Osoby czytające wydania polityki

Wiarygodność w czasach niepewności

Wypróbuj za 11,90 zł!

Subskrybuj
Nauka

Grafy wiedzą lepiej

Matematyczna teoria w służbie nowoczesnej chemii

Leonhard Euler (1707 - 1783) wybitny szwajcarski matematyk i fizyk. Był pionierem wielu waznuych zagadnień obu tych nauk. Leonhard Euler (1707 - 1783) wybitny szwajcarski matematyk i fizyk. Był pionierem wielu waznuych zagadnień obu tych nauk. New York Public Library / EAST NEWS
Substancje ogólnodostępne w każdym hipermarkecie mogą posłużyć do wyprodukowania niebezpiecznych materiałów – wybuchowych lub śmiertelnie trujących. Przed zakusami terrorystów ochroni nas jednak połączenie chemii z matematyką.
Euler dowiódł, ze nie da się przejść przez wyspy w Królewcu, by każdy z mostów przejść tylko raz. To odkrycie zapoczątkowało teorię grafów.materiały prasowe Euler dowiódł, ze nie da się przejść przez wyspy w Królewcu, by każdy z mostów przejść tylko raz. To odkrycie zapoczątkowało teorię grafów.

Od dwóch wieków chemicy poznają cząsteczki chemiczne i zachodzące między nimi reakcje. Danych uzbierało się naprawdę wiele: współczesne bazy zawierają opisy ok. 10 mln cząsteczek i ok. 7 mln reakcji. To potężne źródło wiedzy. Jeszcze niedawno chemik, próbujący wyprodukować nowy związek, musiał poruszać się po omacku, eksperymentować, często bez powodzenia. Dziś po prostu sięga do baz danych i na ich podstawie tak projektuje syntezę związku, aby zaczynała się od substancji tanich i łatwo dostępnych na rynku.

Nic nie jest jednak tak proste, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Podczas syntezy nowych związków praktycznie nie zdarza się, by zgromadzone substraty dawały pożądany produkt od razu – w jednym kroku. Zwykle etapów pośrednich jest kilka, niekiedy kilkanaście, bywa jednak, że i kilkadziesiąt. Na dodatek związki otrzymywane na każdym z nich daje się wytworzyć przynajmniej paroma sposobami. W praktyce liczba dróg przeprowadzenia nawet najprostszych, kilkuetapowych syntez sięga z tego powodu trylionów.

W tym gąszczu możliwości chemicy poruszają się „na czuja”: na każdym etapie wybierają tę reakcję, która wydaje im się najwłaściwsza. Lecz optymalizowanie poszczególnych kroków nie musi prowadzić do najlepszej drogi syntezy! Można przecież sobie wyobrazić, że w którymś kroku lepiej otrzymać związek pozornie nieoptymalny, lecz taki, który dopiero kilka kroków później znacząco uprości dalsze reakcje. Jak więc znaleźć najprostszą, najbardziej efektywną ścieżkę syntezy – lub np. najtańszą?

Dokąd prowadzą mosty Królewca?

Niebagatelną rolę w rozwiązaniu problemu odegrały.

Polityka 20.2013 (2907) z dnia 14.05.2013; Nauka; s. 54
Oryginalny tytuł tekstu: "Grafy wiedzą lepiej"
Reklama