متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :شیمی

گرایش :شیمی ­فیزیک

عنوان :بررسی اثر گونه­ ی سوم و محاسبه ضریب دوم ویریال گاز  F2با بهره گرفتن از سطح نظریQCISD(T)/aug-cc-pVTZ

دانشگاه یزد

دانشکده علوم

گروه شیمی

پایان نامه

 برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

شیمی ­فیزیک

 

عنوان:

بررسی اثر گونه­ی سوم و محاسبه ضریب دوم ویریال گاز  F2با بهره گرفتن از سطح نظریQCISD(T)/aug-cc-pVTZ

 

استاد راهنما:

دکتر محمدرضا نوربالا

 

استاد مشاور:

دکتر منصور نمازیان

 

شهریور ماه 90

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                            صفحه

فصل اول: مروری بر روش­های محاسباتی نظری 1

1-1) مقدمه  2

1-2) روش‌های شیمی محاسباتی. 3

1-2-1) روش‌های مکانیک مولکولی. 3

1-2-2) روش‌هاي مكانيك كوانتومی. 5

1-2-2-1) روش‌های از اساس.. 5

1-2-2-1-1) تقریب بورن- اپنهایمر 9

   1-2-3) روش‌های گوسین. 10

1-2-4) روشهای وردشي. 12

1-2-4-1) سيستم‌هاي پوسته باز و بسته. 12

1-3) نظریه هارتري– فاك.. 13

1-3-1) معادله‌ی شرودينگر 15

1-4) مجموعه‌ی پايه. 16

1-4-1) مجموعه‌هاي پايه حداقل. 20

1-4-2) مجموعه‌هاي پايه ظرفيتي شکافته. 21

1-4-3) مجموعه‌هاي پايه قطبيده 21

1-4-4) مجموعه‌هاي همبستگي- سازگار 22

1-4-6) خطای قطع مجموعه‌ی پایه. 22

1-4-7) خطای برهم‌نهی مجموعه‌ی پایه. 23

1-5) همبستگي الكتروني. 24

1-5-1) روش برهم‌كنش پيكربندي. 25

1-5-1-1) روش برهم‌كنش پيكربندي کامل. 25

1-5-1-2) روش برهم‌كنش پيكربندي با برانگيختگي يگانه (CIS) 26

1-5-1-3) روش برهم‌كنش پيكربندي با برانگيختگي يگانه و دوگانه  (CISD) 26

1-5-1-4) روش برهم‌كنش پيكربندي مربعي. 27

1-5-1-5) روش برهم‌كنـش پيكـربنـدي درجه 2، با جـايگزينـي یگانه و دوگانه (QCISD) 27

1-5-2) روش خوشه‌های جفت‌شده 28

1-6) نظریه اختلال مولر- پلست.. 28

1-7) ساختار برنامه. 30

1-8) نظریه‌ی تابعیت چگالی. 31

1-9) پتانسیل‌های بین مولکولی. 33

1-9-1) پتانسيل برهم‌کنش برد بلند. 34

1-9-2) پتانسيل برهم‌کنش برد کوتاه 35

1-10) ضريب دوم ويريال. 35

1-10-1) منشاء معادله‌ی حالت ويريال. 37

1-10-3) بررسی معادله‌ی حالت ويريال از طريق مكانيك آماري. 42

1-10-4) توصیف كلاسيكي ضريب دوم ويريال. 45

1-11) برهم‌کنش‌های چندذره‌ای و اثر گونه‌ی سوم. 48

1-12) دانستنی‌هایی درباره فلوئور 54

1-12-1) تاریخچه‌‌ی فلوئور 55

1-12-2) کاربردهای فلوئور 55

1-12-3) خواص فيزيكي فلوئور 65

1-12-4) خواص شيميايي فلوئور 58

1-12-5) ترکیبات فلوئور 58

1-12-6) تأثیر فلوئور بر انسان، تغذیه و سلامتی. 58

1-12-7) نحوه‌ی عمل فلوئور در بدن. 60

1-12-8) منابع غذایی فلوئور 61

1-12-9) اثرات فلوئور بر محيط زيست.. 62

فصل دوم: محاسبه ضریب دوم ویریال گاز فلوئور با بهره گرفتن از روش QCISD(T)/Aug-
cc-pVTZ. 63

2-1) مقدمه  64

2-2) تاریخچه‌ی محاسباتی ضریب دوم ویریال. 66

2-3) شیوه‌ی محاسباتی ضریب دوم ویریال برای مولکول گازی F2 75

2-4) نتیجه‌گیری. 96

فصل سوم: بررسی اثر گونه‌ی سوم سیستم F2-F2 با مجموعه پایه aug-cc-pVTZ درسطح نظری QCISD(T)  99

3-1) مقدمه  100

3-2) تاریخچه. 102

3-3) بررسی اثر گونه‌ی سوم بر پتانسیل بین‌مولکولی سیستم  F2-F2 113

3-4) نتیجه‌گیری. 129

مراجع    131

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                      صفحه

جدول (1-1) خواص فيزيكي ف   ‌لوئور. 57

جدول (2-1) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با پتانسیل تصحیح‏شده و تصحیح‏نشده در دامنه‏ی دمایی 100 تا 600 کلوین   80

جدول (2-2) بررسی اثر وزن آماری بر مقادیر ضریب دوم ویریال مولکول F2 با پتانسیل‏های تصحیح‏شده در دامنه‏ی دمایی 100 تا 600 کلوین.. 81

جدول (2-3) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‏شده وتصحیح‏نشده
در دامنه‏ی دمایی 100 تا 600 کلوین برای θ2 برابر 0°،45°  و 90°. 82

جدول (2- 4) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‏شده دردامنه‏­ی      دمایی 100 تا 600 کلوین و ϕ=0° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°،  60°و 90°. 83

جدول (2- 5) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‏نشده دردامنه­ی   ‏ دمایی 100 تا 600 کلوین و ϕ=0° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°، 60° و 90°. 84

جدول (2- 6) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‏شده دردامنه‏­ی     دمایی 100 تا 600 کلوین و  ϕ=45° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°، 60° و 90°. 85

جدول (2- 7) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‌نشده دردامنه‏ی
دمایی 100 تا 600 کلوین و ϕ=45° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°، 60° و 90°. 86

جدول (2-8) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‏شده دردامنه‏ی‏
دمایی 100 تا 600 کلوین و ϕ = 60° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°، 60° و 90°. 87

جدول (2-9) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‌نشده دردامنه‏ی
دمایی 100 تا 600 کلوین و =60° ϕ و  θ2برابر 0°، 30°، 45°،  60°و 90°. 88

جدول(2-10) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‏شده دردامنه‏ی     دمایی 100 تا 600 کلوین و ϕ=90° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°، 60° و90°. 89

جدول(2-11) ضریب دوم ویریال مولکولF2  با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‌نشده دردامنه‏ی
دمایی 100 تا 600 کلوین و ϕ=90° و θ2 برابر 0°، 30°، 45°، 60° و90°. 90

جدول(2-12): ضريب دوم ويريال مولكول F2 با پتانسيل‌هاي تصحيح‌نشده و تصحيح‌شده در دامنه‌ی دمايي 100 تا 350 كلوين.. 91

جدول(2-13): تأثير فاكتور بولتزمن بر داده‌هاي ضريب دوم ويريال با بهره گرفتن ازپتانسيل‌هاي تصحيح‌شده  92

.جدول(2-14): ضريب دوم ويريال با بهره گرفتن از پتانسيل‌هاي تصحيح‏نشده وتصحيح‏شده براي زاويه‌ی  برابر˚0، ˚45 و ˚90. 93

جدول(2-15): داده‌هاي ضريب دوم ويريال مولكول  با مجموعه‎پايه‌  با استفاده
از پتانسيل‌هاي تصحيح‏شده و تصحيح‏نشده در دامنه‌ی دمايي 100 تا 350 كلوين. 94

جدول(2-16): داده‌هاي ضريب دوم ويريال مولكول  با مجموعه‎پايه‌ی  بااستفاده
از پتانسيل‌هاي تصحيح‏شده براي زاويه‌ی q2 برابر ˚0، ˚45 و ˚90 در دامنه‌ دمايي
100 تا 350 كلوين. 95

جدول (3-1) آرایه‌ي Z مربوط به بهینه‌کردن سیستم F2-F2 115

جدول (3-2) خلاصه‌ای از کارهای تحقیقاتی انجام‏شده روی اثر جسم سوم سیستم F2-F2. 129

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                              صفحه

شکل (2-1) نمايش هندسه‌ي عمومي سيستم F2-F2 مطالعه‏شده در اين تحقيق.. 76

شکل (2-2) ضریب دوم ویریال گاز فلوئوربر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل
تصحیح‌شده و پتانسیل تصحیح‌نشده. 80

(2-3) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با درنظر گرفتن وزن آماری و بدون درنظر گرفتن وزن آماری   81

شکل(2-4) ضریب دوم ویریال با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‌شده و θ2 برابر 0°، 45 و
90°. 82

شکل (2-5) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل‌
تصحیح‏شده برای زاویه‏ی f مساوی  30°و θ2 برابر 0°، 30°،45°،60°  و
90°. 83

شکل (2-6) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل
تصحیح‏نشده برای زاویه‏ی f مساوی  30°و θ2  
برابر 0°،30° ،45° ،60°  و
°90. 84

شکل (2-7) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما  با پتانسیل تصحیح‏شده برای زاویه‏ی f مساوی  45°و θ2 برابر 0°،30° ،45° ،60° و °90. 85

شکل (2-8) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل
تصحیح‏نشده برای زاویه‏ی f مساوی  45°و θ2 برابر 0°،30° ،45° ، °60 و
°90. 86

شکل (2-9) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل
تصحیح‏شده برای زاویه­ی f مساوی  60°و θ2 برابر 0°،30°،45° ، 60°و
90°. 87

شکل (2-10) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل       تصحیح­نشده برای زاویه‌ی f مساوی  60°و θ2 برابر 0°،30° ،45° ،60° و
90°. 88

شکل (2-11) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل
تصحیح‏شده برای زاویه‌ی f مساوی  90°و θ2 برابر ،0°، 30°،45° ،
60° و90°. 89

شکل (2-12) ضریب دوم ویریال گاز فلوئور بر حسب دما با بهره گرفتن از پتانسیل       تصحیح‌نشده برای زاویه‌ی f مساوی  90°و θ2 برابر0°،30°،45° ، 60°و
90°. 90

شكل (2-13) ضريب دوم ويريال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعي از دمابا بهره گرفتن از
پتانسيل‌هاي تصحيح‌شده و تصحيح‌نشده. در سطح نظری MP2. 91

شكل (2-14) ضريب دوم ويريال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعي از دما با در‌نظرگرفتن
وزن آماري و بدون وزن آماري بولتزمن در سطح نظری MP2. 94

شكل (2-15) ضريب دوم ويريال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعي از دما براي زاويه 2θ
برابر˚0، ˚45 و ˚90 و ضريب دوم ويريال كلي تصحيح‌شده. در سطح
نظری MP2. 93

شكل (2-16) ضريب دوم ويريال گاز فلوﺋور با مجموعه‎پايه‌ی ‎6-31G* با بهره گرفتن از پتانسيل‌ تصحيح‌نشده به‌عنوان تابعي از دما. 94

شكل (2-17) ضريب دوم ويريال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعي از دما با مجموعه ‎پايه‌ی
6-31G* با بهره گرفتن از پتانسيل تصحيح‌شده براي زاويه q2 برابر˚0،
˚45 و ˚90 و ضريب دوم ويريال كلي تصحيح‌شده. 95

شكل (3-1) هندسه‌ی مورد استفاده در بررسی اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن
منومر  سوم در صفحه‌ی xy. 116

شکل(3-2) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهات x، y و z برای نزدیک
شدن منومر سوم به سیستم F2-F2 بر حسب فاصله. 118

شکل(3-3) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهت X برای نزدیک شدن
منومر سوم به سیستم F2-F2 بر حسب فاصله. 119

شکل(3-4) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهت Y برای نزدیک شدن
منومر سوم به سیستم  F2-F2بر حسب فاصله. 120

شکل(3-5) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهت Z برای نزدیک شدن
منومر سوم به سیستم  F2-F2بر حسب فاصله. 120

شکل(3-6) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهت XY برای نزدیک شدن
منومر سوم به سیستم F2-F2 بر حسب فاصله. 121

شکل(3-7) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهت YZ برای نزدیک شدن
منومر سوم به سیستم F2-F2 بر حسب فاصله. 121

شکل(3-8) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم در جهت XZ برای نزدیک شدن
منومر سوم به سیستم F2-F2 بر حسب فاصله. 122

شكل (3-9) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور x به سيستم  F2-F2به‌عنوان تابعي از RTB. 122

شكل (3-10) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر  سوم بر
روي محور y به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از RTB. 123

شكل (3-11) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر  سوم بر
روي محور z به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي ازRTB. 124

شكل (3-12) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر  سوم بر
روي محور xy به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از ازRTB. 124

شكل (3-13) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور xz به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از ازRTB. 125

شكل (3-14) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور yz به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از ازRTB. 125

شكل (3-15) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر F2 سوم بر
روي محور x به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از ازRTB. 126

شكل (3-16) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور y به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي ازRTB. 126

شكل (3-17) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور z به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از ازRTB. 127

شكل (3-18) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور xy به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از ازRTB. 127

شكل (3-19) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور xz به سيستم F2-F2  به‌عنوان تابعي از RTB 128

شكل (3-20) انرژي مربوط به اثر گونه‌ی سوم براي نزديك شدن منومر سوم بر
روي محور yz به سيستم F2-F2 به‌عنوان تابعي از ازRTB. 128

چکیده

در این تحقیق برای ارزیابی سطح انرژی پتانسیل بین­مولکولی (IPS) سیستم F2-F2  به محاسبه­ی ضریب دوم ویریال گاز فلوئور پرداخته­ شد. IPS­ها با بهره گرفتن از سطح نظری QCISD(T) و مجموعه پایه‌ی cc-pVTZ- augبه­دست آمده­اند. محاسبات در فاصله‌ی دمایی 100 تا 600 کلوین با بهره گرفتن از پتانسیل­های تصحیح‌نشده و تصحیح‌شده با روش تصحیح از بالا به پایین (CP) انجام شد. علاوه بر این تأثیر فاکتور بولتزمن بر ضریب دوم ویریال نیز بررسی شد و مشاهده گردید که مقادیر به­دست آمده با در‌نظر گرفتن این فاکتور با مقادیر تجربی تفاوت کمتری دارد. اثر جسم سوم بر پتانسيل بين­مولكولي يا به‌عبارت ديگر اعتبار و يا عدم اعتبار جمع‌پذيري جفت‌گونه­ی پتانسيل‌ها در سيستم F2-F2  نیز مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور منومر سوم فلوئور در سه جهت اصلی X،Y ، Z و جهت­های بین محوری XY،  XZو YZ به مرکز سیستم F2-F2 نزدیک شد. از سطح نظری QCISD(T) به‌عنوان بالاترین سطح نظری محاسبات استفاده شد. تمام محاسبات با بهره گرفتن از Gaussian09 و در محیط Linux انجام گرفت. مشاهده شد که در فاصله 6 آنگسترمی از مرکز سیستم F2-F2 اثر گونه‌‌ی سوم قابل چشم­پوشی است.

فصل اول

مروری بر روش­های محاسباتی نظری

1-1) مقدمه

شیمی محاسباتی مخصوصاً محاسبات مکانیک کوانتومی رویکرد نوینی به پدیده­های شناخته‌شده فیزیکی و شیمیایی است که می­تواند منجر به درک بهتر جهان پیرامون ما گردد. امروزه با پیشرفت روز افزون رایانه‌ها قادر هستیم پدیده­های گوناگون را در ماتریس­های بسیار پیچیده نظیر سیستم­های بیولوژیکی و نانو‌تکنولوژی مورد مطالعه قرار دهیم و بدیهی‌است که انجام چنین مطالعاتی در درجه‌ی اول نیازمند درک وسیعی از پدیده­های فیزیکی و شیمیایی، ابداع و نوآوری روش­های نوین مطالعاتی و تجزیه و تحلیل مستند و هدف­دار است.

در روش­های متداول شیمی محاسباتی، محقق در ابتدا اقدام به انتخاب یک سیستم مولکولی خاص از هدف مورد مطالعه می‌نماید. بدیهی است ساختارهای منطقی متفاوتی را می­توان بر اساس اصول شیمی­فیزیکی به یک سیستم مولکولی نسبت داد. روش محاسبات کوانتومی به ما کمک می‌کند تا مجموعه­ی پایدارترین ساختار را با کمینه کردن تابع انرژی پتانسیل به­دست آوریم. در یک ساختار هندسی بهینه‌شده تمام پارامترهای هندسی مولکول در دسترس است. لذا با داشتن مختصات اتم­ها در چنین ساختاری می­توان با بهره گرفتن از روش­های محاسبات کوانتومی مناسب، چگالی الکترونی سیستم (در روش نظریه تابعیت چگالی)[1]یا تابع موج الکترونی سیستم (در روش هارتری فاک[2]) را پیش­بینی نموده و سپس اطلاعات متعددی نظیر پارامترهای NMR ، NQR، انرژی و … را بدست آورد. در نهایت می­توان از مقایسه نتایج محاسبه‌شده با نتایج تجربی مناسب‌ترین ساختار را برگزید. به­عنوان مثال یکی از جنبه­های بسیار مهم درمطالعه‌ی ساختار مولکول­های زیستی نظیر پروتئین­ها و نوکلئیک اسیدها، پیوند هیدروژنی است که طیف­سنجی رزونانس چهارقطبی هسته یکی از قدرتمندترین و دقیق­ترین روش­ها برای مطالعه آن­هاست.

در يك محاسبه از اساس، از هاميلتوني صحيح استفاده مي‌شود و از هيچ داده تجربي به غير از مقادير ثابت‌هاي فيزيكي بنيادي، استفاده نمي‌شود. در يك محاسبه ميدان خود سازگار هارتري- فاك هدف يافتن حاصل‌ضرب پادمتقارن  توابع تك‌الكتروني است كه انتگرال انرژي  را كمينه مي‌نمايد. از آن‌جا كه  صحيح است، بنابراين محاسبات HF-SCF محاسبه از اساس مي‌باشد. اصطلاح از اساس نبايستي به معني 100% صحيح تفسير شود. در يك محاسبه از اساس اوربيتال مولكولي (SCF‑ MO)،  با تقريب به‌صورت حاصل‌ضرب پادمتقارن اسپين- اوربیتال تك­الكتروني بسط داده مي‌شود و از يك مجموعه‌ی پايه محدود و درنتیجه غيركامل استفاده مي‌شود.

در روش تابعيت چگالي، تابع موج مولكولي محاسبه نمي‌شود، بلكه چگالي احتمال الكترون مولكولي، ، محاسبه مي‌شود و انرژي الكتروني مولكولي از  به­دست مي‌آيد.

در روش مكانيك مولكولي[3] ، از عملگر هاميلتوني مولكولي يا تابع موج استفاده نمي‌شود. در عوض، ‌در اين روش به مولكول به‌عنوان تجمعي از اتم‌ها كه از طريق پيوندها به يكديگر متصل هستند، نگاه مي‌شود و انرژي مولكولي بر حسب ثابت‌هاي نيرو مربوط به كشش پيوندها، خمش پيوندها و پيچش حول پيوندها و ديگر پارامترها بيان مي‌شود ]1[.

تعداد صفحه : 161

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :