Читать онлайн «Применение теории графов в химии [Сб. ст.]»

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ КАТАЛИЗА ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ГРАФОВ В ХИМИИ Ответственные редакторы чл. -кор. АН СССР Н. С. Зефиров, канд. хил. наук С. И. Кучанов НОВОСИБИРСК ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ 1988 УДК 541. 124/128 Применение теории графов в химии. — Новосибирск: Наука, 1988. В книге впервые в отечественной литературе обсуждается применение эффективных методов теории графов в структурной химии, химической кинетике и химической физике полимеров. На языке теории графов удобно представляется ряд неэмпирических и полуэмпирических методов квантовой химии, облегчается качественное понимание взаимосвязи структуры и свойств молекул. В задачах химической кинетики графовая техника позволяет, проводить детальный анализ стационарных и нестационарных кинетических зависимостей, устанавливает связь кинетического поведения и структуры механизма сложной реакции. Методы теории графов существенно упрощают решение многих традицио-нных задач химической физики полимеров, в частности задач, требующих учета пространственной структуры полимера. Книга предназначена для специалистов в области структурпой хпмпи, химической кинетики, химической физики полимеров. Рецензенты А. И. Бурштейн, В. С. Музыкантов Π Q42<(m— 88 1/<2~87~IV © Издательство «Наука», 1988 г. ISBN 5-02-029192-7 ПРЕДИСЛОВИЕ Методы теории графов нашли широкое применение в современной теоретической химии. Цель настоящей книги — отразить состояние дел в трех областях, где эти методы применяются достаточно активно: — структурная химия; — химическая кинетика; — химическая физика полимеров. Что такое граф? Не давая строгого математического определения, скажем, что это геометрическая схема, состоящая из совокупности точек, соединенных линиями. Граф — это и сложная электрическая сеть, и железные дороги страны, и план работы на стройке. Для химика же важно, что граф — это естественное представление молекулы, макромолекулы и схемы сложной реакции. Методы теории графов появились в XVIII в. благодаря гению Л. Эйлера. Первой задачей этой теории считается решенная им в 1736 г. задача «о кенигсбергских мостах». Однако долгое время науки, естественные и гуманитарные, не проявляли интереса к теории графов. Задачи с графами — «о коммивояжере» и «о пяти ферзях», «о ревнивых мужьях» и «о коне Аттилы», «о Ханойской башне» и т. д. — стали традиционным дополнением развлекательных разделов в массовых журналах. Химия одной из первых смогла воспринять v содержательные идеи теории графов. Химики/ по-видимому* . по - предложению Крум- Брауна, начали рисовать символы элементов внутри кружка, а связи между элементами изображать отрезками прямых, соединяющих эти кружки. Молекула химического вещества стала представляться графом с вершинами — атомами и ребрами — связями. Так был создан классический язык структурной химии, столь привычный и естественный в настоящее время. Возможность формализации на его основе химических объектов (молекул) с помощью математических объектов (графов) позволяет использовать методы теории графов для определения числа различных изомеров.