴት እንደሚተገበር እንይ. ብዙ ኢንዴክሶችን ለመገንባት ዋናው ፅንሰ-ሀሳብ የ "ርቀት ማትሪክስ" ጽንሰ-ሐሳብ ነው D. ይህ የማትሪክስ ስም ነው, ንጥረ ነገሮቹ የሞለኪውላር ግራፍ ተጓዳኝ ጫፎችን የሚለያዩትን ጠርዞች ብዛት ያሳያሉ. ይህንን ማትሪክስ ለሶስት ኢሶሜሪክ ሃይድሮካርቦኖች የቅንብር ሐ 5 ኤች 12 . ይህንን ለማድረግ ሞለኪውላዊ ግራፎችን እንሳል እና ጫፎቹን እንደገና እንቆጥራቸው (በዘፈቀደ ቅደም ተከተል)
ለሃይድሮካርቦኖች የርቀት ማትሪክስ ሰያፍ ንጥረ ነገሮች ከ 0 ጋር እኩል ናቸው. በመጀመሪያው ግራፍ ላይ, ወርድ 1 ከ vertex 2 ጋር በአንድ ጠርዝ ይገናኛል, ስለዚህ የማትሪክስ ኤለመንት d. 12 = 1. በተመሳሳይ, መ 13 = 2፣ መ 14 = 3፣ መ 15 = 4. በመደበኛ ፔንታይን የርቀት ማትሪክስ ውስጥ የመጀመሪያው ረድፍ ቅጹ አለው: (0 1 2 3 4). ለሶስት ግራፎች የተሟላ የርቀት ማትሪክስ፡-
ሞለኪውል ኬሚስትሪ ቶፖሎጂካል ኢንዴክስ
በቋሚዎቹ መካከል ያለው ርቀት በተዘረዘሩት ቅደም ተከተሎች ላይ የተመካ አይደለም, ስለዚህ የርቀት ማትሪክስ ከዲያግኖል ጋር የተመጣጠነ ነው.
የሞለኪውላር ግራፍ (ጂ) አወቃቀር የሚያንፀባርቅ የመጀመሪያው ቶፖሎጂካል ኢንዴክስ በ 1947 በዊነር ቀርቧል። እሱ የርቀት ማትሪክስ ሰያፍ አካላት ድምር እና ሰያፍ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮቹ ግማሽ ድምር ተብሎ ይገለጻል።
(1)
ከላይ ለተጠቀሱት ግራፎች ከፔንታንስ ሲ ጋር የሚዛመዱ 5 ኤች 12 የዊነር ኢንዴክስ እሴቶችን 20 ፣ 18 እና 16 ይወስዳል ። የሃይድሮካርቦን ቅርንጫፎችን ደረጃ ይገልፃል ተብሎ ሊታሰብ ይችላል-ከፍተኛዎቹ እሴቶች በትንሹ ቅርንጫፎች ካሉት ሃይድሮካርቦኖች ጋር ይዛመዳሉ። የካርቦን አጽም ርዝማኔ እየጨመረ በሄደ መጠን የዊነር ኢንዴክስ እየጨመረ ይሄዳል, በርቀት ማትሪክስ ውስጥ ብዙ ንጥረ ነገሮች አሉ. በመቶዎች የሚቆጠሩ የሃይድሮካርቦኖች ምሳሌ በመጠቀም ስታቲስቲካዊ ትንታኔ እንደሚያሳየው የዊነር ኢንዴክስ ከአልካን አንዳንድ አካላዊ ባህሪያት ጋር ይዛመዳል-የመፍላት ነጥቦች ፣ የትነት ሙቀት ፣ የመንጋጋ ድምጽ።
ሌላ ዓይነት ኢንዴክስ የተመሰረተው በቋሚዎቹ መካከል ባሉት ርቀቶች ላይ ሳይሆን በእያንዳንዱ ጫፍ ላይ በአቅራቢያው ባሉ ጎረቤቶች ቁጥር ላይ ነው. እንደ ምሳሌ፣ የራንዲች ኢንዴክስን እናሰላው፣ እሱም እንደሚከተለው ይገለጻል።
(2)
የት vእኔ- የ i-th vertex ደረጃ ፣ ማለትም ፣ ከእሱ የሚወጡት ጠርዞች ብዛት። ከላይ ላሉት ግራፎች፣ የራንዲች መረጃ ጠቋሚ ከሚከተሉት ጋር እኩል ነው።
(3)
(4)
(5)
ይህ ኢንዴክስ በተጨማሪም የካርበን አጽም ቅርንጫፎቹ እየጨመረ በሄደ መጠን ይቀንሳል እና የአልካኖች አካላዊ ባህሪያትን ለመግለጽ ሊያገለግል ይችላል።
