شبیه سازی دینامیک مولکولی مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیم: تعیین خواص دینامیکی و انتقالی، ساختار و نقطه ذوب

thesis
abstract

در بخش اول این رساله، از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای مطالعه خواص دینامیکی و انتقالی 12 مایع یونی در دمای اتاق از خانواده 1- آلکیل-3- متیل ایمیدازولیم، [amim]+، (با گروه های آلکیل جانبی متیل، اتیل، پروپیل و بوتیل) همراه با آنیون های هگزا فلوئورو فسفات، نیترات و کلرید استفاده شده است. هدف بخش اول تحقیق، فراهم نمودن فهمی از ضرایب انتقالی این مایعات در سطح مولکولی است تا به افراد تجربی در انتخاب کاتیون و آنیون سازنده مایعات یونی متناسب با خواص مورد نیاز این حلال ها کمک کند. دینامیک مایعات یونی با مطالعه میانگین مربع جابجایی (msd) و تابع خود همبستگی سرعتی (vacf) برای مرکز جرم یون ها در دمای 400 کلوین مشخص شد. با انجام متوسط گیری روی مسیر ها، ضرایب نفوذ یونی از روی شیب بخش خطی نمودار های msd و از روی انتگرال vacf تعیین و ارزیابی شدند. هدایت الکتریکی از روی روابط نرنست- اینشتین و گرین-کوبو محاسبه شد و ویسکوزیته نیز از روی رابطه استوک- اینشتین تعیین گردید. نتایج ضرایب انتقالی محاسبه شده در توافق با مطالعات تجربی و محاسباتی قبلی بر روی نمک های ایمیدازولیم قرار دارد. معمولاً شبیه سازی های ما ضریب نفوذ و هدایت الکتریکی را کمتر از مقادیر تجربی محاسبه می کنند در حالی که ویسکوزیته بیشتر از مقدار تجربی تخمین زده می شود. نتایج شبیه سازی در پیش بینی روند های نسبی ضرایب انتقالی و تعیین نقش ساختار کاتیون و آنیون بر رفتار دینامیکی و انتقالی این خانواده از مایعات یونی به توافق خوبی با تجربه دست یافت. روند ضریب نفوذ برای یک دسته از کاتیون ها در حضور آنیون های یکسان به صورت [emim]+ > [pmim]+ > [bmim]+ و برای آنیون ها در حضور کاتیون های یکسان به صورت [no3] > [pf6]> [cl] است. کاتیون [dmim]+ به خاطر تقارن ساختاری و انباشتگی خوب آن در فاز مایع، ضریب نفوذ نسبی پایینی دارد. در یک خانواده با کاتیون های یکسان، مایعات یونی دارای آنیون no3– بالاترین هدایت الکتریکی را دارند: σ[no3] > σ[pf6]> σ[cl] . مایعات یونی دسته [dmim][x] به خاطر تقارن ساختاری کاتیون¬شان و انباشتگی خوب و مایعات یونی دسته [bmim][x] به خاطر برهم کنش های واندروالسی بزرگ تر، بیشترین ویسکوزیته را در بین مایعات یونی مورد مطالعه دارند. شبیه سازی های این رساله نشان می دهد که شکل هندسی، اندازه یون و عدم استقرار بار در آنیون از عوامل اصلی تعیین کننده مقدار ضرایب انتقالی هستند. در بخش دوم رساله، ما از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای مطالعه¬ی ساختار, دینامیک و ذوب هم نهشت بلور دوتایی مخلوطی با کسر مولی یکسان از مایع یونی 1- اتیل-3- متیل ایمیدازولیم بیس- (تری فلوئورو متان سولفونیل) ایمید با بنزن، [emim][ntf2]•c6h6، استفاده کردیم. تغییرات در نظم مولکولی، توابع توزیع شعاعی، چگالی، انرژی پیکربندی و رفتار دینامیکی گونه ها برای تشخیص و توصیف فرایند ذوب استفاده شدند. برای پیش بینی نقطه ذوب و به منظور جلوگیری از فوق گرم شدن فاز جامد، روش ”ذوب القاء شده با نقص“ استفاده شد. نقطه ذوب محاسبه شده برابر k 4±290 به دست آمد که در توافق عالی با نقطه ذوب تجربی (k 288) است. توصیف دینامیک یون ها و مولکول های بنزن با مطالعه msd و توابع خود همبستگی جهت گیری (oacf) صورت گرفت. حضور مولکول های بنزن به مقدار استوکیومتری همبستگی های یونی بین نزدیک ترین همسایه های [emim]+ و [ntf2]– در فاز مایع را تضعیف نمی کند اما سبب افزایش msd کاتیون و آنیون در مخلوط نسبت به مایع یونی خالص می شود که نشان می دهد دومین لایه همبستگی های یونی در مخلوط دوتایی تضعیف شده اند. ما حرکت چرخشی شاخه های آلکیل جانبی کاتیون های ایمیدازولیم را مشاهده کردیم و همچنین مقدار انرژی فعال سازی برای چرخش مولکول های بنزن حول محور تقارنی 6c شان در جایگاه های شبکه¬ای آنها قبل از ذوب را محاسبه نمودیم

similar resources

بررسی آزمایشگاهی کاهش نقطه ریزش و روان‎سازی نفت خام با مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیم

در این پژوهش، روان‎سازی نفت خام در دمای پایین بر نمونه‌های نفت خام ایران با دو مایع یونی [NTF2][C12mim]  و [NTF2][C14mim] که بر پایه ایمیدازول هستند، بررسی شد. هر دو ترکیب مورد بررسی از حلالیت بسیار خوبی در انواع نفت‎های خام برخوردار هستند. بررسی‎ها نشان داد که [NTF2][C14mim] توانایی بالایی در کاهش نقطه ریزش به مقدار C° 12 ...

full text

تعیین خواص ساختاری و دینامیکی مایعات یونی آمینواسیدی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

دینامیک مولکولی (md) یک نوع شبیه سازی کامپیوتری می باشد که در آن اتم ها و مولکول ها اجازه می یابند برای یک گام زمانی تحت قوانین شناخته شده ی فیزیک بر هم کنش داشته باشند و تصویری از حرکت اتم ها را به دست می دهد. از این روش برای مطالعه ی بسیاری از سیستم ها ی فیزیکی استفاده می شود و در این پایان نامه خواص ساختاری و دینامیکی مایعات یونی تترا بوتیل فسفونیوم آسپارتیک اسید و تترا بوتیل فسفونیوم گلوتام...

15 صفحه اول

شبیه سازی دینامیک مولکولی مایع یونی 1ـ بوتیل ـ3ـ متیل‌ایمیدازولیوم نیترات و رفتار دینامیکی مخلوط‌های دوتایی مایع یونی ـ آب

برای مدتی طولانی در گذشته آب به­ عنوان ناخالصی ناخواسته نسبت به مایع­های یونی خالص در نظر گرفته می ­شد، زیرا حضور مقدار کم آب ویژگی ­های مایع­ های یونی را تغییر زیادی می­ دهد. ولی در حال حاضر آب شریک بسیار مهمی برای مایع ­های یونی است، زیرا مخلوط مایع یونی ـ آب یک راهبرد آسان برای کنترل و دستیابی به ویژگی­ های یگانه هر دوی آن­ ها است. به کارگیری این نوع از مخلوط­ های دوتایی همچنین ...

full text

تأثیر نوع آنیون هالید (کلرید، برمید، یدید) بر ساختار، دینامیک و خواص انتقالی مایعات یونی 1-آلکیل-3-متیل ایمیدازولیم هالید: بررسی های دینامیک مولکولی

از شبیه¬سازی¬های دینامیک مولکولی با شرایط یکسان برای مطالعه¬ی ترمودینامیکی، ساختاری و خواص انتقالی سه مایع یونی برپایه¬ی کاتیون 1-پروپیل-3-متیل¬ایمیدازولیم [pmim]+ جفت شده با آنیون¬های هالید مختلف (cl-, br-, i-) در محدوده¬ی دمایی k 500-350 استفاده شده است. نتایج به دست آمده، نقش نوع آنیون هالید روی خواص وسیع مرتبط به هم از این خانواده مایعات یونی را مشخص می¬کند. ما مشاهده کردیم که با افزایش اند...

15 صفحه اول

مطالعه خواص ترمودینامیکی مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیم و مخلوط آنها با آب و بررسی اثرطول زنجیر آلکیل با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو و دینامیک مولکولی

در این پایان نامه خواص ترمودینامیکی و انتقالی 5 مایع یونی بر پایه 1- آلکیل 3- متیل ایمیدازولیوم برومید (آلکیل = متیل، اتیل، بوتیل، پنتیل و هگزیل)، با استفاده از شبیه سازی های دینامیک مولکولی بررسی شد. برهمکنشهای درون مولکولی و بین مولکولی بر اساس میدان نیروی کلاسیکی اتمهای متحد لیو توصیف شدند. در ابتدا کل سامانه در مجموعه همدما- هم فشار به مدت 5 نانو ثانیه تعادلسازی شدند. سپس برای محاسبه تعدادی...

15 صفحه اول

مطالعه برخی از خواص نانوکامپوزیت های پایه پلیمری با استفاده از شبیه سازی دینامیکی مولکولی

درک سازوکار رفتار نانوکامپوزیت های پایه پلیمری، نیازمند بررسی در سطح مولکولی است. این نوع بررسی با استفاده از فنون تجربی، چالش برانگیز است. شبی هسازی دینامیک مولکولی به عنوان یکی از معمول ترین روش های محاسباتی، م یتواند نقش مهمی در کمک به توجیه و تفسیر نتایج تجربی بازی کند. در کار حاضر، برخی از خواص شیمی فیزیکی نانوکامپوزیت های پایه پلیمری حاوی نانولوله های کربنی، بورونیتریدی و استخلاف دار، پلی...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


document type: thesis

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023