چکیده: در قسمت اول، واکنش نوآرایی چاپمن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در این قسمت با استفاده از روش hf و مجموعه پایه های 6-31g** و 6-31++g** و روش b3lyp و مجموعه پایه 6-31g** مواد اولیه و محصولات برای پانزده واکنش مختلف چاپمن بهینه شدند. برای تعیین جهت واکنش توصیف گرهای واکنش پذیری نظیر انرژی تصحیح شده ی نقطه ی صفر، سختی، قطبش پذیری و الکتروفیلیسیته برای مواد اولیه و محصولات واکنش ها محاسبه گردید. در مورد این واکنش mhp حساسیت زیادی به روش استفاده شده نشان نمی دهد، با استفاده از روش hf و مجموعه پایه های 6-31g** و 6-31++g** و هر دو تقریب جاناک و تفاضل متناهی این اصل تنها در یک واکنش نقض می شود و با استفاده از روش b3lyp/6-31g** در تمام موارد به درستی جهت واکنش را پیش بینی می کند ولی، mep و تا حدودی mpp به روش محاسبه حساس بوده، به طوری که با استفاده از روش hf، mep تقریبا به طور کامل نقض می شود و mpp در تمام موارد تأیید می شود؛ با تغییر روش و استفاده از b3lyp و همان مجموعه پایه واکنش ها به طور کامل از mep پیروی می کردند، در حالی که mpp در دو مورد نقض شد. محاسبات نشان می دهد که اصل بیشترین سختی و کمترین قطبش پذیری بسیار مناسب تر از سایر توصیف گرها جهت واکنش را با تمام روش ها و مجموعه پایه ها پیش بینی می کنند. در قسمت دوم، برهم کنش کاتیون های یک بار مثبت li+، na+ و k+ و همچنین کاتیون های دو بار مثبت be2+، mg2+ و ca2+ با باز های تک حلقه ای تشکیل دهنده ی dna و rna (پیریمیدین ها) که شامل سیتوزین (c)، تایمین (t) و یوراسیل (u) هستند، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور با استفاده از روش های hf/6-31++g**، b3lyp/6-31++g** و mp2/6-31++g** انرژی برهم کنش یون ها با حلقه، بار مولیکن روی یون ها، فاصله تعادلی یون تا مرکز حلقه، همچنین انرژی های پاشیدگی و همبستگی محاسبه شد تغییرات آروماتیسیته بعد از کمپلکس شدن با محاسبه ی nics(0)، nics(1) و ?nics=nics(complex)-nics(isolated ring) بررسی شد. برهم کنش برای تمام کاتیون ها و روش ها به صورت به دست آمد که با فاصله یون تا مرکز حلقه رابطه مستقیم دارد، همچنین میزان این برهم کنش برای باز ها و کاتیون های مختلف به صورت c > t > u به دست آمد. روند به دست آمده برای افزایش انرژی های برهم کنش و فاصله ی تعادلی با نتیجه ی مورد انتظار تطابق خوبی دارد که این نکته نیز حاکی از اعتبار نتایج به دست آمده است. مطالعه حاضر نشان می دهد برهم کنش های کاتیون - ?، برهم کنش-هایی بسیار با اهمیت و قوی هستند. این بررسی می تواند پایه ای برای تحقیقات آزمایشگاهی در این زمینه باشد.

در قسمت اول، خاصیت آروماتیسیته در مولکول های حلقوی نه عضوی دارای یک اتم هترو (هتروناین ها) از دیدگاه نظری توسط شاخص های جابه جایی شیمیایی غیر وابسته ی هسته (nics)، سرعت nics، انرژی پایداری ایزومریزاسیون (ise)، سختی نسبی (??) و الکتروفیلیسیته ی نسبی (??) مورد بررسی قرار گرفت. ساختار مولکول ها توسط روش های hf/6-31g** و b3lyp/6-31g** بهینه شدند. nics با روش hf/6-31g** محاسبه شد. در روش سرعت nics خصلت آروماتیسیته ی یک مولکول به وسیله ی شکل منحنی سرعت nics بر حسب فاصله ی مربوطه مشخص می شود. منحنی سرعت nics در مولکول های آروماتیک یک ماکزیمم و در مولکول های غیرآروماتیک هر دو ماکزیمم و مینیمم را نشان می دهد. از میان شاخص های انرژی پایداری ایزومریزاسیون، سختی نسبی و الکتروفیلیسته نسبی، نتایج حاصل از بررسی انرژی پایداری ایزومریزاسیون با استفاده از روش b3lyp/6-31g** و همچنین نتایج حاصل از سختی نسبی با استفاده از همین روش و تقریب جاناک با نتایجی که از طریق مطالعه ی nics(0) و منحنی سرعت nics به دست آمد، همخوانی بیشتری دارد. در قسمت دوم، نوآرایی اسمایز مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. مواد اولیه و محصولات توسط روش های hf/6-31g** و b3lyp/6-31g** بهینه شدند. پایداری محصولات نسبت به مواد اولیه توسط اصول متداول در مکانیک کوانتومی مانند اصل ماکزیمم سختی (mhp)، اصل مینیمم قطبش پذیری (mpp) و اصل مینیمم اکتروفیلسیته (mep) مقایسه می شوند. با استفاده از روش های hf/6-31g** و b3lyp/6-31g** و تقریب جاناک، mhp در دو واکنش نقض می شود و زمانی که از همین روش ها و تقریب سهمی استفاده می شود به ترتیب شش و سه مورد نقض مشاهده می شود. اصل مینیمم قطبش پذیری mpp)) با استفاده از روش hf/6-31g** در شش واکنش و با استفاده از روش b3lyp/6-31g** در هشت واکنش نقض می شود. وقتی که در روش b3lyp/6-31g** از هر کدام از دو تقریب جاناک یا سهمی استفاده شود، همه ی واکنش ها پیروی از mep را نشان می دهند. در حالی که وقتی در روش hf از تقریب جاناک استفاده می شود تنها یک مورد نقض و هنگام استفاده از تقریب سهمی سه مورد نقض مشاهده می شود. بنابراین، نتایج نشان می دهند که شاخص الکتروفیلیسیته به طور موفق تری نسبت به سایر توصیف گرها می تواند به طور صحیح جهت واکنش را پیش بینی کند.

