feat(biochem): Фаза 2 — химический движок (заряды, диполь, полярность)
В biochem-core.js добавлен расчёт химии из структуры (client-side, для всех страниц): partialCharges (по разнице электроотрицательностей на связях), dipole (векторная сумма q·r по 3D-координатам VSEPR), polarity (классификация по дипольному моменту), massFractions, functionalGroups, analyze (единая точка). chargeColor + поддержка opts.charges в render2D/render3D + стрелка диполя. biochem.html: крудные эвристики _detectFG/_polarity/ATOMIC_MASS заменены на BIO.analyze (−95 строк дублей); в панель свойств добавлен дипольный момент; тумблер δ± — тепловая карта частичных зарядов (синий δ+/красный δ−) в 2D и 3D плюс стрелка диполя. Проверено: H2O O=−0.52/H=+0.26; CO2/CH4/CCl4 диполь 0 (неполярны); H2O/CHCl3 полярны — симметрия гасит вектора за счёт настоящей 3D-геометрии. Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
Maxim Dolgolyov
+168
-6
@@ -109,6 +109,131 @@
|
||||
return (2 * C + 2 + N + P - H - X) / 2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ── Химический движок: заряды, диполь, полярность, группы ─────────────────
|
||||
* Частичные заряды — по разнице электроотрицательностей на связях
|
||||
* (модель Гusing EN): электроны смещаются к более электроотрицательному
|
||||
* атому, менее ЭО атом получает δ+, более ЭО — δ−.
|
||||
*/
|
||||
const _CHARGE_K = 0.21;
|
||||
function partialCharges(atoms, bonds) {
|
||||
const byId = {}; atoms.forEach(a => byId[a.id] = a);
|
||||
const q = {}; atoms.forEach(a => q[a.id] = 0);
|
||||
for (const b of bonds || []) {
|
||||
const f = bF(b), t = bT(b), o = bO(b);
|
||||
const af = byId[f], at = byId[t];
|
||||
if (!af || !at) continue;
|
||||
const d = (el(at.s).en - el(af.s).en) * o * _CHARGE_K; // поток к более ЭО
|
||||
q[f] += d; // менее ЭО → δ+
|
||||
q[t] -= d; // более ЭО → δ−
|
||||
}
|
||||
return q;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Дипольный момент — векторная сумма q·r по 3D-координатам (из VSEPR).
|
||||
* Симметричные молекулы (CO₂, CH₄, CCl₄) дают ~0 → неполярны; это и есть
|
||||
* окупаемость настоящей 3D-геометрии. Возврат в условных «дебаях» (D-прокси).
|
||||
*/
|
||||
function dipole(atoms, bonds, geom) {
|
||||
const g = geom || vsepr(atoms, bonds);
|
||||
const q = partialCharges(atoms, bonds);
|
||||
let vx = 0, vy = 0, vz = 0;
|
||||
for (const a of g.atoms3d) { const c = q[a.id] || 0; vx += c * a.x; vy += c * a.y; vz += c * a.z; }
|
||||
const BOND = 94; // ~длина C–C в усл. ед. (нормировка к «дебаям»)
|
||||
const magnitude = Math.hypot(vx, vy, vz) / BOND * 4.0;
|
||||
return { vector: [vx, vy, vz], magnitude, charges: q };
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Классификация полярности на основе диполя и состава. */
|
||||
function polarity(atoms, bonds, geom) {
|
||||
const c = counts(atoms);
|
||||
if (c.Na || c.K || c.Ca || c.Mg || c.Fe) return { label: 'Ионная', cls: 'bad', dipole: null };
|
||||
if (atoms.length < 2) return { label: '—', cls: '', dipole: 0 };
|
||||
const dp = dipole(atoms, bonds, geom);
|
||||
const m = dp.magnitude;
|
||||
let label, cls;
|
||||
if (m < 0.18) { label = 'Неполярная'; cls = 'good'; }
|
||||
else if (m < 0.55) { label = 'Слабо полярная'; cls = 'warn'; }
|
||||
else if (m < 1.5) { label = 'Полярная'; cls = 'warn'; }
|
||||
else { label = 'Сильно полярная'; cls = 'bad'; }
|
||||
return { label, cls, dipole: m, vector: dp.vector, charges: dp.charges };
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Массовые доли элементов (%). */
|
||||
function massFractions(atoms) {
|
||||
const c = counts(atoms);
|
||||
const total = molarMass(atoms) || 1;
|
||||
const out = {};
|
||||
for (const s of Object.keys(c)) out[s] = (el(s).mass * c[s] / total) * 100;
|
||||
return out;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Детекция функциональных групп (паттерн-матчинг по графу). */
|
||||
function functionalGroups(atoms, bonds) {
|
||||
const byId = {}; atoms.forEach(a => byId[a.id] = a);
|
||||
const bondsOf = id => (bonds || []).filter(b => bF(b) === id || bT(b) === id);
|
||||
const othr = (b, id) => bF(b) === id ? bT(b) : bF(b);
|
||||
const sym = id => byId[id] && byId[id].s;
|
||||
const groups = [];
|
||||
const usedC = new Set();
|
||||
|
||||
for (const a of atoms) {
|
||||
if (a.s !== 'C') continue;
|
||||
const my = bondsOf(a.id);
|
||||
const dblO = my.some(b => bO(b) === 2 && sym(othr(b, a.id)) === 'O');
|
||||
const sglO = my.filter(b => bO(b) === 1 && sym(othr(b, a.id)) === 'O');
|
||||
if (dblO && sglO.length) {
|
||||
const oId = othr(sglO[0], a.id);
|
||||
if (bondsOf(oId).some(b => sym(othr(b, oId)) === 'H')) { groups.push({ label: '−COOH', color: '#f87171' }); usedC.add(a.id); continue; }
|
||||
groups.push({ label: '−COO− (эфир)', color: '#fb923c' }); usedC.add(a.id); continue;
|
||||
}
|
||||
if (dblO && !usedC.has(a.id)) {
|
||||
const hN = my.some(b => sym(othr(b, a.id)) === 'H');
|
||||
const cN = my.filter(b => sym(othr(b, a.id)) === 'C').length;
|
||||
groups.push({ label: hN ? '−CHO' : (cN >= 2 ? 'C=O (кетон)' : 'C=O'), color: '#fb923c' });
|
||||
usedC.add(a.id);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
const ohN = atoms.filter(a => a.s === 'O' && bondsOf(a.id).some(b => bO(b) === 1 && sym(othr(b, a.id)) === 'H')).length;
|
||||
if (ohN) groups.push({ label: ohN > 1 ? `−OH ×${ohN}` : '−OH', color: '#60a5fa' });
|
||||
for (const a of atoms) {
|
||||
if (a.s !== 'N') continue;
|
||||
const hC = bondsOf(a.id).filter(b => sym(othr(b, a.id)) === 'H').length;
|
||||
if (hC >= 2) groups.push({ label: '−NH₂', color: '#34d399' });
|
||||
else if (hC === 1) groups.push({ label: '−NH', color: '#34d399' });
|
||||
}
|
||||
if (atoms.some(a => a.s === 'S' && bondsOf(a.id).some(b => sym(othr(b, a.id)) === 'H'))) groups.push({ label: '−SH', color: '#fbbf24' });
|
||||
const enes = (bonds || []).filter(b => bO(b) === 2 && sym(bF(b)) === 'C' && sym(bT(b)) === 'C');
|
||||
if (enes.length) groups.push({ label: enes.length > 1 ? `C=C ×${enes.length}` : 'C=C', color: '#a78bfa' });
|
||||
if ((bonds || []).some(b => bO(b) === 3 && sym(bF(b)) === 'C' && sym(bT(b)) === 'C')) groups.push({ label: 'C≡C', color: '#e879f9' });
|
||||
const cIds = new Set(atoms.filter(a => a.s === 'C').map(a => a.id));
|
||||
if ((bonds || []).filter(b => bO(b) === 2 && cIds.has(bF(b)) && cIds.has(bT(b))).length >= 3) groups.push({ label: 'Арен', color: '#06D6E0' });
|
||||
const halos = ['F', 'Cl', 'Br', 'I'];
|
||||
for (const h of halos) { const n = atoms.filter(a => a.s === h).length; if (n) groups.push({ label: n > 1 ? `−${h} ×${n}` : `−${h}`, color: '#4ade80' }); }
|
||||
for (const a of atoms) { if (a.s === 'P' && bondsOf(a.id).filter(b => sym(othr(b, a.id)) === 'O').length >= 2) { groups.push({ label: 'Фосфат', color: '#f97316' }); break; } }
|
||||
return groups;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Полный анализ молекулы — единая точка для всех страниц. */
|
||||
function analyze(atoms, bonds) {
|
||||
if (!atoms || !atoms.length) return null;
|
||||
const geom = vsepr(atoms, bonds);
|
||||
const pol = polarity(atoms, bonds, geom);
|
||||
return {
|
||||
formula: hillFormula(atoms),
|
||||
mass: molarMass(atoms),
|
||||
dbe: dbe(atoms),
|
||||
atomCount: atoms.length,
|
||||
geometry: { shape: geom.shape, hybridization: geom.hybridization, angle: geom.angle, centerSym: geom.centerSym },
|
||||
polarity: pol,
|
||||
charges: pol.charges || partialCharges(atoms, bonds),
|
||||
dipole: pol.dipole,
|
||||
groups: functionalGroups(atoms, bonds),
|
||||
massFractions: massFractions(atoms),
|
||||
atoms3d: geom.atoms3d,
|
||||
perAtom: geom.perAtom,
|
||||
};
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ── 2D-рендер (ball-and-stick для превью) ────────────────────────────────
|
||||
* atoms: [{s,x,y}] bonds: [{f,t,o}] | [{from,to,order}]
|
||||
* opts: { fit:true|false, padding, bg, lineColor, showSymbols, hideH, scale }
|
||||
@@ -165,10 +290,11 @@
|
||||
if (opts.hideH && a.s === 'H') continue;
|
||||
const p = P(a);
|
||||
const r = Math.max(3, e.radius * sc * (opts.atomScale || 1));
|
||||
const fill = opts.charges ? chargeColor(opts.charges[a.id]) : e.color;
|
||||
const grd = ctx.createRadialGradient(p.x - r * 0.3, p.y - r * 0.35, r * 0.1, p.x, p.y, r);
|
||||
grd.addColorStop(0, _lighten(e.color, 90));
|
||||
grd.addColorStop(0.5, e.color);
|
||||
grd.addColorStop(1, _darken(e.color, 0.55));
|
||||
grd.addColorStop(0, _lighten(fill, 90));
|
||||
grd.addColorStop(0.5, fill);
|
||||
grd.addColorStop(1, _darken(fill, 0.55));
|
||||
ctx.beginPath(); ctx.arc(p.x, p.y, r, 0, Math.PI * 2);
|
||||
ctx.fillStyle = grd; ctx.fill();
|
||||
if (showSym && r > 6 && (a.s !== 'H' || r > 9)) {
|
||||
@@ -486,11 +612,12 @@
|
||||
const e = el(a.s);
|
||||
const baseR = vdw ? (e.vdw / 100) * 16 : (e.cov / 100) * 11 + 6;
|
||||
const r = Math.max(3, baseR * persp * sc * (vdw ? 1.0 : 0.95));
|
||||
const [r0, g0, b0] = _hexRgb(e.color);
|
||||
const fillHex = opts.charges ? chargeColor(opts.charges[a.id]) : e.color;
|
||||
const [r0, g0, b0] = _hexRgb(fillHex);
|
||||
// глянцевый блик смещён к свету (верх-лево)
|
||||
const grd = ctx.createRadialGradient(sx - r*0.35, sy - r*0.4, r*0.05, sx, sy, r * 1.05);
|
||||
grd.addColorStop(0, `rgb(${Math.min(255,r0+135)},${Math.min(255,g0+135)},${Math.min(255,b0+135)})`);
|
||||
grd.addColorStop(0.4, e.color);
|
||||
grd.addColorStop(0.4, fillHex);
|
||||
grd.addColorStop(1, `rgb(${Math.round(r0*0.18)},${Math.round(g0*0.18)},${Math.round(b0*0.18)})`);
|
||||
// мягкая тень-ободок для объёма
|
||||
ctx.beginPath(); ctx.arc(sx, sy, r, 0, Math.PI * 2);
|
||||
@@ -503,6 +630,31 @@
|
||||
ctx.fillText(a.s, sx, sy);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// стрелка дипольного момента (от центра к δ−), если передан вектор
|
||||
if (opts.dipoleVec) {
|
||||
const [dx, dy, dz] = opts.dipoleVec;
|
||||
const dl = Math.hypot(dx, dy, dz);
|
||||
if (dl > 1e-3) {
|
||||
const proj = (x, y, z) => {
|
||||
const x1 = x * cyr + z * syr, z1 = -x * syr + z * cyr;
|
||||
const y2 = y * cxr - z1 * sxr, z2 = y * sxr + z1 * cxr;
|
||||
const pp = fov / (fov + z2);
|
||||
return [x1 * pp + W / 2, y2 * pp + H / 2];
|
||||
};
|
||||
const L = 70; // длина стрелки в экранных ед.
|
||||
const ux = dx / dl, uy = dy / dl, uz = dz / dl;
|
||||
const [ax, ay] = proj(0, 0, 0);
|
||||
const [bx, by] = proj(ux * L / sc, uy * L / sc, uz * L / sc);
|
||||
ctx.strokeStyle = '#facc15'; ctx.fillStyle = '#facc15'; ctx.lineWidth = 2.5; ctx.lineCap = 'round';
|
||||
ctx.beginPath(); ctx.moveTo(ax, ay); ctx.lineTo(bx, by); ctx.stroke();
|
||||
const ang = Math.atan2(by - ay, bx - ax), ah = 9;
|
||||
ctx.beginPath(); ctx.moveTo(bx, by);
|
||||
ctx.lineTo(bx - ah * Math.cos(ang - 0.4), by - ah * Math.sin(ang - 0.4));
|
||||
ctx.lineTo(bx - ah * Math.cos(ang + 0.4), by - ah * Math.sin(ang + 0.4));
|
||||
ctx.closePath(); ctx.fill();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ── Цветовые утилиты ─────────────────────────────────────────────────── */
|
||||
@@ -520,6 +672,15 @@
|
||||
const [r, g, b] = _hexRgb(hex);
|
||||
return `rgb(${Math.round(r * f)},${Math.round(g * f)},${Math.round(b * f)})`;
|
||||
}
|
||||
// Цвет атома по частичному заряду: δ+ синий, δ− красный, 0 серый
|
||||
function chargeColor(q) {
|
||||
const grey = [138, 138, 138];
|
||||
const t = Math.max(-1, Math.min(1, (q || 0) / 0.5));
|
||||
const target = t > 0 ? [64, 96, 255] : [238, 32, 32]; // δ+ синий / δ− красный
|
||||
const k = Math.abs(t);
|
||||
const mix = grey.map((g, i) => Math.round(g + (target[i] - g) * k));
|
||||
return `#${mix.map(v => v.toString(16).padStart(2, '0')).join('')}`;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ── safe: обёртка для API с тостом ошибки ───────────────────────────────
|
||||
* await BIO.safe(LS.biochemGetMolecules(), 'Не удалось загрузить молекулы')
|
||||
@@ -570,7 +731,8 @@
|
||||
ELEMENTS, el,
|
||||
bF, bT, bO,
|
||||
counts, hillFormula, molarMass, parseFormula, dbe,
|
||||
render2D, vsepr, render3D,
|
||||
partialCharges, dipole, polarity, massFractions, functionalGroups, analyze,
|
||||
render2D, vsepr, render3D, chargeColor,
|
||||
safe, RING_TEMPLATES,
|
||||
_hexRgb, _lighten, _darken,
|
||||
};
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user