پایان نامه:پیش بینی گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات آروماتیک پرانرژی با استفاده از گرمای تشکیل فاز گازی محاسبه شده بوسیله PM3 و B3LYP

 دانلود متن کامل پایان نامه پیش­ بینی گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات آروماتیک پرانرژی با استفاده از گرمای تشکیل فاز گازی محاسبه شده بوسیله PM3 و B3LYP

دانشگاه پیام نور

مرکز اصفهان

دانشکده علوم پایه

پایان نامه

برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

رشته شیمی فیزیک

 گروه علمی شیمی

عنوان پایان نامه :

پیش­ بینی گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات آروماتیک پرانرژی با استفاده از گرمای تشکیل فاز گازی محاسبه شده بوسیله PM3 و B3LYP

اساتید راهنما:

دکتر محسن افتاده دکتر محمد حسین کشاورز

 

شهریور 1391

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 :

چکیده

با استفاده از روش­های آغازین و نیمه­تجربی، گرمای تشکیل فاز گازی با کمک نرم­افزار های گوسین و هایپرکم محاسبه گردید. روش آغازین B3LYP با مجموعه پایه 6-31G* و نیز روش PM3 برای تعیین گرمای تشکیل فاز گازی تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده با داده­های تجربی فاز متراکم مقایسه گردید و به کمک روش رگرسیون خطی چند متغیره ارتباطی بین گرمای تشکیل فاز گازی و متراکم به دست آمد. در روش B3LYP گرمای تشکیل فاز متراکم، به گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده، تعداد برخی عناصر، تعداد گروه نیترو و تعداد حلقه آروماتیک وابسته است. در روش PM3  گرمای تشکیل فاز متراکم علاوه بر اینکه به گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده، تعداد برخی عناصر و تعداد گروه­های نیترو وابسته است، به تعداد گروه­های N=N و نیز وجود سه حلقه متصل به هم نیز بستگی دارد. مقدار مجذور مربع انحراف میانگین (rms) مقادیر محاسبه شده با مقادیر تجربی در روش B3LYP برابر با 15 کیلوژول بر مول و این میزان در روش PM3، 69/7 کیلوژول بر مول به دست آمد.

 

واژگان کلیدی: گرمای تشکیل فاز متراکم، گرمای تشکیل فاز گازی، روش PM3، روشB3LYP، ترکیبات نیتروآروماتیک

 

فهرست مطالب

 

فصل اول: مطالعه ترکیبات نیترو­آروماتیک پرانرژی و گرمای تشکیل

.

1-1-تعریف ماده منفجره 1

1-2-طبقه­بندی مواد منفجره 1

1-3-ترکیبات­ نیترو­آروماتیک… 3

1-4-روش­های تعیین گرمای تشکیل مواد منفجره

1-5-بررسی برخی مطالعات انجام­شده….. 7

فصل دوم:بررسی روش­های محاسباتی و رگرسیون خطی چند­متغیره

 

2-1 مکانیک کوانتوم. 18

2-1-1روش مکانیک مولکولی.. 19

2-1-2 روش­ ساختار الکترونی.. 19

2-3 روش­های نیمه­تجربی.. 20

2-3-1 روشMNDO.. 23

2-3-2 روشAM1. 23

2-3-3 روش­ PM3. 24

2-4 روش­های آغازین.. 24

2-5 تفاوت روش­های نیمه­تجربی و آغازین.. 26

2-6 روش میدان خودسازگار هارتری-فاک… 27

2-7 تئوری تابع دانسیته. 29

2-7-1 تقریب چگالی موضعی.. 29

2-7-2 تقریب چگالی اسپین محلی.. 30

2-7-3 تقریب گرادیان تعمیم­یافته. 30=

2-7-4 توابع هیبریدی.. 32

2-8 روش B3LYP. 35

2-9 مجموعه­های پایه. 36

2-9-1 انواع مجموعه­های پایه. 36

2-9-1-1 مجموعه­ پایه حداقل.. 37

2-9-1-2 مجموعه پایه زتای دوگانه………………………………………………………………………………..

2-9-1-3 مجموعه پایه زتای سه­گانه…………………………………………………………………………….

2-9-1-4 مجموعه پایه ظرفیتی شکافته……………………………………………………………..

2-9-1-5 مجموعه پایه پلاریزه……………………………………………………………………………………

2-9-1-6 مجموعه پایه نفوذی…………………………………………………………………………………..

2-10 گرمای تشکیل…………………………………………………………………………………………….

2-11 دانسیته ……………………………………………………………………………………………………..

2-12 رگرسیون ………………………………………………………………………………………………….

2-13-1 رگرسیون خطی چند متغیره……………………………………………………………………….