در ابتدا تعدادی نظریه ی مکانیک کوانتومی و اصول مربوط به آن ها مانند اصل ماکزیمم سختی و اصل مینیمم الکتروفیلیسیته، همچنین اندیس nics، سرعت-nics و انرژی پایداری ایزومری به عنوان معیاری برای آروماتیسیته توضیح داده شده اند. در قسمت دوم، در ابتدا با استفاده از اصول های مکانیک کوانتومی نام برده در بالا، آروماتیسیته ی 63 مولکول بور-نیتروژن-جایگزین شده بررسی شد. نشان داده شد که حلقه های مزدوج حاوی پیوند بور-نیتروژن آروماتیسیته/ضدآروماتیسیته کمتری در مقایسه با هیدروکربن های مشابه خود نشان می دهند. این ممکن است به دلیل کاهش در جریان حلقه ای الکترون های? که ناشی از اختلاف الکترونگاتیویتیه ی بین بور و نیتروژن است، باشد. هر دو مقادیر اندیس nics و منحنی های سرعت-nics همچنین الکتروفیلیسیته ای که از منحنی شبه مورس به دست می آید، این کاهش در رفتار آروماتیسیته ی مولکول های مورد نظر را با موفقیت نشان می دهند. در تعدادی از مولکول ها منحنی سرعت-nics هر دو مینیمم و ماکزیمم را نشان می دهد. مقادیر nrr به دست آمده برای این مولکول ها نیز، خصلت آروماتیسیته ی مولکول های فوق را با موفقیت پیش بینی می کند. در قسمت آخر با به کارگیری روش های مختلف، یک سری از محاسبات برای کمپلکس های یون تیوسیانات با فلزات واسطه ی گروه 11 (cu, ag, au) و 12 (zn, cd, hg) انجام شده است. به طور کلی برای تمامی کمپلکس های مورد بررسی، انرژی پیوند تحصیح شده از خطای برهم نهی مجموعه پایه و الکتروفیلیسیته ی به دست آمده از تقریب سهمی برای پیش بینی ایزومری اتصال قابل اطمینان تر از سایر کمیت های محاسبه شده، به دست آمده است. همچنین پیش بینی در روش b3lyp در توافق بیشتری با رفتار اسید/باز فلزات واسطه فوق در مقایسه ی با روش hf به دست آمده است. انرژی پیوند و الکتروفیلیسیته ی سهمی همچنن ارجحیت ایزومری اتصال را با روند mn2 > mns > ms2 برای کمپلکس های دو کئوردینیه ی فلزا واسطه ی گروه 11 و 12 در روش b3lyp پیش بینی می کنند.

در قسمت اول، خاصیت آروماتیسیته در خوشه های فلزی (x2m2:(si,ge , y:al,ga با گروههای تقارنی d2h وc2v ، خوشه های (b2xy(x:n,p , y:o,s,se و al2mn(m:c,si,ge , n:s,se) از دیدگاه نظری توسط شاخص های جابه جایی شیمیایی غیر وابسته ی هسته (nics)و سرعت – nics مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از روش های *hf/6-311+g و *b3lyp/6-311+g، ساختار مولکول ها بهینه و سپسnics و سرعت – nics آن ها محاسبه شد. در بررسی آروماتیسیته ی کلیه ی ساختارهای مورد بحث، روش hf بهتر از b3lyp عمل می کند. همچنین نتایج نشان می دهند که نتایج nics و سرعت – nics بدست آمده از روش *hf/6-311+g با هم همخوانی بیشتری دارند. منحنی سرعت – nics ایزومرهای x2m2 فقط یک ماکزیمم نشان می دهد. مقادیر(nics(0و سرعت – nics، آروماتیسیته ی بیشتر را به ایزومر d2h ساختار x2m2 نسبت می دهد؛ همچنین نشان می دهد که آروماتیسته ی ساختارهای x2m2که در آن ها x=al می باشد به شدت به نوع تقارن وابسته می باشد. در منحنی سرعت – nics خوشه های b2xy یک ماکزیمم و در خوشه های al2mn، یک ماکزیمم و یک مینیمم وجود دارد. بر اساس نتایج بدست آمده، خصلت آروماتیسیته ی این ترکیبات به شدت تحت تاثیر اندازه ی اتم قرار دارد. در قسمت دوم، فوکویی خوشه های فلزی( al4m-(m:li,na,kو al4m2 مورد بررسی قرار گرفت. ساختار مولکول ها با روش های hf و b3lyp و مجموعه پایه های 6-311+g*، 6-31+g* ،6-31g* بهینه شدند. مقادیر فوکویی با سه روش محاسبه ی بار تحلیل جمعیت مولیکن، اوربیتال های پیوندی طبیعی (nbo) و روش تحلیل جمعیتی هیرشفیلد محاسبه گردید. نتایج نشان می دهند که طرح تحلیل جمعیت هیرشفیلد، با استفاده از روش b3lyp و مجموعه پایه ی *g+6-311+g در بررسی فوکویی این ترکیبات بهتر عمل می کند. برای خوشه های -al4m و al4m2 اندیسƒ? محاسبه گردید. بر اساس مقادیر ƒ? محاسبه شده، دو موقعیت در ساختار al4m- برای حمله ی الکتروفیلی مناسب می باشند؛ که اتم های آلومینیوم متصل به فلز، بیشتر از دو اتم آلومینیوم غیر متصل، به حمله ی الکتروفیلی تمایل دارند. برای خوشه های al4m2، هر سه موقعیت در خوشه های مربوطه برای حمله ی الکتروفیلی مناسب می باشند. اتم آلومینیومی که از دوجهت به فلز متصل است بیشترین تمایل را به حمله ی الکتروفیلی نشان می دهد.

در قسمت اول آروماتیسیته خوشه های(xal4-(x=li, na ,k, cu و x2al4 در دو فرم هرمی و مسطح بررسی شده است. این مولکول ها با روش*mp2/6-311+g بهینه شده و مقادیر nics مربوطه با استفاده از روش های *b3lyp/6-311+g و *hf/6-311+g محاسبه شده است. سپس مقادیر nics و سرعتnics در برابر فواصل مربوطه رسم شده اند. مشاهده می شود که هر دو شاخص روند مشابهی را نشان می-دهند. در کمپلکس های هرمی با افزایش فاصله کاتیون از حلقه al4-2، مقادیر nics و آروماتیسیته افزایش می-یابد. بنابراین -kal4 آروماتیک ترین و -cual4 دارای کمترین آروماتیسیته در میان کمپلکس های هرمی اند؛ که به دلیل برهمکنش ابر الکترونی کاتیون و جریان حلقه? در al4-2 به طور شگفت آوری مشاهده می شود که کمپلکس های مسطح برعکس رفتار می کنند. یعنی -kal4 دارای کمترین آروماتیسیته و -cual4 آروماتیک ترین ترکیب در میان کمپلکس های مسطح اند. این امر به دلیل برهمکنش بین ابر الکترونی کاتیون و الکترون های ناپیوندی حلقه al4-2 و آزاد شدن جریان حلقه الکترون های ? می باشد.در نهایت در کمپلکس های x2al4 رقابتی میان دو رفتار ذکر شده، مشاهده می شود. برخی تحلیل های توپولوژیکی نیز برروی ملکول های مذکور انجام شده است. در قسمت دوم، چهار کمپلکس با ساختارهای پایدار مختلف (s)، که شامل ایزوسیانیک اسید با آب (s=13)، دیمر گلی اُکسال (s=8)، رادیکال هیدرو پروکسیل با تری اکسید دی هیدروژن (s=6) و اوزون و نیتروزیل هیدرید (s=4) می باشند، با بررسی های تئوری اطلاعات مورد مطالعه قرار گرفته اند. هر دو آنتروپی شانون و اطلاعات فیشر بدست آمده برای این ملکول ها با انرژی های بستگی مربوطه (محاسبه شده با روش های mp2 و m05-2x) همبستگی دارند و در بیشتر حالت ها شاخص شانون همبستگی بهتری از اطلاعات فیشر نشان می دهد. اگرچه با حذف نقاط دارای بیشترین انحراف از این نمودارها، که مربوط به ساختارهای نامطئن می باشد، ضریب همبستگی برای نمودارهای اطلاعات فیشر به طور قابل توجهی بهبود می یابد، مقادیر مربوط به نمودارهای آنتروپی شانون تغییر زیادی نمی کند. بنابراین به نظر می رسد که اطلاعات فیشر نسبت به ساختارهای نامطمئن حساس تر از آنتروپی شانون بوده، و در پیش بینی ساختارهای قابل اطمینان موفق است.

