[发明专利]一种通过熵变分析分子构型和空间构象变化规律的方法

摘要

本发明提供了一种通过熵变分析分子构型和空间构象变化规律的方法，该方法包括分子有效体积和自由体积概念的引入、熵变函数的定义、有效熵变和自由熵变的计算、分子构型和空间构象变化规律的分析等步骤。优选地，在通过熵变分析分子构型和空间构象变化规律的步骤中还包括分子有效体积和自由体积概念的引入、熵变函数的定义与有效熵变和自由熵变的计算等步骤，经过上述对热力学系统有效熵变和自由熵变的计算和分析可获得分子构型和空间构象变化规律，并可广泛应用于材料科学中有机、无机分子和生命科学中生物大分子构型和空间构象变化规律的分析。

主权项

一种通过熵变分析分子构型和空间构象变化规律的方法，其特征在于：（1）、分子有效体积和自由体积概念的引入：分子的有效体积是指包含分子间及内外场对分子作用的空间体积，用表示，分子的自由体积是指不受任何相互作用的分子自由活动的空间体积，用表示，对于一个在一定状态下给定的热力学系统，由于每个分子间及内外场对分子作用都不同，每个分子的有效体积都将不同，但其平均值即平均有效体积却是一定的，可以通过统计热力学的方法理论计算得到，同理平均自由体积也是确定的，可以通过实验测得热力学系统的总体积减去分子平均有效体积数学计算得到；（2）、熵变函数的定义：熵变函数被定义为：，式中，K，是玻尔兹曼常数Ω, 是一个热力学系统的微观状态数，J/mol∙K，是摩尔气体常数，是第i种分子的质量，是第i种分子的摩尔质量，和分别是第i种分子的任意两种状态的平均自由体积，和分别是第i种分子的任意两种状态的平均有效体积，是有效熵变，是自由熵变；（3）、有效熵变和自由熵变的计算：基于步骤(1)中热力学系统各种分子平均有效体积的理论计算和平均自由体积的数学计算结果，分别代入熵变函数和，可以分别得到热力学系统的有效熵变和自由熵变；（4）、分子构型和空间构象变化规律的分析：分子的构型和空间构象变化是热力学系统有序性和无序性两种倾向相互竞争的结果，相互作用是有序性的起因并引起熵减小，即，分子热运动是无序性的来源并引起自发的熵增加，即，通过熵变分析分子构型和空间构象变化的规律可以概括为：I. 当有效熵变的绝对值小于自由熵变的绝对值时，，无机分子的空间构象将趋于离散并最终引起构型的变化，有机分子的空间构象将依次从反叠向顺错、反错和顺叠转变并最终引起构型的变化；II. 当有效熵变的绝对值大于自由熵变的绝对值时，，无机分子的空间构象将趋于凝聚并形成某种构型，有机分子的空间构象将依次从顺叠向反错、顺错和反叠转变并趋于形成某种构型；III. 当有效熵变的绝对值等于自由熵变的绝对值时，，有机、无机分子的构型和空间构象将稳定不变。