فصل3: نتایج، بحث و نتیجه­گیری

 

3-1 بهینه­سازی ساختارها 39

3-2 گرمای تشکیل فاز گازی 39

3-1-1  روش آغازین.. 44

3-1-2  روش نیمه­تجربی.. 53

3-3 دانسیته کریستالی.. 55

3-4 نتیجه­گیری 56

3-5  پیشنهادات

مراجع. 59


 

فهرست جدول‌ها

 

جدول‏1-1: شکل­های 1 الی72 مربوط به مولکول­های مورد بررسی

جدول‏3‑1: مقادیر   مربوط به اتم­های مختلف..

جدول3-2:گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده از رابطه (3-1) بر حسب کیلوژول بر مول

جدول3-3: نتایج تجربی و گرمای تشکیل فاز متراکم محاسبه ­شده از رابطه (3-5) بر حسب کیلوژول بر مول

جدول‏3-4: نتایج تجربی و گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده با روش PM3   بر حسب کیلوژول بر مول

جدول‏3-5: گرمای تشکیل فاز متراکم تجربی و محاسبه شده از رابطه (3-10) و میزان انحراف از داده­های تجربی ترکیبات بر حسب کیلوژول بر مول

جدول3-6: نتایج تجربی و گرمای تشکیل فاز متراکم به دست امده از معادله (3-12) و میزان انحراف نسبت به مقادیر تجربی بر حسب کیلوژول بر مول.

جدول‏3-7: نتایج تجربی و گرمای تشکیل فاز متراکم به دست آمده از معادله (3-7) و میزان انحراف از داده­های تجربی بر حسب کیلوزول بر مول Error! Bookmark not defined.

جدول3-8: حجم بر حسب سانتی­متر مکعب بر مول و دانسیته ترکیبات بر حسب گرم بر سانتی­متر مکعب…………………………………………………………………………………………………………………………………..


1-1 تعریف ماده منفجره

ماده­ منفجره ترکیبی شیمیایی و یا مخلوطی مکانیکی است که در اثر جرقه، ضربه، حرارت و یا شعله در مدت کوتاهی تجزیه شده و مقدار زیادی گاز و حرارت تولید می­کند.

در تعریف دیگر برای مواد­ منفجره می­توان گفت: یک ماده منفجره به ماده یا مخلوطی از مواد گفته ­می­شود که خودش قادر است :

1- مقدار گاز تحت فشار بالا تولید کند.

2- قادر است این گاز را با سرعت زیاد و در شرایط معینی تولید کند که محیط اطراف در معرض یک تنش دینامیکی قرارداده شوند.

حال به تعریف انفجار می­پردازیم، انفجار یک واکنش اکسیداسیون و احیای سریع است که فشار و حجم زیادی از گازهای داغ را تولید می­کند. واکنش سوختن، مشابه واکنش انفجار می­باشد که یک ماده سوختنی با هوا می­سوزد و حجم زیادی از گازهای داغ را به وجود می­آورد. ولی اختلاف این دو واکنش شیمیایی، در سرعت آزاد­سازی محصولات احتراق می­باشد. واکنش­های انفجار سریع­اند، در­حالی­که واکنش­های سوختن کند پیش می­روند. قدرت انفجاری یک ماده منفجره به ساختمان ماده منفجره و وجود عوامل ناپایدار بستگی دارد. این گروه­ها که باعث ایجاد ناپایداری می­شوند، عبارتند از گروه­های نیترات، دی آزو، نیترو، آزید و پراکسید و….این گروه­ها در یک ترکیب باعث افزایش سطح انرژی و ایجاد فشارهایی در داخل مولکول می­شوند. وقتی فشارهای داخلی در اثر محرکی حتی با انرژی کم افزایش یافت پایدار ماندن ساختمان مولکول امکان ندارد و منجر به شکستن اکثر پیوندها و جدا شدن ناگهانی اجزا مولکول شده و گرمای زیادی آزاد می­شود، یعنی انفجار رخ می­دهد. در بعضی از مواد منفجره میزان ناپایداری مواد به­ قدری زیاد است که بدون هیچ تحریکی واکنش تجزیه و شکست مولکول انجام می­گیرد.

1-2 طبقه بندی مواد منفجره

تقسیم­بندی مواد منفجره دارای تاریخچه­ای است که در طول زمان تغییر­کرده ­است. در اولین تقسیم­بندی که صورت ­گرفته مواد منفجره را در 6 گروه جای دادند که این 6 گروه عبارتند از:

الف) ترکیبات نیترو

ب) استرهای نیتریک

ج) نیترو­آمین­ها

د) مشتقات اسید­کلریک و پرکلریک

ه) آزیدها

و) پراکسیدها و ازوئیدها و غیره

نقص تقسیم­بندی فوق در دسته ششم است که انواعی از مواد نامعلوم را شامل­ می­شود. بعدها این تقسیم­بندی تکمیل ­شد و سعی ­کردند مواد منفجره را با توجه به عوامل شیمیایی و گروه­های عاملی تقسیم­بندی کنند. در این تقسیم­بندی این مواد به 8 گروه دسته­بندی شده­اند، وجود یک یا چند گروه عاملی می­تواند باعث شناخت یک ماده منفجره شود.

الف) ترکیبات نیترو و نیترات­های معدنی دارای عوامل :

ب) فولیمنات­های دارای عامل :

ج) آزیدهای آلی و معدنی دارای عوامل :

د) مشتقات هالوژنه ازت دارای عوامل :                                     ( هالوژن  )

ه) کلرات­ها و پرکلرات­ها دارای عوامل :

و) پراکسیدها و ازوئیدهای دارای عوامل :

ز) استیلن و استیلدهای دارای عوامل :

ح) ترکیبات آلی فلزی دارای عوامل :

نوع دیگر تقسیم­بندی که مورد استفاده قرار می­گیرد، تقسیم­بندی کاربردی مواد منفجره است. در این تقسیم­بندی، اولین دسته مواد منفجره­ای هستند که دارای با­لاترین سرعت واکنش انفجاری می­باشند( 9100-2000 ) و دومین دسته، مواد محترقه شامل فرم­های پرتاب و پیرو­تکنیک­ها هستند که در مرتبه دوم سرعت سوختن قرار دارند و با سرعتی نسبتاً پایین می­سوزند و بر حسب  بیان می­شوند.

اگرچه تعداد زیادی مواد منفجره پلیمری جدید نیز تولید ­شده است، اما همه­ آنها به­ طور کلی به یکی از سه دسته زیر تعلق دارند]15[.

الف) مواد منفجره سوزشی یا پیشرانه­ها

ب) مواد منفجره آغازگر ( اولیه )

ج) مواد منفجره قوی ( اصلی یا ثانویه )

1-3 ترکیبات نیتروآروماتیک

دربین مواد منفجره به بررسی ترکیبات نیترو پرداخته شده است. در بین ترکیبات نیترو­آلیفاتیک، نیترو­متان تنها ماده­ای است که به عنوان یک ماده منفجره شناخته ­شده­ است. تترانیترو­متان ماده­ منفجره نیست ولی می­تواند یک ماده منفجره تشکیل­دهد، زمانی­که با مواد قابل ­احتراق مخلوط شود.

مشتقات نیترو ترکیبات ­آرومات به ­عنوان ماده ­منفجره، بسیار پراهمیت هستند. به طور معمول این­طور مطرح می­شود که تنها آن­ دسته از ترکیبات نیترویی دارای خاصیت انفجاری هستند که حداقل دو گروه نیترو به یک حلقه بنزن متصل باشد، اما برس کلوت[1] متوجه شد که حتی حضور یک گروه­نیترو در حلقه بنزن برای افزایش سهولت تجزیه ­گرمایی ترکیب آروماتیک کافی است، که این مسئله بعدها توسط دانشمندان دیگر نیز تایید­ شد. به­هرحال در بین ترکیبات نیترو­­آروماتیک تنها آن­هایی که دارای 3 یا تعداد بیشتری گروه نیترو روی یک حلقه بنزن هستند (و در بعضی موارد آن­هایی که دارای 2 گروه نیترو هستند ) به­طور مشخص دارای خواص مواد منفجره هستند. این ترکیبات، بسیار وسیع بوده و در حوزه مواد منفجره، جز مواد منفجره ثانویه دسته­بندی می­شوند]1[.

1-4 روشهای تعیین گرمای تشکیل مواد

به ­­منظور بررسی خواص ترکیبات نیتروآروماتیک به­ عنوان یک ماده منفجره به­ دست ­آوردن گرمای تشکیل آن­ها ضروری است. برای به ­دست­ آوردن گرمای تشکیل آن­ها از روش­ تجربی و روش­های تئوری استفاده می­شود. در روش تجربی می­توان از یک کالریمتر آدیاباتیک برای به دست آوردن گرمای تشکیل آنها استفاده کرد. ولی ترکیباتی هستند که سنتز آن­ها سخت بوده و یا بسیار ناپایدارند بنابراین از روش­های تئوری برای محاسبه گرمای تشکیل مواد پرانرژی استفاده می­شود.

روش­های زیادی برای مطالعه گرمای تشکیل و یا مطالعه هندسه ­مولکولی آن­ها انتخاب­ شده­­ است، ولی در بین آن­ها روش­های ­آغازین و نیمه­تجربی بیشتر رایج است. روش آغازین تنها برای مولکول­های با اندازه کوچک یا متوسط به ­کار­ می­رود و به ­کار بردن آن برای مولکول­های بزرگ نیاز به محاسبه زیاد دارد. بنابراین می­توان از روش­های نیمه­تجربی برای  محاسبه گرمای تشکیل آن­ها استفاده نمود که به­طور اختصاصی، برای به­ دست­ آوردن گرمای تشکیل طراحی شده­اند]2[.

 

(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)

تعداد صفحه :85

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

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

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید