تحقیق مدل سازی مولکولی( شیمی محاسباتی) ودو روش محاسباتی، روش مبتنی بر مکانیک مولکولی و روش مبتنی بر ساختار الکترونی

پیشینه تحقیق و پایان نامه و پروژه دانشجویی

پیشینه تحقیق مدل سازی مولکولی( شیمی محاسباتی) ودو روش محاسباتی، روش مبتنی بر مکانیک مولکولی و روش مبتنی بر ساختار الکترونی  دارای ۳۰ صفحه می باشد   فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

مقدمه    ۴
نگاهی به شیمی محاسباتی    ۴
۱-  روشهای محاسباتی:    ۵
۱-۱) روش مبتنی بر مکانیک مولکولی(MMM )    ۵
۱-۲) روش مبتنی بر ساختار الکترونی (ESM)    ۶
تقریب بورن- اپنهایمر    ۷
۱- روشهای نیمه تجربی    ۸
۳- روشهای تابعیت چگالی    ۸
الف- تئوری تغییر:    ۹
ب- تئوری اختلال :    ۱۰
۱-۲-۱)  روش نیمه تجربی (SEM)    ۱۰
۱-۲-۲) روش از آغازین :    ۱۱
۱-۲-۲-۱) تقریب هارتری    ۱۲
۱-۲-۲-۲) تقریب هارتری- فاک    ۱۳
۱-۲-۲-۳) روش هارتری- فاک برای مولکولها    ۱۴
۱-۲-۲-۴) همبستگی الکترونی    ۱۵
۱-۲-۲-۴-۱)تئوری اختلال مولر – پلست (MPPT)    ۱۷
۱-۲-۲-۴-۲)برهمکنشهای پیکربندی (CI)    ۱۸
۱-۲-۲-۴-۳) خوشههای جفت شده (CC)    ۱۹
۱-۲-۳) روشهای تابعیت چگالی( DFT )    ۱۹
۱-۳) مجموعههای پایه    ۲۰
۱-۳-۲) اوربیتالهای گوسینی    ۲۱
۱-۳-۳) توابع قطبیده    ۲۲
۱-۳-۴) توابع پخشیده    ۲۳
۱-۳-۵) مجموعه پایه همبستگی سازگار    ۲۳
۱-۳-۶) خطای ناشی از برهمنهی مجموعه پایه  BSSE    ۲۴
۱-۴) تئوری اتمها در مولکولها    ۲۷
منابع و مراجع    ۳۰

منابع

[۱] E. G. Lewars, “Computational Chemistry Introduction to the Theory and Application of molecular and Quantum mechanics”, Secaucus, Nj, USA, kluwer academic publisher, 2003.

[۲] D. C. Yang, “Computational Chemistry: A practical Guide for Applying Techniques to Read-word problems”, John wiley and Sons, Inc, 2001.

[۳] I. N. Levin, “Quantum chemistry”, 4th, Ed. Prentice-Hill Inc, new Jersy, 1991.

[۴] J. B. Foresman and Æ. Flisch, “Gaussian-Exploring chemistry with Electronic structure methods”. 2nd, Gaussian, Inc, Pittsburgh, PA, 2003.

[۵] I. N. Levin, “Physical Chemistry”, 4th, Ed. Hill Inc, New Jersy, 1995.

[۶] J. Cramer, “Essential of computational chemistry”, 2nd, Ed; Christopher, John wiley and Sons, ltd. 2004.

[۷]F. Jensen, “Introduction to computational chemistry”, John wiley and Sons, ltd., 2th, Ed, 2007.

[۸] Sadlej, “Semi Emprical Method for Quantum Chemistry”, Hill Hardwood, 1985.

[۹] D. Feller, K. A. Peterson, J. Chem. Phys. 108 (1998) 154.

   مقدمه

یکی از پایه­­های فیزیک جدید مکانیک کوانتومی می­باشد. عبارت مکانیک کوانتومی اولین بار در سال ۱۹۲۴ توسط بورن مطرح شد [۱]. مکانیک کوانتوم، توصیف صحیح از رفتار الکترون­ها می­باشد. از دیدگاه تئوری، در مکانیک کوانتومی هر خاصیت اتم منفرد یا مولکول دقیقا قابل پیش بینی می­باشد، اما عملا معادلات مکانیک کوانتومی برای هیچ سیستم شیمیایی به جز اتم هیدروژن به طور دقیق حل نشده است [۲].

شیمی کوانتومی دانش کاربرد مکانیک کوانتوم در مسائل مربوط به شیمی می­باشد. به عنوان مثال در زمینه شیمی فیزیک از مکانیک کوانتوم در موارد زیر استفاده می­شود :

محاسبه خواص ترمودینامیکی گازها( مانند انتروپی، ظرفیت گرمایی)

تفسیر طیف­های مولکولی، به منظور کمک به تعیین خواص مولکولی ( مانند طول، زوایای پیوندی و ممان­های دوقطبی)

بررسی و محاسبه خواص حالت­های گذار در واکنش­های شیمیایی، به منظور تخمین ثابت سرعت [۳].

