پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی

word
127
2 MB
31851
1393
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۶,۵۱۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد «MSc»

    گرایش : شیمی کاربردی

    چکیده فارسی پایان نامه یا رساله ( شامل: خلاصه اهداف، روش‌های اجرا و نتایج به دست آمده حداکثر در 10 سطر):

    اولین بار احتمال دستکاری ماده در سطح نانو توسط ریچارد فاینمن بصورت نوشته شده مطرح شد.کسی که در طول کنفرانس خود به نام " There`s plenty of room at the bottom " استفاده از بلوکهای اتمی برای تجمع در سطح مولکولی را شرح داد. نانولوله­های کربنی سامانه­های نانوی منحصر به فرد با خصوصیات مکانیکی و الکترونیکی فوق العاده­ هستند که از ساختار مولکولی غیرمعمول آنها سرچشمه می­گیرد.در این تحقیق از ترکیب Bi H Imidazole به عنوان ترکیب مرجع استفاده شده است ، که با قرار دادن نانولوله کربن به همراه پروپان  در موقعیت های مختلف مولکول مرجع خواص ترمودینامیکی آنها مورد بررسی قرار میگیرد. که این خواص شامل انرژی،HOMO,LUMO انتالپی ،ممان دوقطبی و دیگر خواص مهم است.   و از شیمی محاسباتی برای تعیین پارامتر های مختلف استفاده می شود. ودر  آخر تاثیر استخلافهای CNT PR بر مولکول مرجع با هم مقایسه می شود.

    اهداف علمی : گسترش مرزهای دانش در حوزه نانوترکیبات پرانرژی

    اهداف کاربردی : بهره گیری از نانو ساختار ها در بهره وری پر انرژی از آنها

    چکیده فارسی

    مشتقات ایمیدازول با بیش از دو گروه نیترو، انتظار می رود که مواد پرانرژی بالقوه ای برای فرمولاسیون مواد منفجره غیر حساس باشند.در این تحقیق از یکی از مشتقات ایمیدازول با نام 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول، به عنوان ترکیب مرجع استفاده شد. و با اضافه کردن نانو لوله کربنی به همراه پروپان (به عنوان Linker) به ترکیب مرجع (در موقعیت های مختلف) مدل های مختلفی ساخته شد. سپس از محاسبات تئوری تابعی چگالی برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی استفاده شد،  این مدل ها به سطح انرژی حداقل خود بهینه شدند. این محاسبات دقیقا برای تک تک مدل ها اجرا شد. حاصل مرحله ی بهینه سازی یعنی پارامتر های انرژی تشکیل بهینه شده، آنتالپی تشکیل، گشتاور دو قطبی(DM) ، انرژی بالاترین اوربیتال پر شده (HOMO)  و انرژی پایین ترین اوربیتال پر نشده (LUMO) و گاف انرژی (Eg) می باشند که در جداول جداگانه ای گردآوری شدند. همچنین خواص دیگری از قبیل بار مولیکن،همسانگرد و ناهمسانگرد، δ و Cq هم برای اتمهای مختلف بررسی شد. در این تحقیق از سری پایه b3lyp/6-31G*  در محاسبات استفاده شد.

    کلید واژه: ایمیدازول، مواد پر انرژی، نانو لوله های کربنی، محاسبات تئوری تابع چگالی، سری پایه

    مقدمه

    در طی دو دهه اخیر پیشرفتهای عمده ای در مورد مواد پر انرژی (High energy materials)، مانند کامپوزیتها یا مواد مرکب مولکولی و یا به اصطلاح نانو مواد پر انرژی صورت گرفته است.

    این موا به سرعت می توانند حرارت و اواج با فشار بالا آزاد کنند و کاربرد های گسترده ای در پیشرانها، مواد منفجره و پرایمرها یا آغازگرها دارند و در حال حاضر تحقیقات گسترده ای برای آن در حال انجام است. آنها می توانند چگالی انرژی بالاتری نسبت به مواد منفجره معمولی داشته باشند و می توانند امواج شوک با سرعت بیش از 2500 متر بر ثانیه تولید کنند.

    کامپوزیتها معمولا مخلوطی از دو ترکیب، که یکی از آنها به عنوان سوخت و دیگری به عنوان اکسید کننده تعریف می شود. استفاده از نانو ذرات در مقیاس نانو به جای دیگر مواد ریز، ارتباط بین سوخت و اکسید کننده را افزایش، محدودیت های انتقال جرم را کاهش ، سرعت واکنش و واکنش پذیری محلول را افزایش می دهد.

    تحقیقات در زمینه ی مواد پر انرژی(High energy materials)، راه را به روی ترکیبات نیتروژن دار و از جمله ترکیبات هتروسیکلی نیتروژن دار به عنوان منبعی برای انرژی یا قدرت انفجاری گشود.  حتی نیتروژن خالص هم می­تواند به عنوان منبعی برای انرژی در نظر گرفته شود و این به دلیل اختلاف بسیار زیاد انرژی پیوند سه گانه­ی N2 و انرژی پیوند یگانه N-N است. مواد پر انرژی نیتروژن دار نقش اساسی را در سلاح­های هسته ای به عنوان نیروی انفجاری ایفا می­کنند.

     مباحث بنیادی

    1-1-1-تاریخچه نانو فناوری1

    اولین بار احتمال دستکاری ماده در سطح نانو توسط ریچارد فاینمن2 بصورت نوشته شده مطرح شد.کسی که در طول کنفرانس خود به نام " There`s plenty of room at the bottom " استفاده از بلوکهای اتمی برای تجمع در سطح مولکولی را شرح داد. در این سخنرانی که در سال 1959 صورت گرفت، فاینمن عنوان کرد که «اصول فیزیکی تا جایی که می تواند برخلاف احتمال مانور اتم به اتم اشیاء سخن نمیگوید. در اصل دستکاری اتم ها را می توان انجام داد، ولی تاکنون در عمل انجام نشده است، زیرا ما بزرگ هستیم.» واژه نانوفناوری اولین بار توسط نورینو تاینیگوچی3 استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد. ایشان اولین واژه را برای توصیف ساخت مواد و وسایل دقیقی که ابعاد آن ها در مقیاس نانومتر می باشد، بکار برد. به هرحال زمینه نانوفناوری از سوی کیم اریک درکسلر4 و ریچارد اسمالی5 بنا نهاده شد.{1}

    1-1-2- تعریف

    دانش نانو مطالعه‌ی پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است، جایی که جزییات آنها تفاوت بسیاری با مقیاسهای بزرگتر دارند. نانوفناوری‌ طراحی، توصیف صفات، تولید و به کار گیری ساختارها، دستگاه‌ها و سامانه‌ها به وسیله ی تنظیم شکل و اندازه‌ در مقیاس نانومتر است. وبسایت ناسا یک تعریف جالب از نانوفناوری ارائه داده است: خلق مواد، دستگاه‌ها و سامانه‌های وظیفه مند از طریق تنظیم اندازه‌ها در مقیاس نانومتر (1 تا 100 نانومتر) و استخراج پدیده‌ها و جزئیات جدید (فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی) در آن مقیاس. دیکشنری انگلیسی آکسفورد نانوفناوری را "فناوری در مقیاس نانو با تمرکز روی ابعاد کمتر از 100 نانومتر" تعریف می‌کند. پیشوند نانو از واژه­ای یونانی به معنی کوتاه مشتق شده و یک نانومتر مساوی با یک میلیاردیوم متر یا همان  متر است. بنابراین اندازه­ای نانومواد باید به گونه­ای باشد که حداقل یک بعد آنها کوچکتر از 100 نانومتر باشد.{5}

     

    Imidazole derivatives with more than two nitro groups, it is expected that potential energetic materials for insensitive explosive formulations. In this research, an imidazole derivative with 2 , 2’ Bi 1 hydrogen imidazole used as a reference. And by adding carbon nanotubes with propane (as Linker) to reference (at various positions) different models were built. The density functional theory calculations were used to predict the thermodynamic properties of this model are the optimal levels of minimum energy and the exact calculations were performed for each model. The resulting optimization phase, the optimal parameters of energy, enthalpy of formation, dipole moment (DM), energy of the highest filled orbital (HOMO) and the lowest energy unfilled orbital (LUMO) and the energy gap (Eg), which were collected in different tables. Well as other properties such as Mulliken charge, isotropic and anisotropic, δ and Cq were investigated for different atoms. In this study,the basic set b3lyp/6-31G* were used in the calculations.