در قسمت اول، براساس کمیات متداول در شیمی کوانتومی مانند انرژی پایداری ایزومریزاسیون (ise)، قطبش پذیری نسبی، سختی نسبی، الکتروفیلیسیته نسبی با استفاده از روش hf با مجموعه پایه های 6-31**g و 6-311++g** و روش b3lyp با مجموعه پایه 6-31**g و تقریب های جاناک، سهمی و تابع مورس پایداری تعدادی از ترکیبات هتروپنتالن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که برای تمامی مولکول های مورد بررسی، الکتروفیلیسیته به دست آمده از تقریب مورس با استفاده از روش b3lyp/6-31g** برای نشان دادن پایداری و آروماتیسیته ی مولکول های هتروپنتالن موفق تر عمل می کند. در قسمت دوم با استفاده از روش های hf و b3lyp و مجموعه پایه ی 6-31**g و تقریب های جاناک و سهمی، پایداری مواد اولیه و محصولات نوآرایی دامروت با استفاده از بعضی اصول آن مثل اصل ماکزیمم سختی، اصل مینیمم قطبش پذیری، اصل مینیمم الکتروفیلیسیتی و انرژی مقایسه می شوند که بر اساس این اصول ماده پایدارتر دارای سختی بیشتر، قطبش پذیری، الکتروفیلیسیته و انرژی کمتری می باشند. نتایج به دست آمده برای کمیات مورد نظر (?، ?، ? و e) با استفاده از تقریب جاناک و روش b3lyp/6-31g** در 20 واکنش نوآرایی دامروت انتخاب شده، نشان می دهند که اصل مینیمم الکتروفیلیسیتی نسبت به سه اصل دیگر به شکل موفق تری جهت این نوآرایی را پیش بینی می کند.

در قسمت اول، رابطه ی بین انرژی همبستگی و سختی مطلق در سیستم های اتمی مورد بررسی قرار گرفته است. برای 315 گونه ی اتمی در هر دو فرم خنثی و باردار، سختی مطلق با استفاده از روش دقیق و شناخته شده ی g2 و تئوری کوپمن، محاسبه گردید. بررسی منحنی های انرژی همبستگی بر حسب سختی مطلق محاسبه شده، نشان می دهد که برای برخی سری های هم الکترونی (n=4,5,6,12-18) منحنی ها خطی و برای برخی دیگر (n=2,3,7-11) منحنی ها لگاریتمی می باشند. بر همین اساس معادله-ی تجربی زیر برای محاسبه ی انرژی همبستگی با استفاده از سختی مطلق محاسبه شده (?) پیشنهاد شد: که مقدار متغیر های تنظیم پذیر برای هر سری هم الکترونی با استفاده از یک برازش ساده قابل محاسبه هستند. معادله ی پیشنهاد شده هر دو رابطه ی خطی و لگاریتمی بین انرژی همبستگی و سختی مطلق را نشان می دهد. در بخش دوم، رابطه ی بین انرژی اتصال با انتروپی شانون و اطلاعات فیشر مطالعه شد. انرژی اتصال برای 36 کمپلکس تشکیل شده از یک حلقه ی کربنی ( بنزن، 1، 3، 5- تری فلوئورو بنزن، 1، 3، 5- تری آمینو بنزن و آنیون سیکلو پنتادی ان) و کاتیون های li+، na+، k+، be2+، mg2+، ca2+، b3+، al3+و ga3+ با استفاده از دو روش hf و b3lyp و مجموعه پایه ی 6-31g**، محاسبه گردید. برای کلیه ی سیستم های بهینه شده، نقاط بحرانی پیوندی موجود بین حلقه و کاتیون مشخص شد. مقادیر انتروپی شانون و اطلاعات فیشر سیستم ها با استفاده از چگالی الکترونی و لاپلاسین چگالی الکترونی به دست آمده در نقاط بحرانی، محاسبه گردید. بررسی منحنی های انتروپی شانون بر حسب انرژی اتصال نشان می-دهد برای کمپلکس های تشکیل شده از یک حلقه ی یکسان و کاتیون های هم ردیف، رابطه ی انتروپی شانون و انرژی اتصال تقریباً خطی و رابطه ی اطلاعات فیشر و انرژی اتصال غیرخطی است. از سوی دیگر برای کمپلکس های تشکیل شده از یک حلقه ی یکسان و کاتیون های هم گروه، رابطه ی انتروپی شانون و انرژی اتصال و رابطه ی اطلاعات فیشر و انرژی اتصال، هر دو خطی است.

در این کار تحقیقاتی، جذب گازهای آلاینده محیطی(co و co2) بر روی نانولوله تک دیواره،aln(4,4)، bn(5,5) و sic(4,4) با استفاده از تئوری چگالی و شرایط مرزی مورد مطالعه قرار گرفته شد. دو موقعیت جذب برای co، c-down و o-down، و یک موقعیت جذب برای co2، o-down، بر روی سه موقعیت مختلف نانولوله در نظر گرفته شد. برای هر موقعیت، نمودار انرژی پتانسیل بدست آمده با پتانسیل‏های مورس و مورس تصحیح شده برازش شد. ساختار هندسه تعادلی سیستم بدون در نظر گرفتن محدودیتی بهینه سازی شد. نتایج نشان می‏دهد که فرایند جذب co بر روی هر سه نانولوله به صورت فیزیکی است. در حالی که جذب co2 بر روی alnnt فرایند جذب شیمیای را نشان می‏دهد. آنالیز محاسبات nbo نشان می‏دهد که شکاف انرژی بعد از جذب گاز به طور قابل ملاحضه‏ای تغییر کرده است. در مرحله بعد برای بهبود جذب گازها بر روی نانولوله، فلز واسطه به نانولوله متصل می‏شود. در این تحقیق، اتم فلز مس به سه موقعیت از سطح نانولوله اضافه شد. بهترین موقعیت اتصال مس بر روی سطح نانولوله، که دارای منفی‏ترین انرژی اتصال است، با روش pbepbe و مجموعه پایه 6-31g (برای نانولوله و گاز) و cep-121g (برای اتم مس) بهینه شد. در آخر co و co2 بر روی فلز مس قرار داده و ساختار بهینه سازی شد. نتایج حاصل از انرژی جذب نشان می‏دهد که فرایند جذب co بر روی نانولوله‏ی عامل‏دار شده با فلز به صورت شیمیایی است. در مقایسه با جذب co و co2 بر روی نانولوله، جذب co از لحاظ انرژی مناسب‏تر است

در قسمت اول این کار تحقیقاتی، به معرفی یک شاخص جدید که شانون-فوکویی نامیده می شود پرداخته می گردد. این شاخص با جایگذاری تابع فوکویی(f)، که در ارتباط با بار اتم هاست، با تابع توزیع احتمال (pi) در معادله انتروپی شانون(s=-?_i?p_i lnp_i) به دست می آید.به نظر می رسد که محتوای اطلاعاتی این شاخص در ارتباط با قدرت پیوند باشد.جهت تست شاخص جدید معرفی شده، قطبیت ترکیبات mx کهدرآن هاli, na, k, be, ca, mg=mو brوf,cl=x می باشد مورد بررسی قرار گرفت. جهت این منظور کمیت شانون-فوکویی ترکیبات مورد نظر با روش های مختلف محاسباتی شامل,ccsd,hfmp2,ccsd(t)و b3lyp بامجموعه پایه های6-31g** ,6-31++g**و6-311++g**و با استفاده از سه نوع تحلیل جمعیتی متفاوت (مولیکن، بار اوربیتالهای پیوندی طبیعی و بار هیرشفیلد) محاسبهگردید.نتایج بدست آمده نشان می دهند کهطرح تحلیل جمعیت هیرشفیلد، با استفاده از سطح محاسباتیb3lyp/6-311++g** در بررسی شاخص شانون-فوکویی این ترکیبات بهتر عمل می کند. در قسمت دوم با استفاده از تابع پتانسیل فضایی، یک تابع جدید بنام تابع پتانسیل فضایی صفر(zsp) معرفی می گردد.مقدار محاسبه شده این کمیت برای سری هیدریدها، فلوریدها و کلریدهای عناصر دوره ی اول جدول تناوبی رابطه ی خطی خوبی با الکترونگاتیویته الرد-راکه اتم مرکزی نشان می دهد.همچنین طرح های پتانسیل فضایی و پتانسیل فضایی صفر برای این ترکیبات رسم گردیده که نشان دهنده ساده تر بودن طرح های پتانسیل فضایی صفرنسبت به طرح های پتانسیل فضایی می باشد.این طرح ها جهت بررسی ماهیت پیوند ها در سیستم های شیمیایی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.از آنجا که مشاهده گردید با افزایش الکترونگاتیویته ی اتم مرکزی در این سیستم ها، مقدار تابع پتانسیل صفر کل محاسبه شده برای مولکول نیز افزایش می یابد، پس به نظر می رسد این تابع جدید می تواند بعنوان معیاری از قدرت پیوندها در سیستم های شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.

در بخش اول بر اساس روش پایداری ایزومری و اصل کمینه ی الکتروفیلیستی، شاخصه الکتروفیلیستی نسبی ( ) به عنوان معیار جدید آروماتیسیتی معرفی وسپس شاخصه الکتروفیلیسیتی نسبی با استفاده از تقریب های سهمی ( )، جاناک ( ) و مدل شبه مورس ( ) برای ترکیبات هتروسیکل حلقوی پنج عضوی و ترکیبات پنتا و هپتا فولونی استخلاف دار محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که مقادیر محاسبه شده از معادله شبه مورس تطابق خطی بسیار خوبی با دیگر شاخصه-های آروماتیسیتی داشته و ترتیب آروماتیسیتی این ترکیبات با موفقیت بر اساس اصل کمینه ی الکتروفیلیسیتی پیش بینی می-گردد. بنابراین ادعا می گردد که مقادیرالکتروفیلیستی به دست آمده از تابع شبه مورس نسبت به مقادیر به دست آمده از دیگر روش های تقریبی قابل اطمینان تر هستند. در قسمت بعد بر اساس مفهوم انتروپی شانون در تئوری اطلاعات، یک شاخصه جدید برای تعیین آروماتیسیتی معرفی گردیده است. این شاخصه که بیانگر احتمال توزیع بار الکتریکی در بین اتم های یک حلقه می باشد، آروماتیسیتی شانون نامیده شده است. با استفاده از دو روش mp2 و b3lyp به همراه مجموعه پایه های مختلف، مقدار آروماتیسیتی شانون برای حلقه های هتروسیکل پنج عضوی (c4h4x) محاسبه گردیده است. میان مقادیر به دست آمده از روش sa و دیگر شاخصه های آروماتیسیتی نظیر ase، ? و nics(0) ارتباط خطی خوبی وجود دارد. بر اساس تطابق های خطی در محدوده 005/0 < sa < 003/0 مرز بین آروماتیکی و ضد آروماتیکی انتخاب شد. سپس سطح محاسباتی b3lyp/6-31+g** بعنوان سطح محاسباتی بهینه برای محاسبات بعدی انتخاب گردید. شاخصه آروماتیسیتی شانون برای تعدادی از ترکیبات بنزنی تک استخلافی محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بر اساس این محاسبات مشخص گردید که بهترین تطابق خطی میان شاخصه آروماتیسیتی شانون و ثابت استخلاف هامت در مقایسه با دیگر شاخصه ها وجود دارد. همچنین این شاخصه جدید در توصیف اثر استخلاف بر روی حلقه های ترایا، پنتا و هپتا فولونی بکار برده شد. این شاخصه به خوبی روند تغییرات میزان آروماتیسیتی را در این ترکیبات فولونی نشان می دهد. از طرفی دامنه تغییرات وسیع آروماتیسیتی این ترکیبات حاکی از حساسیت ساختار الکترونی ? این ترکیبات به استخلاف شدن می باشد. همچنین نشان داده شده است که بهترین ارتباط خطی برای این ترکیبات میان شاخصه sa و شاخصه ساختاری homa وجود دارد. شاخصه sa در ترکیبات غیربنزونوئیدی، پلی آسن های خطی و یا غیرخطی بکار برده شد و نتایج قابل قبولی حاصل گردید و نشان داده شد شاخصه ی sa برای تعیین آروماتیسیتی موضعی حلقه های هیدروکربنی پلی آروماتیک کاملاً مناسب است. در بخش دوم، نشان داده شده است که مقادیر سختی و الکتروفیلیسیتی به دست آمده از محاسبات dft برای الیگومرهای کوتاه زنجیر یک پلیمر هتروسیکل مزدوج به صورت معادله درجه دوم با همین مقادیر به دست آمده از روش نیمه تجربی مطابقت دارد. بنابراین مقادیر سختی و الکتروفیلیسیتی برای همه الیگومرها با استفاده از معادله های درجه دوم به دست آمده پیش بینی گردیده اند. سپس این مقادیر پیش بینی شده با استفاده از یک معادله نمایی به صورت برازش گردیده اند تا مقدار سختی و الکتروفیلیسیتی در حد بینهایت برای هر پلیمر به دست آید. مقادیر گاف نوار به دست آمده برای این پلیمرها در تطابق با نتایج تجربی می باشند. اما به نظر می رسد که به دلیل دامنه تغییرات وسیع مقادیر الکتروفیلیسیتی این کمیت در توصیف اثرات دوپه شدن مناسب تر از سختی باشند. در بخش سوم، برهمکنش میان مولکول فرمالدهید و انواع مختلف نانو ورقه های بور نیتریدی که شامل نانو ورقه بور نیتریدی خالص، دوپه شده با آلومینیوم، نقص دار با حفره ی بور یا نیتروژن، با استفاده از محاسبات dft مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اگرچه مولکول فرمالدهید هیچ برهمکنش قابل توجهی با ورقه بور نیتریدی خالص ندارد، اما این مولکول بر روی ورقه بور نیتریدی دوپه شده با آلومینیوم و نقص دار با نیتروژن تمایل به جذب شیمیایی با انرژی جذب قابل توجه دارد. همچنین تئوری اتم ها در مولکول برای تجزیه و تحلیل این برهمکنش ها بکار برده شده است و انرژی های تغییر شکل و اتصال نیز بطور مجزا محاسبه شده اند. همچنین بر اساس طیف های dos به دست آمده مشخص می گردد که گاف نوار نانو ورقه ی با حفره ی نیتروژنی به طور موثری به مولکول فرمالدهید حساس است ولی چنین حساسیتی در مورد ورقه های دیگر مشاهده نگردید. بنابراین به نظر می رسدکه نانوورقه با حفره ی نیتروژنی می تواند یک کاندیدای امیدبخش برای آشکارسازی فرمالدهید باشد.

در بخش اول دو حلقه ضد آروماتیک al2si2 و al2ge2 و همچنین حلقه آروماتیک al2s2 با روش mp2 و بکارگیری مجموعه پایه 6-311++g** بهینه سازی ساختاری شده و مشخص شد هر سه ساختار مسطح دارند. سپس بطور جداگانه کاتیون های سری اول شامل li+ ، na+ و k+ بر صفحه هر کدام از حلقه ها عمود شده و دو باره بهینه سازی ساختاری برای خوشه ها با همان روش قبل انجام شد. در مرحله بعد برای هر خوشه با قرار دادن اتم bq در مرکز حلقه مقدار عددی nics(0) محاسبه شد. سپس با تغییر موقعیت کاتیون باندازه یک دهم آنگستروم ، روبش مقدارهای nics(0) تا یک آنگستروم بالاتر و پایین تر از نقطه بهینه سازی انجام شد. نتایج بدست آمده یرای دو حلقه al2si2 و al2ge2 نشان از تبدیل خاصیت ضد آروماتیک آنها در حضور کاتیون های سری اول دارد و با افزایش عد اتمی کاتیون برهمکنش قویتری با حلقه برقرار کرده ، بهمین دلیل روند افزایش خاصیت آروماتیک خوشه ها با ترتیب al2b2li < al2b2na < al2b2k ( b = si , ge ) در حال افزایش است. اما برای حلقه al2s2 با حضور کاتیون های سری اول ، خاصیت آروماتیک خوشه ها با حفظ همین روند کاهش یافته است. در حضور کاتیون های سری اول هر سه حلقه ساختار مسطح خود را از دست داده اند که تغییر زاویه کمی برای دو حلقه al2si2 و al2ge2 بوجود آمده ولی برای حلقه al2s2 تغییر زاویه ها قابل توجه است. برای دو حلقه اول حفظ خاصیت آروماتیک پایداری بیشتری را برای خوشه ها سبب شده ، در حالی که برای خوشه al2s2 تغییر زاویه پایداری بیشتری را ایجاد کرده است. در بخش دوم به کمک آنتروپی شانون برهمکنش اسیدهای bx3 ( x = f , cl , br ) با بازهای قوی h2o , nh3 , n(ch3)3 و o(ch3)2 و بازهای ضعیف co , ch3f , hcn , ch3cn با بکارگیری دو روش mp2 و b3lyp و استفاده از مجموعه پایه 6-311++g** بررسی شده است. به این ترتیب که هر کدام از اسیدها و بازها ابتدا بطور جداگانه بهینه سازی ساختاری شده و آنتروپی شانون برای هر مولکول و تک تک اتم های آن به کمک نرم افزار multiwfn محاسبه شد ، سپس کمپلکس هر باز با سری اسیدها نیز بهینه سازی ساختاری شده ، آنتروپی شانون برای هر کمپلکس و تک تک اتم های آن محاسبه شد. نتایج بدست آمده برای بازهای قوی با رسم نمودارln e bind نسبت به ?s bind نشان از افزایش قدرت برهمکنش میان اسید و باز با ترتیب bbr3 > bcl3 > bf3 می باشد ، در حالی که روند عکس برای افزایش قدرت برهمکنش میان اسید و باز های ضعیف مشاهده می شود ؛ یعنی : bf3 > bcl3 > bbr3. این پیش بینی ها با نتایج تجربی همخوانی دارد.

یک روش ساده، کارآمد، با بازده بالا و تک ظرف برای سنتز مشتقات h2-ایندازولوb]-2،1 [فتالازین تریون ها با استفاده از تراکم سه جزئی فتال هیدرازید و دیمیدون و برخی از آلدهیدهای آروماتیک در شرایط بدون حلال و سازگار با محیط زیست که توسط کاتالیزور نانوآلومینا سولفوریک اسید معرفی می-گردد. با استفاده از این روش از به کار بردن کاتالیست گران، حلال های سمی و جداسازی کروماتوگرافی اجتناب می شود. همچنین روش ارائه شده به بتا دی کتون های خطی (استیل استون) به جای بتا دی کتون های حلقوی (دیمیدون) تعمیم داده شد. همچنین مکانیسم دو مرحله ای پیشنهادی برای این واکنش تراکمی با استفاده از محاسبات تئوری تابعیت چگالی با سطح محاسباتی b3lyp/6-31g** مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که اولین مرحله ی مکانیسم توسط بار کنترل می گردد و این در حالی است که دومین مرحله ی مکانیسم با استفاده از اوربیتال های مولکولی پیشرو کنترل می شود. مقادیر جابجائی شیمیایی 1h nmr و 13c nmr به همراه پارامترهای ساختاری برای ترکیب عنوان شده محاسبه گردید و مقادیر مقیاس شده با داده های تجربی nmr و x-ray مقایسه شدند. مشخص گردید که داده های اسپکتروسکوپی محاسبه شده و ساختار بهینه شده توافق خوبی با نتایج تجربی نشان می دهد.

در بخش اول با استفاده از تابع شبه-مورس به شکل انرژی الکترونی سیستم های کوانتومی بر حسب تعداد الکترون ها توصیف می شود. مشتق اول و دوم این تابع نسبت به تعداد الکترون ها یعنی به ترتیب پتانسیل شیمیایی الکترونی و سختی شیمیایی برای تعدادی اتم و مولکول انتخابی محاسبه می گردد. مقایسه ی مقادیر محاسبه شده برای کمیت های مذکور با نتایج تجربی متناظر نشان می دهد که تفاوت قابل توجهی بین این مقادیر وجود دارد که احتمالا ناشی از تقریب هایی است که در برآورد نتایج گزارش شده ی تجربی از آن ها استفاده می شود. به کمک مقادیر سختی شیمیایی تجربی و محاسباتی، اصل ماکزیمم سختی برای پیش بینی مسیر طبیعی تعدادی واکنش شیمیایی گرمازا به کار گرفته می شود. نتایج محاسبه نشان می دهد که احتمالا مدل پیش نهادی نتایج بهتری برای کمیت های پتانسیل شیمیایی الکترونی و سختی شیمیایی سیستم های اتمی و مولکولی پیش بینی می کند. در بخش دوم با الهام از معادله ی میکاییل-منتن در تغیرات سرعت واکنش آنزیم-سوبسترا بر حسب غلظت آنزیم، یک مدل تجربی چهار پارامتری انعطاف پذیر برای رابطه ی انرژی همبستگی الکترونی بر حسب عدد اتمی در سری های ایزوالکترون دو تا هیجده الکترونی پیشنهاد می شود. این مدل به سادگی و در عین حال بسیار موثر انرژی های همبستگی الکترونی را در هر دو گروه اتم های خنثی و یونی پیش بینی می کند. پارامتر های تنظیم پذیر در بعضی از این گروه های ایزوالکترون کاملا به همدیگر نزدیک هستند.

در قسمت اول این کار تحقیقاتی، با معرفی شاخص جدید ? که بر اساس اختلاف انتروپی شانون اتمی برای موقعیت¬های درگیر در یک واکنش تعریف می¬شود، به بررسی ناحیه¬گزینی در برخی واکنش¬های آلی پرداخته می¬شود. بهینه¬سازی ساختار¬ها با سطح محاسباتی b3lyp/6-31g** انجام شد. واکنش¬های مشهور آلی از قبیل واکنش دیلز-آلدر، افزایش به آلکن¬ها و واکنش پاترنو-¬بوخی برای سنجش توانایی توصیف¬گر جدید در تشخیص ناحیه¬گزینی در واکنش¬های مورد نظر مطالعه شد. بدین¬منظور، کمیتی به نام ? که جذر مجموع مربع اختلاف ?¬های محاسبه¬شده می¬باشد، برای هر واکنش تعیین گردید و مشخص شد که واکنش با ? کمتر محصول عمده را مشخص می¬نماید. با توجه به نتایج حاصل به نظر می¬رسد توصیف¬گر¬های جدید معرفی شده بر اساس انتروپی اطلاعات شانون برای حمله¬های هسته¬دوستی، الکترون-دوستی و رادیکالی در پیش¬بینی ناحیه¬گزینی در واکنش¬های آلی موفق عمل کرده¬اند. در قسمت دوم به بررسی خواص ساختاری، الکترونی و پارامتر¬های توپولوژیکی نانو¬پولک¬های گرافنی مثلثی با لبه¬های زیگزاگ درون نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید (gnf-beo) پرداخته می¬شود. برای دست¬یابی به این هدف، نانو¬صفحه¬ی گرافن و نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید و همچنین دو پیکربندی از ساختار¬های هیبریدی نانو¬پولک¬های گرافن با اندازه¬های مختلف درون نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید (gnf-beo) مورد مطالعه قرار گرفته¬است. تمامی محاسبات در این قسمت با نرم¬افزار siesta با استفاده از تقریب گرادیان تعمیم یافته (gga) و با مجموعه پایه¬ی قطبیده ? شکافته شده¬ی دو¬تایی (dzp) انجام گرفت. مشخص گردید با افزایش تعداد حلقه¬های کربنی درون ساختار نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید، طول پیوند¬ها در مرز بین نانو¬پولک¬گرافنی و نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید افزایش می¬یابد. انرژی اتصالی به ازای یک اتم برای تمامی نانو¬ساختار¬های مورد مطالعه، جهت بررسی پایداری ساختار¬های هیبریدی gnf-beo محاسبه شد. انرژی اتصالی به ازای یک اتم محاسبه¬شده برای نانو¬صفحه¬ی گرافن بیشتر از نانو-صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید است که ناشی از بر¬هم¬کنش کووالانسی قوی بین اتم¬های کربن ساختار گرافن می¬باشد. با افزایش اندازه¬ی نانو¬پولک در نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید، انرژی اتصالی به ازای هر اتم و در نتیجه پایداری سیستم افزایش می¬یابد که به نظر می¬رسد به¬دلیل جانشین شدن پیوند¬های یونی be-o با پیوند¬های کووالانسی و قوی c-c می¬باشد. طیف چگالی حالت (dos) به¬دست آمده نشان می¬دهد که با افزایش اندازه¬ی نانو¬پولک گرافن درون نانو¬صفحه¬ی بریلیوم¬اکسید، شکاف انرژی کاهش می¬یابد و به خواص الکترونی گرافن نزدیک می-شود؛ اما این روند کاهشی از نانو¬پولک ساخته¬شده از سه حلقه کربنی تا پانزده حلقه کربنی بسیار آهسته است. از این خاصیت می¬توان برای تنظیم شکاف انرژی برای استفاده در انواع دستگاه¬های الکترونیکی استفاده کرد. تجزیه و تحلیل توپولوژیکی نانو¬ساختار¬های معرفی شده که با روش hf/6-31g* انجام گرفته است، نشان می¬دهد پیوند¬های c-c و c-o موجود در این نانو¬ساختار¬ها خصلت کووالانسی و پیوند¬های be-o و be-c خصلت یونی دارند.

این تحقیق مشتمل بر دو قسمت است: در قسمت اول سعی می¬شود تابه¬جای چگالی الکترونی که در نظریهaim مرسوم استفاده می¬شود با استفاده از چگالی انرژی جنبشی لاگرانژی، فضای ملکولی به محدوده¬های اتمی مجزایی تقسیم گردد. این روش برای تعدادی از ساختارهای استخلاف¬دار شده¬ی سیستم بنزاین با (استخلاف¬دار شده با گروه های هیدروکسی و نیترو) که در نمودار خطوط هم¬تراز خود جاذب غیرهسته¬ای (nna) نشان می¬دهند به¬کار گرفته شد.مشاهده گردید که با استفاده از چگالی انرژی جنبشی لاگرانژی در تقسیم¬بندی ملکولی هیچ nna در نمودار¬های مربوطه ظاهر نمی¬شود و تعداد محدوده¬ها به تعداد اتم¬ها در ملکول است. برای هر کدام از ملکول-های مورد بررسی مقدار انتروپی شانون کل به ازا واحد حجم در هر کدام از محدوده¬های اتمی محاسبه گردید. مشخص شد که در تمامی موارد همواره اتم¬های کربن نزدیک¬تر به موقعیت استخلاف انتروپی شانون کمتری نسبت به مابقی اتم¬های حلقه دارد و این امر نیز به نوع و محل استخلاف بستگی ندارد. از آن¬جا که موقعیت¬هایی که انتروپی کمتری دارند به منظور افزایش انتروپی خود تمایل بیشتری به انجام واکنش دارند می¬توان ادعا نمود در سیستم¬های بنزاینی مورد بررسی اتم مجاور به اتم¬های استخلاف¬دار شده جهت انجام واکنش مستعدتر می¬باشند. درکل می-توان نتیجه گرفت که انتروپی شانون کل در واحد حجم توصیف¬گر مناسبی جهت تعیین موقعیت-های فعال یک ملکول می باشد. در قسمت دوم آروماتیسیته¬ی تمام حالت¬های ممکن برای ملکول پیریدین دو، سه، چهار و پنج استخلاف¬دار شده با اتم فلوئور مورد بررسی قرار گرفته است. بهینه-سازی ساختارها در سطح محاسباتی b3lyp/6-31+g** انجام شد. شاخص¬های مختلف آروماتیسیته شامل nics(0)،nics(1)، flu،sa وhoma برای ساختارهای بهینه شده محاسبه گردیدند. مشخص گردید که اگرچه همبستگی یارابطه¬ای بین شاخص¬های آروماتیسیته¬ی در نظر گرفته شده وجود ندارد اما برای هر سری از ملکول¬ها با تعداد استخلاف¬ یکسان با افزایش تقارن در سیستم مقدار sa کاهش می¬یابد. از آن¬جا که افزایش تقارن موجب افزایش پایداری سیستم¬ها می¬گردد بنابراین انتظار می¬رود ملکول¬های با تقارن بالاتر خصلت آروماتیسیته بیشتری نشان می-دهند. این واقعیت به درستی در مقادیر sa محاسبه شده¬ی این ترکیبات دیده می¬شود. در نتیجه بهنظر می¬رسد شاخص آروماتیسیته شانون در پیش بینی آروماتیسیته این دسته از ترکیبات استخلاف دار شده موفق تر از مابقی شاخص¬ها عمل می¬کند.

در قسمت اول این تحقیق سعی می گردد مقدار کمیت فیزیکی انتروپی شانون را برای اتم های موجود در بنزاین های استخلاف دارمحاسبه نمود، تا شاید بتوان ارتباطی بین فعالیت یک اتم جهت انجام واکنش و انتروپی شانون آن اتم پیدا کرد. بهینه سازی ساختار ها با مجموعه پایه6-31g**و روش های مختلف انجام شد.این کار با روش مرسوم aimکه تقسیم بندی فضای مولکولی را بر اساس چگالی الکترونی انجام می دهد و چگالی انرژی جنبشی لاگرانژی انجام می گیرد، تا نتایج به دست آمده با یکدیگر مقایسه گردند. نتایج نشان می دهد که تقسیم بندی فضای مولکول براساس انرژی جنبشی لاگرانژی مشکل ظهور جاذب های غیر هسته ای که باتقسیم بندی فضای مولکول براساس چگالی الکترونی ظاهر می شود، را برطرف می کند. نکته ی دیگر این است که انتروپی شانون اتمی به دست آمده با این تقسیم بندی جدید همان طور که انتظار می رود برای اتم فعال کمتر از اتم غیر فعال می باشد. قسمت دوم این تحقیق، در ارتباط با محاسبه و بررسی تغییرات دانسیته انتروپی شانون با تغییر تعداد الکترون هامی باشد. از آن جا که در حین یک واکنش شیمیایی، تبادل الکترونی بین گونه های شیمیایی صورت می گیرد، این تغییر تعداد الکترون ها می تواند موجب تغییر در انتروپی سیستم گردد

در این کار تحقیقاتی هدف، مطالعه ی توانایی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید تهیه شده در حذف یون های (ii)zn و (ii)cd از محلول آبی آنها است. برای انجام آزمایش های جذب از روش مستقیم استفاده شده است. نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید به روش سل-ژل تهیه شده اند. مشخصات این ذرات توسط الگوی پراش اشعه ایکس (xrd) ، طیف مادون قرمز(ftir) و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مشخصه یابی شد. . اثرمتغیرهای ph، مقدار جاذب، غلظت اولیه یون فلزی، زمان تماس و دما مورد مطالعه قرار گرفت0 با استفاده از همدماهای لانگمویر، فرندلیچ، تمکین و d-r داده های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت؛ و مشخص شد همدمای فرندلیچ برای یون های (ii)zn و (ii)cd بهترین تطابق با داده های تجربی را دارد.

در قسمت اول پروژه، دو واکنش هیدرازون ها و سیکلوآلکیل هیدرازون ها مورد مطالعه وبررسی واقع گردید؛ در این مورد با استفاده از روش آغازین( hf ) و مجموعه پایه 6-31g** ، و محاسبه عامل های انرژی تصحیح شده نقطه صفر، سختی، قطبش پذیری و الکتروفیلیسیتی، پایداری محصول حاصل از انجام واکنش با محصولی که در اصل ایجاد نمی شود، مقایسه گردید. بر اساس محاسبات انجام شده، هیچ کدام از این عوامل پاسخ روشنی در مورد واکنش ها و ایجاد محصول پایدار نشان ندادند. بنابراین در ادامه با استفاده از عامل های بار، فوکویی و اختلاف فوکویی علاوه بر این که محل های فعال در واکنش دهنده ها با روش b3lyp/6-31g** برای هر دو واکنش بررسی شد، نوع واکنش ها (این که بار کنترل هستند یا از طریق اوربیتال های مولکولی پیشرو انجام می-شوند) نیز مشخص شدند. نتایج نشان می دهد که هر دو واکنش از طریق اوربیتال های مولکولی پیشرو کنترل می شوند. لازم به ذکر است که در این قسمت از کار، تعداد ده استخلاف مختلف برای هر دو واکنش انتخاب شد. در قسمت دوم پروژه، هدف اصلی یافتن تابع پتانیسل تجربی جدیدی برای مولکول های دو اتمی مختلف و به دست آوردن ثوابت طیف سنجی برای این مولکول ها است. لذا برای دستیابی به این هدف از منحنی های پتانسیل و داده های r.k.r (مقادیر انرژی r.k.r همراه با طول پیوند های مختلف) استفاده می شود. رسم منحنی ها با استفاده از نرم افزار curve expert 1.3 در دو حالت ده نقطه ای و شش نقطه ای برای هشت مولکول در هجده حالت الکترونی (حالت پایه و برانگیخته) انجام شد. سپس تابع پتانسیل پیشنهادی که دارای چهار پارامتر است را در همین نرم افزار تعریف می کنیم. با استفاده از پارامترهای به دست آمده می توان ثوابت طیف سنجی را محاسبه کرد. براساس محاسبات انجام شده، نتایج نشان می دهند که مقادیر ثابت نیرو، فرکانس ارتعاشی و ثابت ناهماهنگی به دست آمده از منحنی-های شش نقطه ای نتایج مطلوب تری نسبت به مقادیر این ثوابت از منحنی های ده نقطه ای دارند

تابع توزیع شعاعی مهم ترین ویژگی ساختاری مواد است. این تابع بیانگر احتمال یافتن یک مولکول در فاصله ی خاص از یک مولکول مرکزی اختیاری است که با g(r) نمایش داده می شود که r فاصله ی بین مولکولی است. در عمل می توان چنین اندیشید که نمایانگر چگالی محلی مولکول ها در تعادل ودر فاصله ی r از مولکول مرکزی است. با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی، تابع توزیع شعاعی در محدوده ی وسیعی از دما وچگالی براساس پتانسیل دقیق بین اتمی کریپتون ونئون، شبیه سازی شده است. برای این منظور پتانسیل های جدید xc برای کریپتون ونئون استفاده شده وتابع توزیع شعاعی شبیه سازی شده است. شبیه سازی ها براساس روش دینامیک مولکولی کلاسیکی با مجموعه های nve وشرایط مرزی دوره ای برای 864 ذره انجام شده است. الگوریتم سرعت ورلت برای انتگرال گیری از معادلات حرکت به کاررفته و شبیه سازی در 100000مرحله با و شعاع قطع برای نئون و برای کریپتون انجام شده است. تابع توزیع شعاعی شبیه سازی شده روابط حدی زیر را تامین می کند الف)- در چگالی صفر به حد گاز ایده ال، یک میل می کند. ب)- در فواصل بین مولکولی زیاد به یک کاهش می یابد. علاوه براین تابع توزیع شعاعی شبیه سازی شده باید قله ی اول را در فاصله ی برخوردی نمایش دهد. در دومین مرحله، برازش داده های شبیه سازی شده با عبارت ساده ی تحلیلی که شامل ده پارامتر تنظیم پذیر می باشد انجام شده است. مناسب بودن برازش با محاسبه ی درصد خطای میانگین، بین داده های شبیه سازی شده وعبارت تحلیلی در تمامی محدوده ی دما وچگالی سنجیده شده است. نتایج بیانگر توافق عالی بین داد های شبیه سازی شده وعبارت تحلیلی است.

هدف این پایان نامه، مطالعه نظری نوآرایی بکمن، معرفی روش جدید سرعت nics به عنوان معیاری از خاصیت آروماتیسیته و همچنین جداسازی سهم الکترون های و در اندیس nics می باشد. در ابتدا با تئوری مکانیک کوانتوم و بعضی اصول آن مثل اصل حداکثر سختی، اصل حداقل قطبش پذیری و اصل حداقل الکتروفیلیسیته و تعدادی از نرم افزارهای محاسباتی شیمی کوانتومی مانند hyperchem، gaussian98w و gauss view آشنا می شویم. در فصل دوم ابتدا با استفاده از روش dft پایداری مواد اولیه و محصولات نوآرایی بکمن بر اساس سه اصل شیمی کوانتومی ذکر شده در بالا مقایسه می شوند که بر اساس این اصول ماده پایدارتر دارای سختی ( ) بیشتر و قطبش پذیری ( ) و الکتروفیلیسیته ( ) کمتری می باشد. نتایج به دست آمده برای کمیات مورد نظر ( ، و ) با استفاده از تقریب جاناک در 23 واکنش نوآرایی بکمن نشان می دهند که اصل مینیمم الکتروفیلیسیته نسبت به دو اصل دیگر به شکل موفق تری جهت این نوآرایی را پیش بینی می کند. در قسمت بعد خاصیت آروماتیسیته تعدادی مولکول با استفاده از روش جدید که سرعت nics نامیده می شود تعیین گردید. در این روش خصلت آروماتیسیته مولکول ها بوسیله منحنی سرعت nics بر حسب فاصله مربوطه مشخص می شود که منحنی به دست آمده دارای سه حالت (ماکزیمم، مینیمم و ماکزیمم به همراه مینیمم) است نتایج نشان می-دهد که مولکولی که منحنی آن دارای ماکزیمم باشد، آروماتیک و مولکولی که منحنی آن دارای مینیمم باشد ضدآروماتیک است. اگر منحنی مولکولی دارای هر دو ماکزیمم و مینیمم باشد، در این صورت پارامتری از یک معادله پیشنهادی محاسبه می شود که دو حالت پیش می آید اگر مقدار به دست آمده از این معادله صفر یا نزدیک به صفر باشد، مولکول غیرآروماتیک و در غیر این صورت مولکول مربوطه آروماتیک می باشد. در قسمت آخر نیز با ارائه یک رابطه دو قسمتی، سهم الکترون های و در اندیس nics از هم تفکیک می شوند. زیرا با جداسازی این دو سهم از همدیگر می توان با حذف سهم الکترون های به nics بهتری برای تشخیص آروماتیسیته مولکول ها رسید. عملاً دیده شده که در nics(1) ( 1 بالای حلقه) تقریباً سهم الکترون های از بین می رود. بنابراین در نظر گرفتن nics(1) برای تشخیص آروماتیسیته مولکول-ها بهتر از nics(0) (nics مرکز حلقه) می باشد.