   نگاهی به شیمی محاسباتی

با گذشت زمان نیاز به علوم کامپیوتری در جهان بیش­تر می­شود. در زمینه علوم پایه، علوم کامپیوتری گام­های موثری برداشته و گواه این امر طراحی و تولید صدها نرم­افزار است، که با نرم افزارها، محاسبات راحت­تر انجام می­شود.

شیمی محاسباتی[۱] که به آن مدل سازی مولکولی[۲] نیز می­گویند، تلاش می­نماید نتایج مرتبط با مسائل شیمیایی را با استفاده از کامپیوتر بدست آورد. سوال­هایی که به طور کلی به صورت محاسباتی مورد بررسی قرار می­گیرند، عبارتند از:

ساختار مولکولی (Molecular geometry )

انرژی مولکول­ها وحالت­های گذار

فعالیت­های شیمیایی (Chemistry reactivity)

طیف­های NMR, UV, IR

برهم کنش­های یک ماده با آنزیم و خصوصیات فیزیکی مواد [۱].

    ۱-  روش­های محاسباتی:

در شیمی محاسباتی روش­ها به دو دسته تقسیم می­شوند:

۱-­­­ روش­ مبتنی بر مکانیک مولکولی[۳] MMM

۲-­ روش مبتنی بر ساختار الکترونی[۴] ESM

در هر دو روش ذکر شده محاسبات پایه­ای یکسانی انجام می­گیرد:

۱-­ محاسبات انرژی برای یک ساختار مولکولی خاص

۲-­ انجام بهینه سازی ساختار هندسی که در کمینه سطح انرژی پتانسیل قرار می­گیرد.

۳-­ محاسبه بسامدهای ارتعاشی که در اثر حرکات درونی مولکول­ها پدید می­آید [۴].

   ۱-۱)­ روش­ مبتنی بر مکانیک مولکولی(MMM )

روش مکانیک مولکولی که به آن میدان نیروی تجربی  (EFF)نیز گفته می­شود از قوانین فیزیک کلاسیک برای پیش­بینی ساختار و خواص مولکول­ها استفاده می­نماید.

روش­های مختلفی مبنی بر مکانیک مولکولی وجود دارد که هر یک با میدان نیروی خاص خود مشخص می­شوند. در این روش مولکول به صورت اتم­هایی که از طریق پیوند در کنار هم قرار گرفته­اند در نظر گرفته می­شود. مکانیک مولکولی، انرژی را به صورت تابعی از درجات آزادی هندسی مانند طول و زاویه­ی پیوند برحسب میدان نیرو توصیف می­نماید. مکانیک مولکولی محاسبات را بر مبنای برهم کنش­های بین هسته­ها انجام می­دهد. در ضمن تاثیرات الکترونی در میدان نیرو، طی بهینه­سازی لحاظ می­گردند. این تقریب محاسبات مکانیک مولکولی را از نظر کامپیوتری کم هزینه می­کند و به آنها اجازه می­دهد برای سیستم­های بزرگ نیز استفاده گردد.

این روش نیز شامل محدودیت­هایی است، که مهم­ترین آنها عبارتند از:

۱-­ هر میدان نیرو تنها برای یک دسته از مولکول­های محدودی که در مورد آنها پارامترسازی صورت گرفته است، نتایج مطلوبی می­دهد و هیچ میدان نیرویی نمی­تواند برای همه­ی سیستم­های مولکولی مورد استفاده قرار گیرد.

۲- صرف نظر کردن از الکترون­ها در این روش، باعث شده است که این روش در مورد هر مسئله شیمیایی که در آن اثرات الکترونی مهم باشد، حرفی برای گفتن نداشته باشد [۴].

تعدادی از برنامه­هایی که در مکانیک مولکولی مورد استفاده قرار می­گیرد، عبارتند از:

AMBER, CHARMM, CHEAT, CFF, GROMOS, MM1… MM4.

برنامه­های مکانیک مولکولی MM2 و MM3 که توسط آلینجر[۵] و همکارانش طراحی شده است، بسیار متداول می­باشند. در ضمن برنامه­های مکانیک مولکولی AMBER و CHRAMM برای بررسی پروتئین و نوکلئیک اسید ابداع شده است [۵].

