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 مكانیک 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

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

1-3) نظریه هارتری– فاك.. 13

1-3-1) معادله‌ی شرودینگر 15

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

1-5-1-4) 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

 

 

1-8) نظریه‌ی تابعیت چگالی. 31

1-9) پتانسیل‌های بین مولکولی. 33

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 مكانیک 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

. 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

75

2-4) نتیجه‌گیری. 96

با مجموعه پایه aug-cc-pVTZ درسطح نظری QCISD(T)  99

3-1) مقدمه  100

3-2) تاریخچه. 102

113

3-4) نتیجه‌گیری. 129

مراجع    131

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                      صفحه

جدول (1-1) خواص فیزیكی ف   ‌لوئور. 57

 

 با پتانسیل تصحیح‏شده و تصحیح‏نشده در دامنه‏ی دمایی 100 تا 600 کلوین   80

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

 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

برابر 0°، 30°، 45°، 60° و 90°. 84

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

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

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

115

129

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                              صفحه

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

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

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

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

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

θ
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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 نزدیک 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 جفت‌گونه­ 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 می ­تواند 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 می کند. بدیهی است ساختارهای منطقی متفاوتی را می­توان بر اساس اصول شیمی­فیزیکی به یک سیستم مولکولی