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) روش‌های مكانیك 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 وردشی. 12

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

1-3) نظریه هارتری– فاك.. 13

1-3-1) معادله‌ی شرودینگر 15

1-4) مجموعه‌ی پایه. 16

1-4-1) مجموعه‌های پایه حداقل. 20

1-4-2) مجموعه‌های پایه ظرفیتی شکافته. 21

1-4-3) مجموعه‌های پایه قطبیده 21

1-4-4) مجموعه‌های همبستگی- سازگار 22

1-4-6) خطای قطع مجموعه‌ی پایه. 22

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

1-5) همبستگی الكترونی. 24

1-5-1) روش برهم‌كنش پیكربندی. 25

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

1-5-1-2) روش برهم‌كنش پیكربندی با برانگیختگی یگانه (CIS) 26

1-5-1-3) روش برهم‌كنش پیكربندی با برانگیختگی یگانه و دوگانه  (CISD) 26

1-5-1-4) روش برهم‌كنش پیكربندی مربعی. 27

1-5-1-5) روش برهم‌كنـش پیكـربنـدی درجه 2، با جـایگزینـی 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) پتانسیل برهم‌کنش برد بلند. 34

1-9-2) پتانسیل برهم‌کنش برد کوتاه 35

1-10) ضریب دوم ویریال. 35

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

1-10-3) بررسی معادله‌ی حالت ویریال از طریق مكانیك آماری. 42

1-10-4) توصیف كلاسیكی ضریب دوم ویریال. 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 فیزیكی فلوئور 65

1-12-4) خواص شیمیایی 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 محیط زیست.. 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 فیزیكی 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): ضریب دوم ویریال مولكول F2 با پتانسیل‌های تصحیح‌نشده و تصحیح‌شده در دامنه‌ی دمایی 100 تا 350 كلوین.. 91

جدول(2-13): تأثیر فاكتور بولتزمن بر داده‌های ضریب دوم ویریال با بهره گرفتن ازپتانسیل‌های تصحیح‌شده  92

.جدول(2-14): ضریب دوم ویریال با بهره گرفتن از پتانسیل‌های تصحیح‏نشده وتصحیح‏شده برای زاویه‌ی  برابر˚0، ˚45 و ˚90. 93

جدول(2-15): داده‌های ضریب دوم ویریال مولكول  با مجموعه‎پایه‌  با استفاده
از پتانسیل‌های تصحیح‏شده و تصحیح‏نشده در دامنه‌ی دمایی 100 تا 350 كلوین. 94

جدول(2-16): داده‌های ضریب دوم ویریال مولكول  با مجموعه‎پایه‌ی  بااستفاده
از پتانسیل‌های تصحیح‏شده برای زاویه‌ی q2 برابر ˚0، ˚45 و ˚90 در دامنه‌ دمایی
100 تا 350 كلوین. 95

جدول (3-1) آرایه‌ی 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) نمایش هندسه‌ی عمومی سیستم F2-F2 مطالعه‏شده در این تحقیق.. 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) ضریب دوم ویریال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعی از دمابا بهره گرفتن از
پتانسیل‌های تصحیح‌شده و تصحیح‌نشده. در سطح نظری MP2. 91

شكل (2-14) ضریب دوم ویریال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعی از دما با در‌نظرگرفتن
وزن آماری و بدون وزن آماری بولتزمن در سطح نظری MP2. 94

شكل (2-15) ضریب دوم ویریال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعی از دما برای زاویه 2θ
برابر˚0، ˚45 و ˚90 و ضریب دوم ویریال كلی تصحیح‌شده. در سطح
نظری MP2. 93

شكل (2-16) ضریب دوم ویریال گاز فلوﺋور با مجموعه‎پایه‌ی ‎6-31G* با بهره گرفتن از پتانسیل‌ تصحیح‌نشده به‌عنوان تابعی از دما. 94

شكل (2-17) ضریب دوم ویریال گاز فلوﺋور به‌عنوان تابعی از دما با مجموعه ‎پایه‌ی
6-31G* با بهره گرفتن از پتانسیل تصحیح‌شده برای زاویه q2 برابر˚0،
˚45 و ˚90 و ضریب دوم ویریال كلی تصحیح‌شده. 95

شكل (3-1) هندسه‌ی مورد استفاده در بررسی اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك 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) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور x به سیستم  F2-F2به‌عنوان تابعی از RTB. 122

شكل (3-10) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر  سوم بر
روی محور y به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از RTB. 123

شكل (3-11) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر  سوم بر
روی محور z به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی ازRTB. 124

شكل (3-12) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر  سوم بر
روی محور xy به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از ازRTB. 124

شكل (3-13) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور xz به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از ازRTB. 125

شكل (3-14) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور yz به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از ازRTB. 125

شكل (3-15) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر F2 سوم بر
روی محور x به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از ازRTB. 126

شكل (3-16) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور y به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی ازRTB. 126

شكل (3-17) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور z به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از ازRTB. 127

شكل (3-18) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور xy به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از ازRTB. 127

شكل (3-19) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور xz به سیستم F2-F2  به‌عنوان تابعی از RTB 128

شكل (3-20) انرژی مربوط به اثر گونه‌ی سوم برای نزدیك شدن منومر سوم بر
روی محور yz به سیستم F2-F2 به‌عنوان تابعی 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 پتانسیل بین­مولكولی یا به‌عبارت دیگر اعتبار و یا عدم اعتبار جمع‌پذیری جفت‌گونه­ی پتانسیل‌ها در سیستم 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 جنبه­ های 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 یك محاسبه از اساس، از هامیلتونی صحیح استفاده می‌شود و از هیچ داده تجربی به غیر از مقادیر ثابت‌های فیزیكی بنیادی، استفاده نمی‌شود. در یك محاسبه میدان خود سازگار هارتری- فاك هدف یافتن حاصل‌ضرب پادمتقارن  توابع تك‌الكترونی است كه انتگرال انرژی  را كمینه می‌نماید. از آن‌جا كه  صحیح است، بنابراین محاسبات HF-SCF محاسبه از اساس می‌باشد. اصطلاح از اساس نبایستی به معنی 100% صحیح تفسیر شود. در یك محاسبه از اساس اوربیتال مولكولی (SCF‑ MO)،  با تقریب به‌صورت حاصل‌ضرب پادمتقارن اسپین- اوربیتال تك­الكترونی بسط داده می‌شود و از یك مجموعه‌ی پایه محدود و درنتیجه غیركامل استفاده می‌شود.

در روش تابعیت چگالی، تابع موج مولكولی محاسبه نمی‌شود، بلكه چگالی احتمال الكترون مولكولی، ، محاسبه می‌شود و انرژی الكترونی مولكولی از  به­دست می‌آید.

در روش مكانیك مولكولی[3] ، از عملگر هامیلتونی مولكولی یا تابع موج استفاده نمی‌شود. در عوض، ‌در این روش به مولكول به‌عنوان تجمعی از اتم‌ها كه از طریق پیوندها به یكدیگر متصل هستند، نگاه می‌شود و انرژی مولكولی بر حسب ثابت‌های نیرو مربوط به كشش پیوندها، خمش پیوندها و پیچش حول پیوندها و دیگر پارامترها بیان می‌شود ]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.

پشتیبانی سایت :        *       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.