አልካንስ በኬሚካላዊ እይታ በጣም አሰልቺ የሆነው የኦርጋኒክ ሞለኪውሎች ዓይነት ናቸው ፣ ምክንያቱም ምንም “ባህሪዎች” ስለሌላቸው - ድርብ እና ሶስት ቦንዶች ወይም ከሃይድሮጂን እና ከካርቦን ውጭ ያሉ የንጥረ ነገሮች አተሞች (እንደዚህ ያሉ ንጥረ ነገሮች heteroatoms ይባላሉ)። heteroatoms ወደ ሞለኪውል ማስገባት የአንድን ንጥረ ነገር ባህሪያት በከፍተኛ ደረጃ ሊለውጥ ይችላል. ስለዚህ፣ አንድ የኦክስጂን አቶም ብቻ ሲጨመር በጣም የማይነቃነቅ ጋዝ ኤታን ሲን ይለውጣል 2 ኤች 6 ወደ ፈሳሽ ኢታኖል ሲ 2 ኤች 5 ኦህ፣ በቂ የሆነ ከፍተኛ ኬሚካላዊ እና ባዮሎጂካል እንቅስቃሴን ያሳያል።
ስለዚህ, ከአልካን የበለጠ ውስብስብ በሆኑ ሞለኪውሎች ቶፖሎጂካል ኢንዴክሶች ውስጥ, በርካታ ቦንዶች እና ሄትሮአተሞች መኖራቸውን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል. ይህ የተወሰኑ የቁጥር መለኪያዎችን - "ክብደቶችን" - ወደ ግራፎች ጫፎች እና ጠርዞች በመመደብ ይከናወናል. ለምሳሌ፣ በርቀት ማትሪክስ፣ ዲያግናል ኤለመንቶች ከኒውክሌር ክፍያ Z አንፃር ሊገለጹ ይችላሉ።እኔ(ለካርቦን Z = 6 መሆኑን አስታውስ):
(6)
ሰያፍ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮች የሚወሰኑት በጠርዙ ላይ በመደመር ነው፣ እያንዳንዱ ጠርዝ አቶሞችን ከክፍያዎች Z ጋር በማገናኘት ነው።እኔእና Zጄ, ክብደት ተመድቧል
(7)
b በአተሞች መካከል ካለው የማስያዣ ቅደም ተከተል ጋር እኩል የሆነበት (1 ለአንድ ነጠላ ቦንድ፣ 2 ለድርብ ቦንድ፣ 3 ለሶስት ጊዜ ቦንድ)። ለተራው የካርበን-ካርቦን ነጠላ ቦንዶች k = 1. የፕሮፔን ሲን የዊነር ኢንዴክሶችን እናወዳድር። 3 ኤች 8 እና ሶስት ኦክሲጅን የያዙ ንጥረ ነገሮች በቅንብር ውስጥ ተመሳሳይ ናቸው፡- propyl alcohol C 3 ኤች 8 ኦ፣ የእሱ ኢሶሜሪክ isopropyl አልኮል ሲ 3 ኤች 8 ኦ እና አሴቶን ሲ 3 ኤች 6 ኦ.
ይህንን ለማድረግ, በተጠቀሱት ደንቦች መሰረት የርቀት ማትሪክስ እናሰላለን. በሞለኪውላዊ ግራፎች ውስጥ ከሃይድሮጂን አተሞች በስተቀር ሁሉንም አቶሞች እንጠቁማለን.1) ፕሮፔን
2) በፕሮፒል አልኮሆል ሞለኪውል ውስጥ ኦክሲጅን ከካርቦን አቶም ጋር ተጣብቋል።
ለአንድ ነጠላ C-O ቦንድ የክብደት መጠኑ 36/(68) = 0.75 ነው። ከኦክስጅን ጋር የሚዛመድ ሰያፍ ማትሪክስ አባል፡
መ 44 = 1 – 6/8 = 0.25.
heteroatoms ለያዙ ሞለኪውሎች የዊነር ኢንዴክስ ኢንቲጀር መሆን ያቆማል። 3) በ isopropyl አልኮሆል ሞለኪውል ውስጥ ኦክስጅን ከመካከለኛው የካርቦን አቶም ጋር ተጣብቋል።
4) በአቴቶን ውስጥ የአተሞች የግንኙነት ቅደም ተከተል ከአይዞፕሮፒል አልኮሆል ጋር ተመሳሳይ ነው ፣ ግን በካርቦን እና ኦክሲጅን መካከል ያለው ትስስር እጥፍ ነው።
ለ C=O ድርብ ቦንድ የክብደት መለኪያው 36/(268) = 0.375 ነው።
እንደሚታየው, የሄትሮአቶምን ወደ አልካኖች መዋቅር መጨመር የርቀት ማትሪክስ መጠን በመጨመሩ ምክንያት የዊነር ኢንዴክስ እንዲጨምር ያደርጋል. ብዙ ቦንዶችን መጨመር እና የሞለኪውል ቅርንጫፍ መጠን መጨመር ይህንን መረጃ ጠቋሚ ይቀንሳል. እነዚህ ደንቦች ይበልጥ ውስብስብ በሆኑ ሞለኪውሎች ላይም ይሠራሉ. መጀመሪያ ላይ ቶፖሎጂካል ኢንዴክሶች የተገነቡት የንጥረ ነገሮችን ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት ለመተንበይ ብቻ ነው. ይሁን እንጂ በኋላ ላይ ሌሎች ችግሮችን ለመፍታት ጥቅም ላይ መዋል ጀመሩ. አንዳንዶቹን እንይ። የቶፖሎጂካል ኢንዴክሶች አንድ መተግበሪያ ከኦርጋኒክ ውህዶች ምደባ እና የኦርጋኒክ ዳታቤዝ መፍጠር ጋር የተያያዘ ነው። ስራው አንድ-ለአንድ የኬሚካላዊ መዋቅርን የሚያመለክት እና ይህ መዋቅር እንደገና ሊገነባ የሚችልበትን ኢንዴክስ መፈለግ ነው. የሚፈለገው ኢንዴክስ ጥሩ አድሎአዊ ችሎታ ሊኖረው ይገባል ማለትም በአወቃቀሩ ተመሳሳይ የሆኑ ሞለኪውሎችን እንኳን መለየት አለበት። ከ 20 ሚሊዮን በላይ የኦርጋኒክ አወቃቀሮች ቀድሞውኑ ስለሚታወቁ ይህ ተግባር በጣም ትልቅ ነው. መፍትሄው በተቀነባበረ ቶፖሎጂካል ኢንዴክሶች በመጠቀም እንደሚገኝ ግልጽ ነው።
በርዕሰ ጉዳዩ ላይ ከፍተኛ ሂሳብ ላይ ማጠቃለያ፡-
በኬሚስትሪ ውስጥ የግራፍ ቲዎሪ አተገባበር
በቡድን NH-202 በተማሪ የተከናወነ
ሞስኮ 2011
ግራፎች የተለያዩ አወቃቀሮችን የሚያጠና የመጨረሻ የሂሳብ መስክ ናቸው; የተለያዩ የንድፈ ሃሳባዊ እና ተግባራዊ ችግሮችን ለመፍታት ያገለግላል.
አንዳንድ መሰረታዊ ጽንሰ-ሐሳቦች.ግራፍ የነጥቦች ስብስብ ነው (ደረጃዎች) እና የእነዚህ ነጥቦች ጥንዶች ስብስብ (ሁሉም የግድ አይደለም) በመስመሮች የተገናኙ ናቸው (ምሥል 1፣ ሀ)። በግራፍ ውስጥ ያሉት መስመሮች ተኮር ከሆኑ (ይህም ቀስቶቹ የጫፎቹን የግንኙነት አቅጣጫ ያመለክታሉ) ቅስት ወይም ቅርንጫፎች ይባላሉ; የማይነጣጠሉ ከሆነ, - ጠርዞች. በዚህ መሠረት ቅስቶችን ብቻ የያዘ ግራፍ ቀጥተኛ ግራፍ ወይም ዲግራፍ ይባላል; ብቻ ጠርዝ-ያልተቀናጀ; ቅስቶች እና የጎድን አጥንቶች - ድብልቅ. ብዙ ጠርዞች ያለው ግራፍ ብዙ ግራፍ ይባላል; ከሁለቱ የተከፋፈሉ ንዑስ ክፍሎች (ክፍሎቹ) የሆኑ ጠርዞችን ብቻ የያዘ ግራፍ ሁለትዮሽ ነው። ከአንዳንድ ክብደቶች ወይም የቁጥር እሴቶች ጋር የሚዛመዱ ቅስቶች (ጠርዞች) እና (ወይም) ጫፎች ክብደቶች ናቸው። በግራፍ ውስጥ ያለ መንገድ ተለዋጭ የቁመቶች እና የአርከሮች ቅደም ተከተል ሲሆን የትኛውም ጫፎች የማይደጋገሙበት (ለምሳሌ a, b በስእል 1,a); ኮንቱር - የመጀመሪያዎቹ እና የመጨረሻዎቹ ጫፎች የሚገጣጠሙበት የተዘጋ መንገድ (ለምሳሌ f, h); loop - በተመሳሳይ ጫፍ ላይ የሚጀምር እና የሚጨርስ ቅስት (ጠርዝ)። የግራፍ ዱካ የዳርቻዎች ቅደም ተከተል ነው, የትኛውም ጫፎች የማይደጋገሙበት (ለምሳሌ, c, d, e); ዑደት - የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ጫፎች የሚገጣጠሙበት የተዘጋ ሰንሰለት። የትኛውም ጥንድ ጫፎች በሰንሰለት ወይም በመንገድ ከተገናኙ ግራፍ ተገናኝቷል ። አለበለዚያ, ግራፉ ተቋርጧል ይባላል.
ዛፉ ዑደት ወይም ቅርጻ ቅርጾችን የማይይዝ የተገናኘ ያልተመራ ግራፍ ነው (ምስል 1, ለ). የግራፍ መጠነ-ሰፊ ንዑስ ግራፍ ሁሉንም ጫፎች እና የተወሰኑ ጠርዞችን ብቻ የያዘ ንዑስ ስብስብ ነው። የግራፍ ተዘዋዋሪ ዛፉ ሰፊው ንዑስ ግራፍ ነው, እሱም ዛፍ ነው. በግራፍቻቸው እና በጠርዝ (አርክስ) ስብስቦች መካከል የአንድ-ለአንድ ደብዳቤዎች ካሉ ግራፎች ኢሶሞርፊክ ይባላሉ።
የግራፍ ቲዎሪ እና አፕሊኬሽኖቹን ችግሮች ለመፍታት ግራፎች በማትሪክስ (አጃቢነት ፣ ክስተት ፣ ባለ ሁለት ረድፍ ፣ ወዘተ) እንዲሁም ልዩ የሆኑትን በመጠቀም ይወከላሉ ። የቁጥር ባህሪያት. ለምሳሌ ፣ በአጎራባች ማትሪክስ (ምስል 1 ሐ) ፣ ረድፎች እና አምዶች ከግራፉ ጫፎች ቁጥሮች ጋር ይዛመዳሉ ፣ እና ንጥረ ነገሮቹ 0 እና 1 እሴቶችን ይወስዳሉ (በቅደም ተከተል ፣ በመካከላቸው ያለው ቅስት አለመኖር እና መገኘት)። የተሰጠ ጥንድ ጫፎች); በክስተቶች ማትሪክስ (ምስል 1 ዲ) ፣ ረድፎቹ ከጫፎቹ ቁጥሮች ጋር ይዛመዳሉ ፣ ዓምዶቹ ከአርከስ ቁጥሮች ጋር ይዛመዳሉ ፣ እና ንጥረ ነገሮቹ 0 ፣ + 1 እና - 1 እሴቶችን ይወስዳሉ (በቅደም ተከተል ፣ መቅረት , ወደ ጫፉ ውስጥ የሚገቡ እና የሚወጡት ቅስት መገኘት). በጣም የተለመዱት አሃዛዊ ባህሪያት: የቁመቶች ብዛት (m), የአርክስ ወይም ጠርዞች ብዛት (n), ሳይክሎማቲክ ቁጥር ወይም የግራፍ ደረጃ (n - m + k, k በ ውስጥ የተገናኙ ንዑስ ግራፎች ብዛት ነው. የተቋረጠ ግራፍ፤ ለምሳሌ በስእል 1 ላይ ላለው ግራፍ፡ b ደረጃ ይሆናል፡ 10-6+ 1 =5)።
የግራፍ ንድፈ ሐሳብ አተገባበር የተለያዩ የኬሚካላዊ እና ኬሚካላዊ-ቴክኖሎጂ ግራፎችን በመገንባት እና በመተንተን ላይ የተመሰረተ ነው, እነሱም ቶፖሎጂካል ሞዴሎች ተብለው ይጠራሉ, ማለትም. በግንኙነቶች መካከል ያለውን የግንኙነት ባህሪ ብቻ ግምት ውስጥ የሚያስገባ ሞዴሎች. የእነዚህ ግራፎች ቅስቶች (ጫፎች) እና ጫፎች ኬሚካላዊ እና ኬሚካላዊ-ቴክኖሎጂ ፅንሰ-ሀሳቦችን ፣ ክስተቶችን ፣ ሂደቶችን ወይም እቃዎችን እና በዚህ መሠረት የጥራት እና የመጠን ግንኙነቶችን ወይም በመካከላቸው የተወሰኑ ግንኙነቶችን ያሳያሉ።
ሩዝ. 1. የአንዳንድ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ገለጻ-a-የተደባለቀ ግራፍ; b-spanning tree (ጠንካራ arcs a, h, d, f, h) እና የተወሰነ ንዑስ ግራፍ (የተቆራረጡ arcs c, e, g, k, l) የዲግራፍ; ሐ፣ r-matrices resp. የዲግራፍ ተጓዳኝነት እና መከሰት.
የንድፈ ሃሳባዊ ችግሮች.ኬሚካላዊ ግራፎች ኬሚካላዊ ለውጦችን ለመተንበይ ፣ ዋናውን ነገር ያብራሩ እና የኬሚስትሪ አንዳንድ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦችን ስርዓት ያዘጋጃሉ-አወቃቀሩ ፣ ውቅር ፣ ቅርፀቶች ፣ የኳንተም ሜካኒካል እና ስታቲስቲካዊ-ሜካኒካል ሞለኪውሎች ፣ ኢሶሜሪዝም ፣ ወዘተ. የኪነቲክ ምላሽ እኩልታዎች.
በስቴሪዮኬሚስትሪ እና በመዋቅር ቶፖሎጂ፣ በክላስተር ኬሚስትሪ፣ ፖሊመሮች፣ ወዘተ ጥቅም ላይ የሚውሉ ሞለኪውላር ግራፎች የሞለኪውሎችን አወቃቀር የሚያሳዩ ያልተመሩ ግራፎች ናቸው (ምስል 2)። የእነዚህ ግራፎች ጫፎች እና ጠርዞች በቅደም ተከተል ከአቶሞች እና ከኬሚካላዊ ትስስር ጋር ይዛመዳሉ።
ሩዝ. 2. ሞለኪውላዊ ግራፎች እና ዛፎች: a, b - መልቲግራፍ, በቅደም ተከተል. ኤቲሊን እና ፎርማለዳይድ; እነሱ አሉ pentane isomers (ዛፎች 4, 5 isomorphic ወደ ዛፍ 2 ናቸው).
በኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች ስቴሪዮኬሚስትሪ ውስጥ ፣ ሞለኪውላዊ ዛፎች ብዙውን ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ - የሞለኪውላር ግራፊክስ ዛፎች ፣ ከሲ አተሞች ጋር የሚዛመዱ ሁሉንም ጫፎች ብቻ ይይዛሉ (ምስል 2 ፣ ሀ እና ለ)። የሞለኪውላዊ ዛፎችን ስብስብ ማሰባሰብ እና ኢሶሞርፊዝምን ማቋቋም ሞለኪውላዊ አወቃቀሮችን ለማወቅ እና የአልካንስ፣ አልኬን እና አልኪንስ ኢሶመሮች አጠቃላይ ቁጥር ለማግኘት ያስችላል (ምሥል 2፣ ሐ)።
የሞለኪውላር ግራፎች ከኮድ ፣ ከስያሜዎች እና መዋቅራዊ ባህሪዎች (ቅርንጫፎች ፣ ዑደቶች ፣ ወዘተ) ጋር የተያያዙ የተለያዩ ውህዶች ሞለኪውሎች የሞለኪውላዊ ግራፎችን እና የዛፎቻቸውን የንፁህ የሂሳብ ባህሪዎችን እና ባህሪዎችን በመተንተን እና በማነፃፀር ላይ ያሉ ችግሮችን ለመቀነስ ያስችላሉ ። የእነሱ ተዛማጅ ማትሪክስ. በሞለኪውሎች አወቃቀሮች እና ፊዚኮኬሚካል (ፋርማኮሎጂካልን ጨምሮ) የውህዶች ባህሪያት መካከል የቁጥር ትስስሮችን ለመለየት ከ 20 ሺህ በላይ የሞለኪውሎች ቶፖሎጂካል ኢንዴክሶች (ዊነር ፣ ባላባን ፣ ሆሶያ ፣ ፕላት ፣ ራንዲክ ፣ ወዘተ) ተዘጋጅተዋል ። የሞለኪውል ዛፎችን ማትሪክስ እና የቁጥር ባህሪያትን በመጠቀም ይወሰናል. ለምሳሌ የዊነር ኢንዴክስ W = (m 3 + m)/6፣ m ከሲ አተሞች ጋር የሚዛመዱ የቁመቶች ብዛት፣ ከሞለኪውላዊ ጥራዞች እና ንባቦች ጋር ይዛመዳል ፣ የመፍጠር enthalpies ፣ viscosity ፣ የገጽታ ውጥረት ፣ ውህዶች chromatographic ቋሚዎች ፣ የሃይድሮካርቦኖች octane ቁጥሮች እና የመድኃኒቶች ፊዚዮሎጂያዊ እንቅስቃሴ እንኳን።
የአንድ የተወሰነ ንጥረ ነገር ታይቶሜሪክ ቅርጾችን እና አነቃቂነታቸውን ለመወሰን ጥቅም ላይ የሚውሉ የሞለኪውላዊ ግራፎች አስፈላጊ መለኪያዎች እንዲሁም በአሚኖ አሲዶች ፣ ኑክሊክ አሲዶች ፣ ካርቦሃይድሬቶች እና ሌሎች ውስብስብ የተፈጥሮ ውህዶች ምደባ ውስጥ አማካይ እና አጠቃላይ (H) የመረጃ አቅም ናቸው። መለኪያው የሚሰላው የሻነን መረጃ ኢንትሮፒ ፎርሙላ በመጠቀም ነው፡ , p t የግራፉ ጫፎች m የ i-th አይነት ወይም ተመጣጣኝ ክፍል የመሆን እድል ሲሆን k; እኔ = , መለኪያ. እንደ ኢንኦርጋኒክ ክላስተር ወይም ሞቢየስ ስትሪፕስ ያሉ የሞለኪውላዊ አወቃቀሮችን ጥናት ተጓዳኝ ሞለኪውላዊ ግራፎችን (መክተት) ውስብስብ ፖሊሄድራ (ለምሳሌ ፖሊሄድራ በክላስተር) ወይም ልዩ የሆኑትን ኢሶሞርፊዝም ለመመስረት ይወርዳል። ባለ ብዙ ገጽታ (ለምሳሌ, Riemann surfaces)። ሞለኪውላዊ ግራፎች ፖሊመሮች ትንተና monomer ዩኒቶች ጋር የሚዛመዱ ጫፎች, እና ጠርዝ ወደ ኬሚካላዊ ትስስር በመካከላቸው, ለምሳሌ ያህል, የተገለሉ የድምጽ መጠን ውጤቶች, ፖሊመሮች መካከል መተንበይ ንብረቶች ውስጥ የጥራት ለውጦች እየመራ, ለማብራራት ያደርገዋል. .
ሩዝ. 3. ምላሽ ግራፎች: a-bipartite; b-የኪነቲክስ ምልክት ደረጃ; r 1, g 2 -r-tion; አንድ 1 -a 6 - reagents; k-ተመን ቋሚዎች p-tsny; s-ውስብስብ የላፕላስ ለውጥ ተለዋዋጭ።
የግራፍ ንድፈ ሃሳብ እና አርቴፊሻል ኢንተለጀንስ መርሆዎችን በመጠቀም በኬሚስትሪ ውስጥ የመረጃ ማግኛ ስርዓቶችን እንዲሁም ሞለኪውላዊ አወቃቀሮችን ለመለየት እና የኦርጋኒክ ውህደትን ምክንያታዊ እቅድ ለማውጣት ሶፍትዌር ተዘጋጅቷል። በ retrosynthetic እና syntonic መርሆዎች ላይ የተመሠረተ ኬሚካላዊ ለውጦች መካከል ምክንያታዊ ዱካዎች ለመምረጥ ክወናዎች ኮምፒውተር ላይ ተግባራዊ ትግበራ ለማግኘት, የመፍትሔ አማራጮች, ባለብዙ-ደረጃ ቅርንጫፍ ፍለጋ ግራፎች ጥቅም ላይ ይውላሉ, ቁመታቸው ከ reagents እና ምርቶች ሞለኪውላዊ ግራፎች ጋር ይዛመዳሉ. እና ቅስቶች የንጥረ ነገሮችን ለውጦችን ያሳያሉ።
ሩዝ. 4. ነጠላ-የወረዳ ኬሚካላዊ-ቴክኖሎጂ ስርዓት እና ተጓዳኝ ግራፎች-a-structural diagram; b, c-ቁስ አካል ፍሰት ግራፎች, በቅደም. በጠቅላላው የጅምላ ፍሰት መጠን እና ክፍል A ፍሰት መጠን; r - የሙቀት ፍሰት ግራፍ; d-ቁርጥራጭ የእኩልታዎች ስርዓት (f 1 - f 6) የቁሳቁስ ሚዛን, በግራፍ ላይ ካለው የግራፍ ትንተና የተገኘው. 4, b እና c; ኢ-ቢፓርት መረጃ ዲግራፍ; g-መረጃ ግራፍ, I-ቀላቃይ; II-ሪአክተር; III-distillation አምድ; IV-ማቀዝቀዣ; እኔ 1 -I 8 -ቴክኖል. ጅረቶች; q-የጅምላ ፍሰት; H የፍሰቱ መነቃቃት ነው; እኔ. s እና i *, s * - resp. እውነተኛ እና ምናባዊ ምንጮች እና የቁሳቁስ እና የሙቀት ፍሰቶች ማጠቢያዎች; የ reagent ሐ-ማጎሪያ; V የሬአክተሩ መጠን ነው።
የተለያዩ ውህዶች የሞለኪውላር ግራፎች ማትሪክስ ውክልናዎች (ተዛማጆችን የማትሪክስ አባላትን ከቀየሩ በኋላ) ወደ ኳንተም ኬሚስትሪ ማትሪክስ ዘዴዎች እኩል ናቸው። ውስብስብ የኳንተም ኬሚካላዊ ስሌቶችን በሚሰራበት ጊዜ የግራፍ ንድፈ ሀሳብ ጥቅም ላይ ይውላል-የሞለኪውላር ምህዋር ብዛትን ፣ ንብረቶቹን እና ሃይሎችን ለመወሰን ፣ የተቀናጁ ተለዋጭ እና የማይለዋወጡ ፖሊኔኖች ምላሽን መተንበይ ፣ የንጥረ ነገሮች መዓዛ እና ፀረ-አሮማቲክ ባህሪዎችን ፣ ወዘተ.
በኬሚካላዊ ፊዚክስ ውስጥ ብዙ ቅንጣቶችን ባካተቱ ስርዓቶች ውስጥ ብጥብጦችን ለማጥናት የፌይንማን ሥዕላዊ መግለጫዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ - ጫፎቹ ከአካላዊ ቅንጣቶች የመጀመሪያ ደረጃ መስተጋብር ጋር የሚዛመዱ ግራፎች ፣ ከግጭት በኋላ ወደ መንገዳቸው ጠርዙ። በተለይም እነዚህ ግራፎች የ oscillatory ምላሽ ዘዴዎችን ለማጥናት እና የምላሽ ስርዓቶችን መረጋጋት ለመወሰን ያስችላሉ.
ለተወሰኑ የታወቁ መስተጋብሮች ስብስብ የሪአጀንት ሞለኪውሎችን ለመለወጥ ምክንያታዊ መንገዶችን ለመምረጥ የሁለትዮሽ ምላሽ ግራፎች ጥቅም ላይ ይውላሉ (ጫፎቹ ከሞለኪውሎች እና ከእነዚህ ምላሾች ጋር ይዛመዳሉ ፣ ቅስቶች በምላሹ ውስጥ ካሉ ሞለኪውሎች መስተጋብር ጋር ይዛመዳሉ ፤ ምስል 3 ፣ ሀ ). እንደነዚህ ያሉት ግራፎች አነስተኛውን መካከለኛ ግብረመልሶች ፣ ተቀባይነት ካላቸው ዝርዝር ውስጥ አነስተኛውን የሪኤጀንቶች ብዛት የሚጠይቁ ወይም ከፍተኛውን የምርት ውጤት የሚጠይቁ የኬሚካላዊ ለውጦችን ጥሩ መንገዶችን ለመምረጥ በይነተገናኝ ስልተ ቀመሮችን ለማዘጋጀት ያስችላሉ።
የምላሽ ኪኔቲክስ እኩልታዎች የሲግናል ግራፎች በአልጀብራ-ኦፕሬተር መልክ የቀረቡ የኪነቲክ እኩልታዎች ስርዓቶችን ያሳያሉ (ምስል 3 ለ)። የግራፍዎቹ ጫፎች የመረጃ ተለዋዋጮች ከሚባሉት ወይም ምልክቶች ጋር ይዛመዳሉ ፣ በ reagents ፣ arcs - ወደ ምልክቶች ግንኙነቶች ፣ እና የክብደቶች ክብደት በኪነቲክ ቋሚዎች ይወሰናሉ። እንደነዚህ ያሉት ግራፎች ውስብስብ የካታሊቲክ ምላሾችን ስልቶችን እና ኪነቲክስን በማጥናት ፣ ውስብስብ ውህዶችን በመፍጠር ውስብስብ ደረጃ ሚዛን እንዲሁም የመፍትሄዎች ተጨማሪ ባህሪዎችን መለኪያዎችን ለማስላት ያገለግላሉ ።
የተተገበሩ ችግሮች.የኬሚካል-ቴክኖሎጂ ስርዓቶችን (CTS) ትንተና እና ማመቻቸት ሁለገብ ችግሮችን ለመፍታት የሚከተሉት የኬሚካል-ቴክኖሎጂ ግራፎች ጥቅም ላይ ይውላሉ (ምስል 4): ፍሰት, የመረጃ-ፍሰት, ምልክት እና አስተማማኝነት ግራፎች. የክብደት መለኪያ የሆኑ የወራጅ ግራፎች፣ ፓራሜትሪክ፣ ቁሳቁሱን ከጠቅላላው የጅምላ ፍሰቶች አካላዊ ፍሰቶች እና የአንዳንድ ኬሚካላዊ ክፍሎች ወይም ንጥረ ነገሮች የጅምላ ፍሰት መጠኖች እንዲሁም የሙቀት ግራፎችን ያካትታሉ። የተዘረዘሩት ግራፎች በተወሰነ የኬሚካላዊ ስርዓት ውስጥ ካሉ ንጥረ ነገሮች እና የኃይል አካላዊ እና ኬሚካላዊ ለውጦች ጋር ይዛመዳሉ።
የፓራሜትሪክ ፍሰት ግራፎች የመለኪያዎች ለውጥ (የጅምላ ፍሰት መጠን, ወዘተ) የአካላዊ ፍሰቶች በሲቲኤስ አካላት; የግራፍዎቹ ጫፎች ከመሳሪያዎቹ የሂሳብ ሞዴሎች ፣ እንዲሁም ከተገለጹት ፍሰቶች ምንጮች እና ማጠቢያዎች ጋር ይዛመዳሉ ፣ እና ቅስቶች ከራሳቸው ፍሰቶች ጋር ይዛመዳሉ ፣ እና የክብደቶች ክብደቶች ከመለኪያዎች ብዛት ጋር እኩል ናቸው። ተጓዳኝ ፍሰት. ፓራሜትሪክ ግራፎች የባለብዙ ወረዳ ኬሚካላዊ ስርዓቶችን የቴክኖሎጂ ዘዴዎችን ለመተንተን ስልተ ቀመሮችን ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ ይውላሉ። እንደነዚህ ያሉት ስልተ ቀመሮች የውጤት ፍሰቶችን መለኪያዎች ከተለዋዋጭ የግቤት ፍሰቶች እሴቶች ጋር ለመወሰን የማንኛውም ስርዓት የግለሰብ መሳሪያዎች የሂሳብ ሞዴሎች እኩልታዎች ስርዓቶችን የማስላት ቅደም ተከተል ያዘጋጃሉ።
የቁሳቁስ ፍሰት ግራፎች በኬሚካል ንጥረ ነገሮች ውስጥ ባሉ ንጥረ ነገሮች ፍጆታ ላይ ለውጦችን ያሳያሉ. የግራፍ ጫፎች ከመሣሪያዎች ጋር ይዛመዳሉ ፣ ይህም የአካላዊ ፍሰቶች አጠቃላይ የጅምላ ፍሰት መጠን እና የጅምላ ፍሰት መጠን አንዳንድ የኬሚካል ክፍሎች ወይም ንጥረ ነገሮች ፣ እንዲሁም የፍሳሾችን ንጥረ ነገሮች ወይም እነዚህ ክፍሎች ምንጮች እና ማጠቢያዎች ከተለዋወጠ; በዚህ መሠረት የግራፎች ቅስቶች ከአካላዊ ፍሰቶች ወይም አካላዊ እና ምናባዊ (የኬሚካል ለውጦች በ apparatuses ውስጥ) ምንጮች እና ማጠቢያዎች, እና ቅስቶች ክብደት ሁለቱም ዓይነቶች የጅምላ ፍሰት ተመኖች ጋር እኩል ነው. የሙቀት ፍሰት ግራፎች በ CTS ውስጥ የሙቀት ሚዛን ያሳያሉ; የግራፍዎቹ ጫፎች የሙቀት ፍጆታ አካላዊ ፍሰቶች ከሚለዋወጡባቸው መሳሪያዎች ጋር ይዛመዳሉ, እና በተጨማሪ, የስርዓቱ የሙቀት ኃይል ምንጮች እና ማጠቢያዎች; ቅስቶች ከአካላዊ እና ምናባዊ (አካላዊ-ኬሚካላዊ የኃይል ለውጥ በመሳሪያዎች) የሙቀት ፍሰቶች ፣ እና የክብደቶች ክብደቶች ከፈሳሾቹ እስትንፋስ ጋር እኩል ናቸው። የቁስ እና የሙቀት ግራፎች ውስብስብ የኬሚካል ስርዓቶች ቁሳዊ እና የሙቀት ሚዛን ለ እኩልታዎች ሥርዓቶችን ለመፍታት ስልተ በራስ-ሰር ልማት ፕሮግራሞችን ለማጠናቀር ጥቅም ላይ ይውላሉ።
የመረጃ-አክሲዮን ግራፎች የ CTS የሂሳብ ሞዴሎች እኩልታዎች ስርዓቶች አመክንዮ-መረጃ መዋቅርን ያሳያሉ። እነዚህን ስርዓቶች ለማስላት ጥሩ ስልተ ቀመሮችን ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ ይውላሉ. የሁለትዮሽ መረጃ ግራፍ (ምስል 4, ሠ) ያልተመራ ወይም ተኮር ግራፍ ነው, ጫፎቹ በቅደም ተከተል, ከ እኩልታዎች f l - f 6 እና ተለዋዋጮች q 1 - V, እና ቅርንጫፎቹ ግንኙነታቸውን ያንፀባርቃሉ. የመረጃ ግራፍ (ምስል 4, ሰ) - እኩልታዎችን የመፍታት ቅደም ተከተል የሚያሳይ ዲግራፍ; የግራፉ ጫፎች ከነዚህ እኩልታዎች, ምንጮች እና ተቀባዮች የ XTS መረጃ እና ቅርንጫፎቹ ከመረጃ ተለዋዋጮች ጋር ይዛመዳሉ.
የሲግናል ግራፎች የኬሚካላዊ ቴክኖሎጅ ሂደቶች እና ስርዓቶች የሂሳብ ሞዴሎች እኩልታዎች መስመራዊ ስርዓቶች ጋር ይዛመዳሉ። የግራፎቹ ጫፎች ከምልክቶች (ለምሳሌ የሙቀት መጠን) ጋር ይዛመዳሉ, እና ቅርንጫፎቹ በመካከላቸው ካለው ግንኙነት ጋር ይዛመዳሉ. እንደነዚህ ያሉት ግራፎች የብዙ-ፓራሜትሪ ሂደቶችን እና ኬሚካዊ ስርዓቶችን የማይለዋወጥ እና ተለዋዋጭ ሁነታዎችን ለመተንተን ፣ እንዲሁም የበርካታ በጣም አስፈላጊ ባህሪያቶቻቸውን (መረጋጋት ፣ ስሜታዊነት ፣ ቁጥጥር) አመልካቾችን ለመተንተን ያገለግላሉ።
የኬሚካላዊ መሳሪያዎች አስተማማኝነት የተለያዩ አመልካቾችን ለማስላት አስተማማኝነት ግራፎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. ከእነዚህ ግራፎች ውስጥ ካሉት በርካታ ቡድኖች (ለምሳሌ ፓራሜትሪክ ፣ ሎጂካዊ-ተግባራዊ) ፣ ጥፋት የሚባሉት ዛፎች በተለይ አስፈላጊ ናቸው ። እያንዳንዱ የዛፍ ዛፍ የግለሰባዊ ሂደቶችን እና የሲቲኤስ መሳሪያዎችን የብዙ ቀላል ውድቀቶችን ግንኙነት የሚያሳይ የክብደት መለኪያ ሲሆን ይህም ወደ ብዙ ሁለተኛ ደረጃ ውድቀቶች እና በአጠቃላይ የስርዓቱ ውድቀት ያስከትላል።
እጅግ በጣም ጥሩ አስተማማኝ ምርትን በራስ ሰር ለማዋሃድ የፕሮግራሞችን ውስብስቦች ለመፍጠር (ሀብትን ቁጠባን ጨምሮ) ከአርቴፊሻል ኢንተለጀንስ ፣ ተኮር የትርጉም ወይም የትርጉም መርሆዎች ጋር ፣ የ CTS የመፍትሄ አማራጮች ግራፎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። በአንድ የተወሰነ ጉዳይ ላይ ዛፎች የሆኑት እነዚህ ግራፎች ምክንያታዊ አማራጭ የ CTS መርሃግብሮችን የማፍለቅ ሂደቶችን (ለምሳሌ ፣ 14 በተቻለ መጠን የታለሙ ምርቶችን በማረም አምስት አካላትን ሲለዩ) እና የታዘዘውን ምርጫ ሂደት ያሳያል ። በአንዳንድ የስርዓት ቅልጥፍና መስፈርቶች መሠረት በጣም ጥሩ የሆነ እቅድ።
ወዘተ.................