   ۱-۲)­ روش مبتنی بر ساختار الکترونی (ESM)

مکانیک کوانتومی، پایه محاسبه در روش ساختار الکترونی می­باشد. این واقعیت که الکترون­ها و ذرات میکروسکوپی دیگر علاوه بر رفتار ذره­ای، رفتار موجی از خود نشان می­دهند، حاکی از آن است که الکترون­ها از مکانیک کلاسیک پیروی نمی­کنند. مکانیکی که سیستم­های میکروسکوپی از آن پیروی می­نمایند، مکانیک کوانتومی نام دارد، زیرا از جنبه­های شاخص این مکانیک، کوانتیده شدن انرژی است.

قوانین مکانیک کوانتومی توسط شرودینگر[۶]، در سال ۱۹۲۶ کشف شده است. در مکانیک کوانتومی، حالت یک سیستم توسط یک تابع ریاضی Ψ (سای) به نام تابع موج تعیین می­شود [۲].

طبق یک اصل بنیادی در مکانیک کوانتومی، متناظر با هر کمیت فیزیکی (نظیر انرژی و اندازه حرکت) یک عملگر مکانیک کوانتوامی وجود دارد. هامیلتون[۷] با وارد کردن تابع هامیلتونی برای سیستم، شکل دیگری از معادلات حرکت نیوتونی را ارائه نمود.

عملگر هامیلتونی مکانیک کوانتومی به صورت زیر نمایش داده می­شود:

Ĥ =  +

هامیلتونی، از دو بخش انرژی جنبشی  و پتانسیل  تشکیل شده است. مقادیر ممکن برای انرژی یک سیستم، ویژه مقادیر عملگر انرژی Ĥ هستند. با بکاربردن Ψ به عنوان ویژه تابع Ĥ، معادله به صورت زیر نوشته می­شود:

ĤΨ( ) = EΨ­( )

رابطه بالا معادله مستقل از زمان شرودینگر است که در آن ( ) موقعیت فضایی ذره، Ĥ عملگر هامیلتونی، E مقدار انرژی ذره می­باشد [۳].

خواص دو قطبی مولکول در اصل با حل معادله شرودینگر برای مولکول قابل محاسبه است. عملگر هامیلتونی Ĥ برای یک مولکول به صورت زیر می­باشد:

Ĥe = KN + Ke + VNN + VNe + Vee

Ke    و KN به ترتیب عملگرهای انرژی جنبشی برای الکترون­ها و هسته­ها هستند. VNN و VNe نیز به ترتیب، انرژی پتانسیل دافعه بین هسته­ها و انرژی پتانسیل جاذبه بین الکترون­ها وهسته­ها می­باشد. در نهایت، Vee، انرژی پتانسیل دافعه­های بین الکترون­ها است. با این عملگر هامیلتونی Ĥ، حل معادله شرودینگر فوق العاده دشوار می­باشد. برای حل این معادله نیاز به چند تقریب داریم، یکی از تقریب­ها، تقریب بورن- اپنهایمر می­باشد.

   تقریب بورن- اپنهایمر

قسمت اساسی در حل معادله­ی شرودینگر تقریب بورن- اپنهایمر است. تقریبی که از رابطه بین حرکت هسته و الکترون صرف نظر می­نماید. تحت شرایط فیزیکی عادی، هسته­های سیستم­های مولکولی خیلی آهسته­تر از الکترون­ها حرکت می­نمایند. بنابراین منطقی به نظر می­رسد که این حرکت­ها را جدا کرده و انرژی الکترونی را برای موقعیت هسته­ای ثابت شده محاسبه کنیم.

.۱ Computational Chemistry

.۲­ Molecular modeling

۱٫ Molecular Mechanics Method

۲٫ Electronic Structure Method

.۱ Allinger

.۲ Schrödinger

.۳ Hamilton

50,000 ریال – خرید

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید. 

مطالب پیشنهادی:
  • تحقیق فناوری نانو و شیمی محاسباتی و دارورسانی نوین و تاریخچه سرطان و نانو ذرات
  • تحقیق ترکیبات آلی حلقوی و پیوند هیدروژنی و توتومری و شیمی محاسباتی
  • تحقیق تاریخچه نانو فناوری و ایمیدازول و خواص فیزیکی و شیمیایی آنها و روش های شیمی محاسباتی
  • تحقیق اصول شیمی سبز و واکنش نووناگل و کاربرد آن و کاتالیزگر و کاتالیزگرهای استفاده شده برای واکنش نووناگل
  • برچسب ها : , , , , , , , , , , , , , ,
    برای ثبت نظر خود کلیک کنید ...

    به راهنمایی نیاز دارید؟ کلیک کنید

    جستجو پیشرفته

    دسته‌ها

    آخرین بروز رسانی

      سه شنبه, ۴ مهر , ۱۳۹۶
    اولین پایگاه اینترنتی اشتراک و فروش فایلهای دیجیتال ایران
    wpdesign Group طراحی و پشتیبانی سایت توسط digitaliran.ir صورت گرفته است
    تمامی حقوق برایbmaghale.irمحفوظ می باشد.