🔬 Dynamika molekularna

Równania ruchu

Newton: F_i = -∇_i V(R₁,...,R_N). N atomów: 3N związkanych równań różniczkowych cząstkowych. Integracja numeryczna: Verlet, Verlet prędkości.

Potencjale

Pole sił: V = wiązania + kąty + dihedry + niewiązane. Lennard-Jones, Coulomb. Parametryzowane.

Skalę czasu

Wibracje: ~10 fs. Rotacje: ~1 ps. Rozpuszczalność: ns-μs. MD: femtosekundy-pikosekundy. Długie symulacje: obliczenia równoległe.

Zastosowania

Foldowanie protein, projekt leków, materiały. Solwacja, zmiany konformacyjne. Trajektorie molekularne.

⚗️ Kinetika reakcji

Zasada Arrheniusa

k = A·exp(-E_a/(RT)). Energia aktywacyjna E_a. Stała preaktywna A. Zależność od temperatury.

Teoria stanu przejściowego

k = (k_B T/h)·exp(-ΔG†/(RT)). Aktywacja Gibbsa. Równanie Eyringa. Krok ograniczający szybkości.

Mechanizmy reakcji

Kroki elementarne. Zasady kinetyczne: d[A]/dt. Approxymacje stacjonarnego stanu i równowagi.

Teoria kolizyjna

Kolizje sfery sztywnych. σ: sekcja krzyżowa, v: prędkość względną. k ~ σv exp(-E_a/(RT)).

🔬 Potencjalne powierzchnie

Born-Oppenheimer

V(R): energia elektroniczna wobec koordynatów jąder. Separacja adiabatyczna. Powierzchnia stanu podstawowego.

Stan przejściowy

Punkty saddle: maksimum poziomej linii reakcji, minimum pionowej. Bariera E_a. Czarna częstotliwość.

Ścieżki reakcyjne

Minimalne ścieżki energetyczne. Koordynat reakcyjny wewnętrzny (IRC). Dynamika na powierzchni.

Metody obliczeniowe

DFT, CCSD(T): struktura elektroniczna. Szukanie stanu przejściowego. NEB: łańcuch elastyczny przesunięty.

💡 Fotokimia

Diagram Jablonskiego

Stan spoczynku (S₀) → Stan podniecenia (S₁, S₂...). Mnożnictwo spinu: jednosztychnik, trójsztychnik. Fluorescencja, fosforescencja.

Procesy dezaktywacji

Konwersja wewnętrzna (S₂→S₁), przekształcenie systemowe (S₁→T₁), fluorescencja (S₁→S₀), fosforescencja (T₁→S₀).

Wielkości kwantowe

Φ_i = k_i/Σk_j. Radiatywne: fluorescencja Φ_f, fosforescencja Φ_p. Nie-radiatywne: zastępowanie.

Zastosowania

Poltowoltery, polokatalizy, czujniki, laserzy. Szczyty słońca, terapia fotodynamiczna.

demo na żywo · powiązana symulacja● LIVE

⚗️ Katalityz

Heterogenic

Katalityzator powierzchniowy: Pt, Pd, Ni. Aktywacja, adsorpcja, reakcja, desorpcja. Procesy przemysłowe.

Homogenic

Fazowy roztworowy: organometaliowy, enzymatyczny. Mechanizmy. Wybór, częstotliwość obrotu.

Katalityz enzymatyczny

Michaelis-Menten: v = V_max[S]/(K_M + [S]). Zamek-i-klucz, pasja inducjonalna. Specyficzność.

Mechanizmy

Acid-base, redoks, koordynacyjne. Efekty ligandów, złączenia. Relacje struktura-działanie.

🔬 Spektroskopia

spektroskopia IR

przejścia vibracyjne: ν ~ √(k/μ). Obszar odcisku palca: grupy funkcjonalne. Nieharmoniczność.

UV-VIS

przejścia elektryczne: π → π*, n → π*. Chromofory. Zasada Beer'a: A = εlc.

NMR

spin jądra: pole magnetyczne. Przesunięcie chemiczne δ, łączenie J. NMR ¹H, ¹³C. Określenie struktury.

spektrometria masowa

m/z: stosunek masy do ładunku. Schoty fragmentacyjne. Izotopy. Identyfikacja, kwantyfikacja.

📊 Grafiki i diagnostyki

Rysunek Arrheńskiego

ln(k) vs 1/T:

Liniowy: zachowanie Arrheńskiego. Nie-liniowy: zależność E_a od temperatury, tunelowanie.

Diagnoza Jablonskiego

Poziomy energii:

RozfindViewById{0x8435d9}_singlet-triplet. Związki spin-orbit. Współczynniki kwantowe.

ln(k) = ln(A) - E_a/(RT) Slope: -E_a/R Intercept: ln(A) E_a ~ 20-100 кДж/моль

🧪 Praktyczne przykłady

Przykład 1: Foldowanie protei

Symulacje MD: mikrosekundy. Drogi foldowania, intermedia. Pola sił: AMBER, CHARMM.

Przykład 2: Proces Haber-Bosch'a

N₂ + 3H₂ → 2NH₃. Kataliza Fe. E_a ~ 335 kJ/mol. Industrialne: 150°C, 200 atm.

Przykład 3: Fotokompozycja

Chlorofil: S₀→S₁, przekazywanie energii. Rozdzielenie ładunków. Efektywność kwantowa ~95%.

Przykład 4: Kinetyka enzymatyczna

Katalaza: H₂O₂ → H₂O + O₂. V_max ogromne, K_M ~ mM. Specyficzność.

Molekularna dinamika: ruch molekuł

Spróbuj to na żywo

Wszystko powyżej działa w Twojej przeglądarce — otwórz SPH Fluid i zmieniaj parametry podczas jego działania. Nic nie instalujesz, nic nie przesyłasz, cała modelowanie mieści się w jednym zakładce.

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz SPH Fluid i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.

▶ Otwórz symulację SPH Fluid

Fizyka molekularnej i chemicznej dynamiki