     

    Imidazole, Energetic Materials, Carbon Nanotubes, The Density Functional Theory Calculations, Basic Set

  • فهرست و منابع پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی

    فهرست:

    چکیده فارسی  ......................................................................................................................................................... 1

    مقدمه   ..................................................................................................................................................................... 2

    فصل اول :کلیات

    1-1- مباحث بنیادی ........................................................................................................................................................................ 4

    1-1-1- تاریخچه نانو فناوری ......................................................................................................................................................... 4

    1-1-2- تعریف .................................................................................................................................................................................. 4

    1-1-3- سرمایه گذاری ................................................................................................................................................................... 4

    1-2- نانو لوله های کربنی ............................................................................................................................................................... 5

    1-2-1- زمینه تاریخی .................................................................................................................................................................... 6

    1-3- ایمیدازول   ............................................................................................................................................................................ 9

    1-3-1- تعریف  ............................................................................................................................................................................... 9

    1-4- خواص فیزیکی ایمیدازول ها  ........................................................................................................................................... 11

    1-4-1-  نقطه ذوب و جوش ...................................................................................................................................................... 11

    1-4-2-  حلالیت ........................................................................................................................................................................... 13

    1-4-3- ویسکوزیته   ...................................................................................................................................................................  15

    1-4-4-  ممان دوقطبی ............................................................................................................................................................... 16

    1-4-5-  خواص فیزیکی مختلف ................................................................................................................................................ 17

    1-5-  خواص شیمیایی ایمیدازول ها ....................................................................................................................................... 18

    1-5-1-  قدرت پایه ای ............................................................................................................................................................... 18

    1-5-2- خاصیت شبه اسیدی ................................................................................................................................................... 20

    1-5-3-  پایداری شیمیایی و خاصیت آروماتیکی ................................................................................................................ 21

     

    فصل دوم : مروری بر متون گذشته

    2-1-  شیمی محاسباتی ............................................................................................................................................................... 24

    2-2- روش های محاسباتی ......................................................................................................................................................... 25

    2-2-1- روش های محاسباتی آغازین ....................................................................................................................................... 26

    2-2-1-1- روش میدان خودسازگار هارتری- فاک ................................................................................................................ 26

    2-2-1-2- نظریه اختلال مولر- پلست ..................................................................................................................................... 26

    2-2-1-3-  روش های نیمه تجربی .......................................................................................................................................... 27

    2-2-1-4- روش محاسباتی مکانیک مولکولی ........................................................................................................................ 27

    2-3- نظریه تابعی چگالی ............................................................................................................................................................ 28

    2-4- سری پایه ............................................................................................................................................................................. 29

    2-5- نرم افزار های مورد استفاده .............................................................................................................................................. 31

    2-5-1- نرم افزار گوسین ............................................................................................................................................................. 31

    2-5-2- نرم  افزار های  هایپرکم و گووس ویو  ...................................................................................................................... 33

    فصل سوم : روش های پژوهش

    3-1- توضیحاتی درباره ی روش محاسبات  ............................................................................................................................ 35

    3-2- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول ............................................................................................................................... 36

    3-3- مولکول CNT-PR ........................................................................................................................................................... 39

    3-4- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف ............................................................................................... 43

     CNT-PR در موقعیت کربن R2

    3-5- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف ............................................................................................... 47

     CNT-PRدر موقعیت کربن R4

    3-6- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف ................................................................................................. 51

     CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2

    3-7- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف .................................................................................................. 57

     CNT-PR در موقعیت کربنR2  و R3

    3-8- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف  ................................................................................................ 63

     CNT-PR در موقعیت کربنR1  و R4

    3-9- مولکول 2و 2َ بی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف .............................................................................................. 69

     CNT-PR در موقعیت کربنR1  و R2  و R3وHG7251

    3-10- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف ............................................................................................. 75

     CNT-PR در موقعیت کربنR1  و R3  و R4

    3-11- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با چهار استخلاف ......................................................................................... 81

     CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4 

    فصل چهارم : نتایج و مشاهدات

    4-1-  روش بدست آوردن خواص ترمودینامیکی مورد نظر ................................................................................................. 89

    4-2- : تشریح ساختار مدل­ها، مقادیر انرژی، آنتالپی واکنش، بار مولیکن، ................................................................. 90

     همسانگرد و نا همسانگرد، δ و Cq بدست آمده

    فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری 

    5-1- بررسی انرژی های تشکیل بهینه شده ..........................................................................................................................  97

    5-2- بررسی گپ انرژی هومو – لومو ........................................................................................................................................ 98

    5-3-بررسی ممان دوقطبی ......................................................................................................................................................... 99

    5-4-بررسی آنتالپی واکنش  .................................................................................................................................................... 100

    5-5- بررسی بار مولیکن   ......................................................................................................................................................... 101

    5-6- بررسی پوشش شیمیایی همسانگرد و نا همسانگرد .................................................................................................. 102

    5-7- بررسی ثابت جفت شدگی چهار قطبی هسته Cq  ................................................................................................... 105

    5-8- بررسی تغییر مکان شیمیایی δ .................................................................................................................................... 106

    5-9-نتیجه گیری ......................................................................................................................................................................  108

     

    منابع .............................................................................................................................................................................................. 109

    چکیده انگلیسی ....................................................................................................................................................................... 

    منبع:

    چارلز ، پ.پ.، فرانک ، ج.ا.، فرحبخش ، ا.، ]و همکاران[.، 1385، مقدمه­ای بر نانوتکنولوژی، یزد: انتشارات یزد،ص. 308.

    Casida, M.E., 1996, Recent Developments and Applications of Modern Density Functional Theory, Theoretical and Computational Chemistry,

     ed by Seminario, J.M., Amsterdam, Elsevier, vol. 4, p. 391.

    Cherristopher, G., Harris, R., 1994, magnetic field density functional theory, Physical review A, Vol. 50, No.4, p. 3089- 3095.

    Fornili,  A., Sironi, M., Raimondi, M., 2003, Determination of extremely localized molecular orbitals and their application to quantum mechanics/molecular mechanics methods and to the study of intramolecular hydrogen bonding, Journal of Molecular Structure (THEOCHEM), Vol. 632, p. 157.

    Hester, E.R., Harrison, M.R., 2007, Nanotechnology: Consequences for Human Health and the Environment, London: RSC Publishing, p.1-2.

    Hofmann, K., 1953, Imidazole and Its Derivatives, New York: Interscience  Publishers, INC, p.3-17.

    . James, J.P., Stewart, 1989,Optimization of parameters for semiempirical methods I, Journal of Computational Chemistry, Vol. 10, No. 2, p. 209-220.

    Jensen, F., 1999, Introduction to computational chemistry, New York: wiley, J., Ltd.

    Jiri, V.,  Lada, B.,  Vejtech , K.,  Pavel , H.,  2005. Unexpectedly strong energy stabilization inside the hydrophobic core of small protein Rubredoxin mediated by aromatic residues, correlated ab initio quantum chemical calculations, Journal of the American chemical society,Vol. 127, No. 8, p. 2615-2619.

     Koch, M.C. , Holthausen, 2001, A Chemist’s Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH Verlag GmbH.

    Kohn , W., Sham,  I.J.,1965, self- consistent equations including exchange and correlation effects, Physical review,Vol. 140 ,No. 4,  p. 1133-1138.

    Leszczynski, J., Kaczmarek-kedziera,  A., Papadopoulos, M.G., Reis , H., Sadlej, A.J., Shukla , M.,  2009, Handbook of Computational Chemistry, Springer , p. 2-11.

    Lewars, E.G., 2011, computational chemistry, Introduction to the theory and applications of molecular and quantum mechanics, second ed. springer,  p. 85-87.

    Longley, D.B., Harkin, D.P., Johnson , P.G., 2003, 5- Fluorouracil, Mechanisms of action and clinical strategies, nature review cancer, Vol.3, No. 5, p. 330- 338.

    March, N.H., 1992, Electron Density Theory of atoms and molecules, Academic press, p. 24.

    Nejo, H., 2005,NanostructuresFabricationandAnalysis,Springer,

    p. 151-152.

    Noorhana, Y., 2010, Carbon and Oxide Nanostructures Synthesis, Characterisation and Applications,Springer, p.1-2.

    Perdew,  J.P.,  [et al.], 2005, prescription for the density and selection of density functional approximations, more constraint statisfaction with fewer fits, Journal of chemical physics, Vol.123,No. 6, p. 1534-1541.

    Politzer, P., Maksid, Z.B., 1998, Theoretical Organic Chemistry, vol 5,

    ed. by Pdrkdny, C., Netherlands, Elsevier, p. 96-101.

    Stefan, G., [et al.], 2006, semi-empirical hybrid density functional with perturbative second- order correlation, Journal of chemical physics,

    Vol. 124, No. 3, p. 530-541.

    Vigrale, G., Rasolt, M., 1987,Density functional theory in strong magnetic fields, Physical review letters,Vol. 59, No. 20,  p. 2360- 2363.



تحقیق در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, مقاله در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, پروپوزال در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, تز دکترا در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, پروژه درباره پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی, رساله دکترا در مورد پایان نامه مطالعه تشکیل نانو ترکیبات پر انرژی 2 و 2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌ های محاسباتی

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس