محاسبات نظری برای محاسبهی ضریب دوم ویریال دیمر نرم آب- منوکسید کربن نیز توسط ریچارد و دستیارانش در سال ۲۰۰۹ دنبال شد ]۵۹٫[ سطح انرژی در هفت بعد و با بهره گرفتن از تئوری اختلال درجه دوم مولر- پلست و تئوری اختلال درونمولکولی محاسبه شده است. ضرایب دوم ویریال برای سامانهی ذکرشده در یک گسترهی دمایی محاسبه و با مقادیر داده های تجربی محدودشده مقایسه شده است. تغییرات طول پیوندCO و زاویهی پیوندی آب تاًثیرات کمی روی ضرایب دوم ویریال سیستم مورد بررسی داشته است
محاسبات نظری مربوط به ضریب دوم ویریال سامانهی CO- CO در سال ۲۰۱۰ توسط زهرایی و نوربالا انجام شده است.
برای محاسبهی ضریب دوم ویریال از رابطه (۱-۱۰۰) استفاده شده است. در این معادله سطوح انرژی پتانسیل بینمولکولی فاقد وابستگی به زوایای اویلری است ]۶۰[.
.IPS های مورد استفاده توسط عباسینیا و نوربالا بهدست آمدهاند و برای محاسبهی انرژی برهمکنش بین دو مولکول CO از روش ابرمولکول استفاده شده است. به منظور حذف خطای برهمنهی مجموعه پایه از روش تصحیح از بالا به پایین توسعه دادهشده توسط بویز و برناردی استفاده شده است ]۶۱[.
۲-۳) شیوه محاسباتی ضریب دوم ویریال برای مولکول گازی F2
در این پایان نامه ضریب دوم ویریال گاز فلوئور با بهره گرفتن از پتانسیلهای بهدست آمده از روش aug-cc-pVTZ/ QCISD(T) محاسبه شده اند. بدین منظور از پتانسلهای بینمولکولی تصحیحشده و تصحیحنشده بهدست آمده توسط درواه استفاده شده است [۶۲]. محاسبهی انرژی برهمکنش عموماً به سه عامل ۱- سطح نظری محاسبات ۲- مجموعه پایه بهکار برده شده ۳- هندسه واکنش دهندهها و محصولات بستگی دارد
در سالهای اخیر، مطالعات محاسباتی کوانتومی زیادی روی برهمکنشهای سیستمهای دو اتمی- دو اتمی صورت گرفته است که هر کدام به نحوی یکی یا چند عامل از عوامل بالا را بررسی کردهاند [۶۳-۶۹].
محاسبهی انرژی برهمکنش بینمولکولی سیستم F2-F2 براساس هندسهی نشان دادهشده در شکل (۲-۱) انجام گرفته است. زاویهای که محور پیوندی منومر F2 اول یعنی F(1)-F(2) با محور Z میسازد، در شکل (۲-۱) با نشان داده شده است، زاویهی ثابت و ۹۰ درجه درنظر گرفته شده است. زاویهای که منومر F2 دوم یعنـی F(3)-F(4) با محور Z میسـازد، تحت عنوان زاویهی نامـیده می شود
برای بررسی انرژی برهمکنش بینمولکولی سیستم F2-F2، پیمایش زاویهی و زاویهی بین صفر تا ۹۰ و با قدمهای ۱۵ درجه انجام شده است. نتایج محاسبات برای زاویهی بین ۰ و ۹۰ درجه بهدلیل تقارن سیستم، برای زوایای بین ۹۰ و ۱۸۰ درجه نیز بهکار میرود. برای مثال، نتایج محاسبات برای زاویهی برابر ۴۵ درجه با نتایج محاسبات برای زاویهی برابر ۱۳۵ درجه، یکسان میباشد.
شکل (۲-۱) نمایش هندسهی عمومی سیستم F2-F2 مطالعهشده در این تحقیق.
در این شکل F(1)-F(2) و F(3)-F(4) دو منومر ۱و۲ میباشند. rD طول پیوندی منومر F2 در دیمر F2-F2 و R فاصله بین مراکز ثقل دو منومر که بر روی محور z قرار گرفتهاند، میباشند. ۱و ۲ به ترتیب زوایای بین محورهای پیوندی منومرهای ۱و۲ هستند. زاویهی دو وجهی بین محورهای پیوندی منومرهای ۱و۲ با محور z میباشد.
