СОВРЕМЕННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ХИМИИ Текст научной статьи по специальности «Физика»

Вестник магистратуры. 2020. № 5-5 (104)

ISSN 2223-4047

П

Е

Д

А Г О Г И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 002:001.4

М. Т. Тошова, Д.Р. Шамсиева СОВРЕМЕННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ХИМИИ

В статье рассматриваются современные вычислительные программы, используемые в химии.

Ключевые слова: информационные технологии, химия, молекулярная динамика, программное обеспечение, интерфейс.

Informatsion texnologiyalar rivojlanishi bilan kimyoda ishlatiladigan dastur majmualari sifat va miqdor jihatdan rivojlandi va rivojlanmoqda. Eng birinchi yaratilgan va mashhur hisoblash majmualaridan biri J. Popl tomonidan yaratilgan GAUSSIAN hisoblash majmuasidir. Bugungi kunda ushbu usulning shaxsiy kompyuterlarga mo'ljallangan Windows va Linux operatsion sistemalarida ishlaydigan variantlari yaratilgan. GAUSSIAN hisoblash majmuasi keng imkoniyatga ega bo'lib, kimyoning deyarli barcha sohalaridagi muammolarni yechishga mo 'ljallangan va o'z ichiga ayrim yarim empirik hamda juda ko'p noempirik hisoblash usullarini qamrab olgan. GAMESS (General Atomic and Molecular Electronic Structure System) Gordon guruhi tomonidan yaratilgan kvant-kimyoviy hisoblash majmuasi sanaladi. Uning PC/GAMESS varianti A. Granovskiy tomonidan Windows uchun modifikasiya qilingan. Ushbu variant 2009 yildan boshlab Firefly deb nomlanmoqda. U bir necha yarim empirik va noempirik hisoblash usullarini o'z ichiga olgan. Yana shuningdek, DFT, MP2-4 hisoblashlarini amalga oshirish mumkin. UB- va IQ-spektrlarini DFT va noempirik usullarda hisoblash mumkin. Ham yarim empirik ham noempirik, yana shuningdek molekulyar mexanika usullarida hisob-kitob o'tqazishimkoniyatini beruvchi majmualardan biri HyperChem hisoblanadi. GAUSSIAN va GAMESS dasturlaridan farqli ravishda hisoblanishi kerak bo'lgan birikmaning geometriyasi xuddi qalam bilan chizilgandek hosil qilinadi va hisoblashlarni bevosita kuzatib turish imkoniyati mavjud, yani vizualizatsiya qilingan. HyperChem dasturiga MM+, AMBER, BIO+ va OPLS MM usullari kiritilgan. No empirik usullar minimal bazis to'plamidan boshlab kichik, o'rta va katta bazis to'plamlari kiritilgan. Undan tashqari, keng turdagi DFT usullari yordamida hisoblashlar olib boorish mumkin.

Molekulyar dinamika hisoblashlarini ham amalga oshirish mumkin. Reaksiyalarni modellash va o'tish ho-latlarini topish mumkin. Undan tashqari, HyperChem dasturida bajariladigan ishlar uchun script fayl yordamida

© М.Т. Тошова, Д.Р. Шамсиева, 2020.

ISSN 2223-4047

Вестник магистратуры. 2020. № 5-5 (104)

algoritm tuzish mumkin.

Yarim empirik hisoblashlar uchun mo'ljallangan, keng tarqalgan majmualardan biri МОРАС sanaladi. J. Styuart (J. Stewart) 1981 yildan boshlab uni yaratishni boshlagan, lekin birinchi varianti 1989 yilda yaratildi. 19892000 yillar mobaynida kimyoning barcha muammolarini yechishga bag'ishlangan ilmiy maqolalar turli xil nashrlarda chop etildi. Ilk variantlarida (Mopac6 va Mopac7) MINDO/3, MNDO, AM1 va PM3 usullari kiritilgan edi. Bugungi kudagi oxirgi versiyasi МОРАС2012 dasturida MINDO/3, MNDO, AMI, PM3, RM1, PM6 va РМ7 yarim empirik usullari mujassam.

Yaponiyalik olimlar tomonidan yaratilgan WinMostar (www.winmostar.com) dasturi keng imkoniyatlarga ega. Unda birikmalarning geometriyasini chizgan holda, Mopac, Gamess va Gaussian dasturlari uchun input fayl-larni hosil qilish mumkin. Bu dasturda birikma structurasini chizish, tog'rirog'i hosil qilish belgilangan atomga ma'lum atomni qo'shish (Add atom) hamda bog'ni qo'yish (Add bond) orqali amalga oshiriladi. Bu dasturda mavjud bo'lgan CNDO/S hisoblash usuli bilan xromofor tutgan birikmalarning ultrabinafsha va ko 'rinuvch spek-trlarini hisoblash mumkin. MOP6W70 va MOP7W70 Mopac dasturlari yordamida ham yarim-empirik kvant-kimyoviy hisoblash amallarini bajarish mumkin. GaussView (www.gaussian.com) interfeysi asosan Gaussian dasturida hisoblashlarni amalga oshirish va hisoblash natijalarini (*.out va *.log fayllarni) o'qishga mo'ljallangan (komertsial) majmua. ChemCraft (www.chemcraftprog.com/order.html) dasturining cheklangan imkoniyatli, olti oylik demo varianti mavjud. Unda birikma geometriyasini chizish mumkin emas. Gaussian va Gamess input fayl-larinida keltirilgan birikma strukturasini vizual qilish imkoniyatiga ega. Ushbu dasturda Gaussian va Gamess hisoblash natijalarini tahlil qilish mumkin. Ayrim input fayllarni bir-biriga o'gira oladi.

MaSK interfeysi Gamess dasturi uchun birikma geometriyasini chizish yo'li bilan input fayl tuzish imkoniyatiga ega. Yuklab olish va o'rnatish mumkin (bepul). Birikma geometriyasini chizish uchun avvalo "++" (Add atoms or groups of atoms) belgi va kerakli atom tanlanadi. Keyingi atom tanlangandan keyin "++" oldingi atom ustiga bosiladi va dasturning o'zi kimyoviy bog' hosil qiladi. Masalan, "++" bilan H atomi tanlanib, oldingi C atomi ustiga bosilsa C-H bog'i hosil bo'ladi. Shu amal yana takrorlansa H-C-H guruhini hosil qiladi.

Avogadro - interfeys hamda molekulyar mexanika hisoblash majmuasi (bepul). Birikmalar geometriyasi chizish (draw tool) yo'li bilan hosil qilinadi. "Draw tool" dasturda "qalam" belgisi bilan ifodalangan. Chizilgan C atomlariga "Add hydrogens" tugmasini bosish orqali H tomlarini qo'shish mumkin. Avogadro dasturi ko'pchilik kvant-kimyoviy hisoblash majmualari uchun input fayllar tuzish ko'zda tutilgan. Birikma geometriyasi chizila-yotganda boglangan atomlar ketma-ketligi saqlanishi kerak. Hisoblash jarayonlari visuallashtirilgan majmualarda notartib holatda chizilgan struktura normal optimizasiya qilinishi mumkin. Lekin, Gamess, Gaussian kabi dastur-larda noempirik hisoblashlarda xatoliklarga yo'l qo'yilishi mumkin.

ChemDraw, ChemWindow va IsisDraw dasturlarida birikmalarning faqat ikki o'lchamli geometriyasi chizilishi mumkin. Bu dasturlarda chizilgan geometriyalar qvant-kimyoviy hisoblashlarga yaroqsiz. Ammo, Che-mOffice dasturi ikki o'lchamli birikma geometriyasini uch o'lchamli holatga o'tqaza oladi (Get 3D Model ^ Edit 3D):

Umuman olganda, ChemOffice keng imkoniyatga ega, kimyogarlarga to'liq ko'makchi vazifasini o'tay oladigan dastur bo'lib quyidagi tarkibiy qismlardan iborat: ChemDraw; Chem 3D; ChemFinder.

Foydalanilgan adabiyotlar:

1.A.G. Eshimbetov, A.X. Xayitboyev, S.A. Maulyanov, H.S. Toshev. Kompyuter kimyosi. O'zMU. 2015. 112 b.

2.Бердиева С.М., Имомова Ш.М. Использование инновационных технологий на уроках информатики // Наука, техника и образование. 2018.10 (51). С. 28-31.

ТОШОВА МУКАДДАС ТУРАЕВНА - учитель химии, школа №7 Караулбазарского района Бухарской области, Узбекистан.

ШАМСИЕВА ДИЛНОРА РАФИККИЗИ- учитель информатики, школа №7 Караулбазарского района Бухарской области, Узбекистан.