منابع پایان نامه ارشد با موضوع روش تحقیق، نرم افزار، اکسیداسیون

از کارهای انجام این کار آن است که دو تابع پایه برای هر اوربیتال مولکولی در نظرگرفته شود که هر یک مقدار مختلفی برای«زتا» دارند. این مجموعه، یک مجموعه پایه با زتای مضاعف(DZ) نامیده می شود.
1-27- مجموعه های پایه گوسی(GTO)
اوربیتالهای اسلیتری، که بخش شعاعی r(n-1) e-ar را دارند، به راحتی توسط کامپیوتر مورد استفاده قرار نمی گیرند، ولی اوربیتال های گوسی که بخش شعاعی e^(〖-ar〗^2 ) را دارند، چنین نیستند. به ویژه حاصل ضرب دو تابع گوسی یک گوسی است، در حالی که چنین چیزی در مورد STO ها صادق نیست. تقریباً در حال حاضر، استفاده از توابع گوسی در مجموعه های پایه«آغازین» متداول است.
برای آنکه STO به بهترین نحو تقریب زده شود، توانهای موجود در مجموعه پایه گوسی از پارامترهای برازش یافته برگزیده می شوند، ترکیب خطی عبارت(1-17) است.
Ψ=d_1 e^(〖-a〗_1 r^2 )+d_2 e^(〖-a〗_2 r^2 )+d_3 e^(〖-a〗_3 r^2 ) (1-17)
که در آن ضریب di ضرایب انقباضو ai توانها(یا ضرایب نهایی) هستند، هریک از جمله های موجود در سمت راست، یک جمله خام نامیده می شود.
1-28- تقسیم بندی انواع مجموعه های پایه
الف) مجموعه ی توابع ساده(یا مجموعه های پایه ی مستقر52) شامل:
مجموعه های پایه ی مینیمال53
مجموعه ی پایه با لایه والانس شکافته54
مجموعه های پایه ی قطبیده55
توابع پخشی56
ب) مجموعه ی توابع پیشرفته(یا مجموعه های پایه ی گسترده)
در ادامه به توضیح مختصری از هر یک می پردازیم.
1-29- طبقه بندی توابع ساده
1-29-1- مجموعه های پایه ی مینیمال
مجموعه های پایه مینیمال شامل کمترین تعداد توابع پایه مورد نیاز برای هر اتم می باشد. به عنوان مثال این مجموعه های پایه برای اتم کربن و هیدروژن عبارتند از:
H:1s
C:1s, 2s, 2px, 2py, 2pz
مجموعه های پایۀ مینیمال از اوربیتالهای اتمی با اندازه ثابت استفاده می کنند. مجموعۀ پایه STO–3G یک مجموعه پایۀ مینیمال است. این مجموعۀ پایه از سه تابع گوسی اولیه استفاده می کند که 3G در آن به همین مطلب اشاره می کند و STO مخفف اوربیتال های نوع اسلیتر است.
1-29-2- مجموعه ی پایه با لایه ی والانس شکافته
اولین راه برای بزرگ کردن یک مجموعه پایه، افزایش تعداد تابع های پایه برای هر اتم است. تابع های پایه با شکافتگی ظرفیت، مانند 6–31G ,3–21G، برای هر اوربیتال در لایه ظرفیت دو(یا بیشتر) تابع پایه در نظر می گیرد. برای مثال هیدروژن و کربن به دو صورت زیر نمایش داده می شوند.
H:1s , 1s’
C:1s, 2s, 2s’, 2px, 2py, 2pz, 2p’x, 2p’y, 2p’z
به طوری که اوربیتال های پرایم و بدون پرایم از نظر اندازه با یکدیگر متفاوت اند. به طور مشابه مجموعه های پایه با سه شکافتگی ظرفیت، مانند 6–311G، از سه اندازه متفاوت برای هر نوع اوربیتال استفاده می کنند.
هر اوربیتال اتمی والانس در این مجموعه پایه، دارای توابع پایه ی چندگانه هستند. ساختار کلی این مجموعه X–YZG(دوگانه زتا57) X–YZWG(سه گانه زتا58) و X–YZWVG(چهارگانه– زتا59) می باشد، مانند ….6–311G ,6–31G ,4–31G ,3–21G
1-29-3- مجموعه های پایه قطبیده
مجموعه های پایه ظرفیتی مجزا امکان تغییر در اندازۀ اوربیتال ها را می دهند اما تغییر در شکل آنها امکان پذیر نیست. مجموعه های پایه قطبیده با استفاده از افزایش اوربیتال هایی با اندازه حرکت زاویه ای آن سوی اندازه حرکت مورد نیاز برای توصیف حالت پایه هر اتم، این محدودیت را از بین می برد. برای مثال مجموعه های پایه قطبیده، توابع d را به اتم های کربن، توابع f را به فلزات واسطه و توابع p را به اتم های هیدروژن اضافه می کنند. یکی از مجموعه های پایه قطبیده 6–31G(d) است. نام آن نشان می دهد که در مجموعۀ پایه 6–31G توابع d به اتم های سنگین آن اضافه شده اند. این مجموعۀ پایه یک مجموعۀ پایه عمومی است و در محاسباتی که مستلزم سیستم هایی به اندازه متوسط هستند، استفاده می شود. این مجموعۀ پایه را به صورت 6–31G* نیز نشان می دهند.
6–31G(d,p) یا 6-31G**تابع قطبیده دیگری است که در آن علاوه بر اضافه کردن توابع d به اتم های سنگین، توابع p را به اتم های هیدروژن اضافه می کند.
1-29-4-توابع پخشی
استفاده از این توابع، برای سیستم هایی که در فواصل دور از هسته دارای دانسیته ی الکترونی قابل توجهی هستند، مانند آنیون ها، سیستم های در حالت برانگیخته، ترکیباتی با زوج الکترون تنها، دیمرهای دارای پیوند هیدروژنی، سیستم هایی با پتانسیل یونش پایین و برهم کنش های ضعیف واندروالسی مناسب است. بر نمایش توابع پخشی از علامت + یا ++ قبل از نماد Gاستفاده می شود.
به عنوان مثال 6–311+G(d,p)
6–311++G(d,p)
1-29-5- مجموعه ی توابع پیشرفته
در این دسته، از ترکیب مجموعه ی توابع پیچیده تری برای نمایش هر اوربیتال اتمی استفاده می شود و هر دو گروه اوربیتال های لایه های داخلی و والانس بیرونی را بهبود می بخشد تا هم بستگی های الکترونی نیز در محاسبات لحاظ گردند. یکی از مهمترین اعضای خانواده ی این گروه، توابع هم بستگی-سازگار هستند که برای عناصر ردیف اول و دوم به صورت CC–pVXZ نشان داده می شود. به عنوان مثال می توان به موارد زیر اشاره کرد:
CC–pVDZ–Double–zeta
CC–pVTZ–Triple–zeta
CC–pVQZ–Quadruple–zeta
CC–pV5Z–Quintuple–zeta, ete
aug–cc–pVDZ, ete
خانواده ی این توابع، همیشه از پنج تابع d، هفت تابع f و غیره به عنوان توابع قطبیده استفاده می کنند افزودن توابع پخشی به این مجموعه ی توابع با نماد augمشخص می شود.
1-30- محاسبات تک نقطه ای(single Point)
محاسبه انرژی تک نقطه ای، به معنای محاسبه انرژی ویژگی های مرتبط با آن، برای یک ساختار هندسی مشخص می باشد. به بیان دیگر محاسبات بر روی یک نقطه ی ثابت شده بر روی منحنی پتانسیل مولکول صورت می گیرد. به این ترتیب در نتیجه ی حل معادله ی شرودینگر الکترونی و انجام یک بار محاسبات، انرژی یک نقطه از سطح انرژی پتانسیل حالت پایه، به دست می آید که به آن تک نقطه ای گفته می شود.
میزان قابل اعتماد بودن نتایج این محاسبات بستگی به در اختیار داشتن ساختارهای قابل اعتماد برای مولکول به عنوان ورودی برنامه دارد.
محاسبات انرژی تک نقطه ای، برای مقاصد مختلف صورت می گیرد. از جمله:
به دست آوردن اطلاعات پایه در مورد مولکول.
بررسی سازگاری ساختار هندسی مولکول مورد استفاده به عنوان نقطه ی شروع محاسبات بهینه سازی.
محاسبه مقادیر بسیار دقیق انرژی و خواص دیگر برای یک ساختار هندسی بهینه شده با استفاده از یک روش تئوری با دقتی پایین تر.
لازم به ذکر است که محاسبات انرژی single point می تواند با هر دو روش و مجموعۀ پایه ای صورت گیرد.
1-31- برخی از قابلیت های نرم افزار گوسین
نرم افزار گوسین قادر به پیش بینی بسیاری از خواص مولکولها و واکنش‌هاست که می توان به موارد زیر اشاره کرد.
ساختار و انرژی مولکول
ساختار و انرژی حالت گذار
فرکانس ارتعاشی
خواص ترمودینامیکی
انرژی پیوندهای واکنش
مسیر واکنش
اوربیتال های مولکولی
بارهای اتمی
گشتاور چند قطبی
10- قطبش پذیری و ابر قطبش پذیری
11- طیف های رامان و IR
12- حفاظت NMR و نفوذ پذیری مغناطیسی
13- الکترون خواهی و پتانسیل یونش
14- گردش ارتعاشی
این محاسبات را می توان در فاز گاز، فاز حلال، حالت پایه و یا در حالت برانگیخته انجام داد. از این رو گوسین را می توان به عنوان یک ابزار پر قدرت برای کاوش در حیطه های گوناگونی از مطالعات شیمیایی به کار برد.
فصل دوم
بخش تجربی مواد و روش های تحقیق
2-1- روش تحقیق و مواد
این بخش شامل مواد شیمیایی استفاده شده، (تمام مواد از شرکت مرک Merck تهیه شده است). تجهیزات دستگاهی به کار رفته و روش تحقیق پروژه است. بطور کلی عملیات آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق، به دو بخش عمده سنتز و کاربرد دسته بندی می شوند.
فهرست مواد شیمیایی در جدول(2-1) وسایل آزمایشگاهی در جدول(2-2) و دستگاههای که در انجام این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است در جدول(2-3) مشاهده می شود.
2-1-1- مواد شیمیایی
گرافیت
NaNO3
H2SO4
KMnO4
H2O230%
اسیدکلریدریک
تیونیل کلراید
THF
6-Aminouracir
Deionize water
دی متیل فرمامید
اتیلن دی آمین
اتانول
Cu(NO3)2
Cd(NO3)2
Pb(NO3)2
GraphenOxid
6-آمینواوراسیل
2-1-2- وسایل آزمایشگاهی
همزن مغناطیسی
مبرد
هیتر
بشر
بورت
بالن ژوژه
لوله آزمایش
سانتریفیوژ
رفلاکس
التراسونیک
سنترگلاس
ارلن خلا
هاون
دستگاه جذب اتمی
2-1-3- دستگاه
جدول(2-3) دستگاها
مدل دستگاه
نام دستگاه
Memmert
آون
IK arhbasic2
هیتر
1KA RW 20 digital
همزن مکانیکی
Ultrasonic processor )UP 400 S)
التراسونیک
شرکت سهند طب آزما
سانتریفوژ
WT5003HC
ترازوی دیجیتالی
2-2- سنتز گرافن اکساید(GO)
برای تهیه گرافن اکسید از روش اکسیداسیون گرافیت به کمک پرمنگنات پتاسیم( (KMnO4به روش Hummers انجام می شود. روش کار بدین صورت است که g3 گرافیت و g5/1 سدیم نیترات در دمای اتاق داخل یک بالن ته گرد ریخته و بعد به آن ml70 اسید سولفوریک غلیظ (%98) اضافه می کنیم و ترکیب را تا دمای صفر درجه تحت حمام سرد می کنیم بعد از 15 دقیقه g9 پتاسیم پرمنگنات به آهستگی به گونه ای اضافه می شود که دمای سوسپانسیون زیر 20 درجه باقی بماند. سیستم واکنش به طور متوالی به مدت 24 ساعت هم میزنیم در حمام آب یخ دمای صفر درجه ادامه پیدا می کند و بعد از 24 ساعت همزدن ماده خمیری ضخیم خاکستری رنگی بدست می آید. سپس به ماده خمیری ml270 آب مقطر دیونیزه اضافه می کنیم به مدت 15 دقیقه همزدن را ادامه می دهیم و دنبال آن ml20 آب اکسیزنه %30 درصد به آرامی اضافه می شود و بعد مقدار ml60 اسیدکلریدریک (%5)به آن اضافه می کنیم و مقدار cc30 آب مقطر دیونیزه دوباره به آن اضافه می کنیم و رنگ محلول را از قهوه ای به زرد تغییر می دهد و بعد از همزدن به مدت 2 روز ادامه پیدا می کند و بعد از آن عمل شستشو محلول را صاف کرده و شستشو را تکرار می کنیم و مخلوط به منظور جداسازی اسید، سانترفیوژ می شود تا PH آن خنثی شود و بعد از خنثی سازی محلول را 24 ساعت در آون خشک کرده تا رطوبت آن از بین برود و بعد از خشک کردن گرافن اکساید ما تهیه می شود شکل(2-1). محصول به دست آمده برای واکنش بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار گرافن اکسید سنتزی در شکل و طیف از نانو لایه های گرافن پراکنده شده در اتانول(شکل2-2)
شکل(2-1)گرافن اکسید
شکل(2-2) طیف UV/Vis از نانو لایه های گرافن پراکنده شده در اتانول
2-3- آماده سازی6-آمینو اوراسیل
روش کار
g5/0 گرافن اکساید را با ml20 تیونیل کلراید((SOCl2 در حضور ml5/0 دی متیل فرمامید(DMF( به مدت 24 ساعت در دمای 70 رفلاکس کرده تا اسیدهای کربوکسلیک چسبیده به سطح به آسیل کلریدها تبدیل شوند. بعد از انجام رفلاکس ماده را با دستگاه روتاری خشک کرده و در آون به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد قرار داده و به ماده جامد حاصله، مقدار ml20 تترا هیدروفوران (THF) بدون آب پراکنده شده و سپس g5/0 6-آمینو اوراسیل به آن اضافه کرده و دوباره به مدت 24 ساعت رفلاکس در دمای C°75 انجام می دهیم بعد با دستگاه روتاری خشک نموده و مواد خشک

مطلب مشابه :  منابع پایان نامه ارشد با موضوعروزنامه ایران، آلاینده ها، دانشگاه شهید چمران

دیدگاهتان را بنویسید