برای هر یک از مجموعه مقادیر و پیمایش R یعنی فاصلهی بین منومرهای ۱ و ۲، از ۵/۲ تا ۵/۴ با قدمهای ۱/۰ و از ۵/۴ تا ۵/۵ با قدمهای ۲/۰ و از ۶ تا ۱۲ با قدمهای ۲ آنگسترم صورت گرفته است.
در محاسبات هفت مقدار برای زاویهی و نیز هفت مقدار برای زاویهی وجود دارد، بنابراین در کل ۴۹ مجموعه مقدار برای زوایای و وجود دارد. البته از آنجایی که برای زاویهی صفر درجه تنها دو حالت موازی (زاویهی صفر درجه) و سر به سر (زاویهی ۱۸۰ درجه) تعریف میشود، این مقدار به ۴۴ کاهش مییابد.
انرژی برهمکنش با بهره گرفتن از مدل اَبَرمولکول بهدست آمده است. در این مدل فرض می شود که دو مولکول دارای یک مکانیک کوانتومی ذاتی میباشند. انرژی برهمکنش بهصورت تفاوت بین انرژی ابرمولکول یا همان کمپلکس F2-F2 و انرژی منومرها محاسبه می شود، بنابراین:
(۲-۲۴) |
انرژی دیمر و انرژی منومر با بهره گرفتن از یک مجموعه پایه یکسان محاسبه میشوند. تصحیح آویزش با بهره گرفتن از روش بویز و برناردی برای تمام انرژیهای برهمکنش بینمولکولی انجام شده است. برای برآورد کردن میزان خطای BSSE با بهره گرفتن از روش بویز و برناردی محاسبهی چهار انرژی دیگر لازم است:
۱- انرژی دیمر با بهره گرفتن از مجموعه پایه دیمر و طول پیوندی منومر در دیمر ، یعنی
۲- انرژی هر یک از منومرها و به ازای مقادیر مختلف R با بهره گرفتن از مجموعه پایه دیمر و طول پیوندی منومرها در دیمر ، یعنی .
۳- انرژی هر یک از منومرها با بهره گرفتن از مجموعه پایه منومر و طول پیوندی منومر در دیمر ، یعنی
۴- انرژی منومر F2 با بهره گرفتن از مجموعه پایه منومر و طول پیوندی منومر ، یعنی
به منظور محاسبهی برای هر جفت از و ، هایی را که به ازای مقادیر مختلف R با بهره گرفتن از سطح نظری MP2/aug-cc-pVTZ بهینه گردیده بود، مورد استفاده قرار گرفت..
برای محاسبهی از دستور MASSAGE استفاده گردید که به ازای هر فاصلهی بین مولکولی R، یک آرایهی Z نوشته شده.
در مورد محاسبهی ، آرایهی Z باید با طول پیوندی منومر در دیمر به ازای مقادیر مختلف R نوشته شود
برای بهدست آوردن ، ابتدا را در سطح نظری MP2/aug-cc-pVTZ و با بهره گرفتن از دستور OPT بهدست آورده شده و سپس با بهره گرفتن از این داده انرژی منومر در سطح نظری QCISD/aug-cc-pVTZ محاسبه شده است. با داشتن همه این انرژیها برای هر جفت از و انرژی تصحیحشده کمپلکس با بهره گرفتن از رابطه زیر بهدست می آید:
(۲-۲۵) |
انرژی برهمکنش تصحیحشده نیز از رابطه زیر بهدست می آید:
(۲-۲۶) |
در ادامه به توضیح نحوه محاسبهی ضریب دوم ویریال گاز فلوئور میپردازیم. فرمول بهکاربرده برای این منظور معادلهی (۱-۱۰۰) میباشد.
انرژی مورد استفاده در این معادله فقط تابعیت فاصلهای دارد و به زوایای اویلری وابستگی ندارد، این در حالیست که سطح انرژی پتانسیل بین مولکولی با توجه به شکل(۲-۱) علاوه بر وابستگی فاصلهای به زاویهی پیوندی θ وزاویهی دووجهی نیز وابسته است.
برای رفع این مسئله بایستی تابعیت θ و در انرژیهای پتانسیل از بین برود.
برای حذف تابعیت برهمکنش معادله زیر بهکار برده شد: