Шаростержневая модель![]() Шаростержневая модель — это пространственная модель молекулы, отображающая трёхмерное положение атомов, изображаемых в виде сфер (шаров), и связей между ними в виде стержней (палочек)[1]. Такие модели используются для наглядного представления трёхмерной структуры молекул, что способствует глубокому пониманию химической геометрии и пространственного расположения атомов[2][3]. Атомам разных веществ соответствуют разные цвета, чаще всего согласно цветовой схеме моделей Кори — Полинга — Колтуна. Например, черный цвет обычно используется для обозначения углерода, а белый — для обозначения водорода[4]. Двойные или тройные связи изображаются двумя или тремя изогнутыми стержнями[1][5]. ![]() Также существуют различные программные инструменты, позволяющие создавать такие модели виртуально. ИсторияШаростержневые модели возникли в XIX веке в ходе развития структурной теории органической химии. Первые попытки отображения молекулярной структуры были двухмерными и использовали различные способы группировки атомов, однако они не давали представления о реальной геометрии молекул[6]. В 1861 году Йозеф Лошмидт создал графическое изображение 368 молекулярных структур, включая первую корректную модель бензола, где атомы углерода были равномерно расположены в кольце. Его работы включали также модели циклопропана, винильной и аллильной групп. Эти изображения отражали относительные размеры атомов и длины связей[6]. Возникновение физических моделей![]() Первая зарегистрированная физическая молекулярная модель была представлена в 1865 году Августом Вильгельмом Гофманом. Он соединил несколько крокетных шаров палочками, чтобы объяснить структуру таких молекул, как метан, этан и метилхлорид. Именно он заложил основу цветового кодирования атомов[7]. В 1865 году двухмерные нарисованные аналоги шаростержневых моделей начали применять химики Крум-Браун и Эдвард Франкленд. Однако лишь к 1874 году Якоб Вант-Гофф и Жозеф Лебель предложили, что углеродные соединения обладают тетраэдрической геометрией, что стало важнейшим шагом в понимании пространственного строения молекул[8]. Развитие концепции молекулярного моделированияВ XX веке развитие физики и химии привело к возникновению новых методов описания молекулярных структур. В 1946 году начались первые попытки количественного молекулярного моделирования, включавшего механические модели растяжения связей и угловых взаимодействий. Вскоре была разработана теория молекулярных силовых полей[9], которая заложила основу для компьютерного моделирования молекул[10][11]. В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик представили знаменитую модель структуры ДНК, ставшую одной из самых известных физических молекулярных моделей. Их работа оказала огромное влияние на дальнейшее развитие молекулярной биологии и химии[12]. Современные тенденцииС развитием вычислительной техники молекулярное моделирование перешло в виртуальную плоскость. Уже в 1960-х годах начались исследования по компьютерному моделированию молекулярных структур, а в 1970-х появились первые программы для автоматизированного расчёта молекулярных геометрий[11]. В 1990-х годах развитие графических интерфейсов позволило использовать трёхмерные визуализации, основанные на шаростержневой модели, что сделало их широко применяемыми в химии, биологии и фармацевтике[13]. ПрименениеВ образованииВ образовательной практике шаростержневые модели позволяют учащимся визуализировать пространственное строение молекул. Это особенно важно при изучении органических соединений. Такие модели помогают глубже понять принципы формирования химических связей и стереохимические особенности молекул, включая валентные углы и динамику вращения вокруг простых связей[14]. Другие модели молекулПомимо шаростержневых моделей, для визуализации молекулярной структуры используются[2]:
См. такжеПримечания
|
Portal di Ensiklopedia Dunia