لوله رانش لوله‎ای است که یون?ها به آن وارد شده و تحت تاثیر میدان الکتریکی درون آن حرکت می کنند. این لوله از یکسری حلقه?های رسانای مشابه ساخته شده‎ که با مقاومت‎های یکسانی به هم متصلند. پتانسیل مناسبی به ابتدا و انتهای لوله رانش اعمال می?شود. پتانسیل توسط مقاومت?ها تقسیم شده و اختلاف ولتاژ یکسانی بین حلقه های متوالی ایجاد می?شود. بدین?ترتیب، گرادیان پتانسیل ثابتی در طول لوله برقرار می?شود که در نتیجه میدان یکنواختی در داخل لوله ایجاد و سبب هدایت یون?ها می?شود. لوله رانش در شتابدهی یون?ها، طیف سنج جرمی و دستگاه‎هایی که برای مطالعه واکنش‎های یون- مولکول مورد استفاده قرار می?گیرند، کار برد دارد. مهمترین و وسیع?ترین کاربرد لوله رانش در طیف سنج تحرک یونی است که یک تکنیک جداسازی یون?ها در فشار اتمسفر است و عمدتاً برای آنالیز مواد و بخارات شیمیایی و یا مطالعه شیمی فیزیک یون- مولکول?ها بکار می?رود. در این تکنیک که مشابه طیف سنج جرمی زمان پرواز (tof) است، ابتدا گونه مورد نظر به فاز گازی منتقل شده و با یک روش یونش اتمسفری مانند تخلیه کرونا یونیزه می??شود. یون?ها پس از عبور از یک شبکه به نام شاتر?گرید به صورت پالسی وارد لوله رانش شده و پس از طی کردن آن به کلکتور برخورد کرده و سیگنال الکتریکی بصورت پیک تولید می?کنند. تجربه نشان داده است که در بهترین حالت تنها کمتر از 5% از یون?های تولید شده به کلکتور میرسند. در واقع اکثر یون?ها در مسیر پیمایش لوله رانش از بین می?روند.همچنین معلوم نیست که میزان اتلاف برای یون?های متفاوت یکسان است یا خیر. هدف کلی این رساله مطالعه عبور یون?ها از لوله رانش است که در سه بخش انجام شده است. در قسمت اول، عبور یون?های متفاوت از لوله رانش بررسی شد که مشخص گردید میزان عبور با زمان پرواز یون نسبت معکوس دارد. بر همین اساس رابطه ای برای تصحیح طیف های تحرک یونی ارائه شد. در همین رابطه مدلی بر مبنای سینتیک واکنشهای موازی ارائه شد که به خوبی نتایج تجربی را تایید می?کند. در قسمت دوم وابستگی میزان رسانش یون?ها به ابعاد هندسی لوله رانش مورد بررسی قرار گرفت و معلوم شد که رسانش لوله رانش با طول آن کاهش و با قطر آن افزایش می?یابد. سپس به بررسی عبور یون?ها از شاتر گرید پرداخته شد و مشخص شد که یون?های سنگین اتلاف بیشتری دارند. یک مدل ساده برای توجیه این رفتار نیز ارائه شد که نتایج را بخوبی تفسیر می?کند.

واکنشهای انتقال پروتون از واکنشهای بسیار مهم در سیستم های زیستی و شیمی آلی می باشند. از نمونه های این واکنشها می توان به واکنش های توتومریزاسیون اشاره کرد در این پایان نامه توتومریزاسیون بین کتو انول و همچنین ایمین انامین که حاصل انتقال پروتون به ترتیب به اکسیژن و نیتروژن می باشد از دید ترمودینامیکی و سینتیکی مورد بررسی قرار گرفته است و استخلافات گوناگون را در مکان های متفاوت این تعادلات قرار داده و به بررسی تاثیر آنها بر روی پایداری فرم-های گوناگون این توتومری می پردازیم و ساختار در حال گذار و همچنین فرکانش ارتعاشی این ساختار را به دست می آوریم. ساختار همه ایزومرها (کتو ، انول ، ایمین ، انامین و حالت های انتقالی ) در متدهای hf , b3lyp , mp2 و مجموعه پایه 6-311++g** بهینه شدند. نتایج محاسبات متدهای گوناگون نشان دادند که تاثیر استخلافات بستگی به محل قرار گیری آنها دارند اگر استخلافات روی کربن کربونیل یا ایمین قرار گیرند با افزایش بار کربن، تعادل به سمت کتو و ایمین می رود و اگر استخلافات روی کربن ? قرار گیرند با افزایش بار کربن ، تعادل به سمت انول یا انامین می رود.

در این تحقیق اثر الکترونگاتیوی برای استخلاف های f, cl, no2 , cf3 برروی آروماتیسیته مولکول بنزن مورد مطالعه قرار گرفته است. nics, ase, homa, homo-lumo energy gapsشاخص هایی هستند که برای نمایش تاثیر استخلاف ها به کار برده می¬شوند.علاوه بر این الکترون های انتقالی توسط پیوند سیگما وپای نیز برای همه مولکول های استخلاف شده مورد نظر محاسبه شده¬اند.نتایج بدست آمده برای این روش ها با یکدیگر متفاوت است.به عنوان مثال رفتار nics عکس نتایج ase, homo-lumo energy gapsاست و محاسبات بدست آمده از homa نسبت به nics اطلاعات با ارزشی نیستند.نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که محاسبات nics در مرکز حلقه تنها تحت تاثیر جریان حلقه تغییر نمی¬کند بلکه در حضور میدان اتم های دیگر نیز تغییر می¬کند.در این تحقیق نقص روش های nics و homa در حضور اثر استخلاف ها توضیح داده می¬شود.

گاز فسژن یا کربونیل دی کلرید یک ترکیب شیمیایی سمی با فرمول cocl2 می باشد. این گاز به عنوان یک جنگ افزار شیمیایی درجنگ جهانی اول بکار برده شد. اما در عین حال این ماده به عنوان یک واکنشگر صنعتی با ارزش و پیش ماده ی بسیاری از سنتزهای آلی می باشد. این گاز بیرنگ است اما وقتی درهوا آزاد می شود به علت انعکاس نور، می تواند سفید یا زردفام به نظر برسد. هدف این تحقیق شبیه سازی مکانیک‎کوانتومی و دینامیک مولکولی جذب گاز فسژن بر روی نانولوله‎های کربنی می باشد. در نتیجه‎ی این تحقیق مشاهده شد که هرچه تعدادcocl2 بیشتر شود تراکم مولکول ها در اطراف نانولوله بیشتر می شود بنابراین تعداد مولکول‎های جذب شده افزایش می یابد. هرچند با افزایش تعداد مولکول‎های فسژن در اطراف نانولوله، درصد جذب و ارتفاع قله نمودار rdf کاهش می یابد. همچنین مشاهده شد که با افزایش سایز نانولوله‎ها تعداد حداکثر مولکول های گاز جذب شده در جعبة شبیه سازی افزایش پیدا کرد. هر چند درصد جذب نسبی این نانولوله‎ها تقریبا ثابت مانده است. با توجه به نتایج بدست آمده، میزان درصد جذب با افزایش ناخالصی افزایش می یابد که این میتواند ناشی از تغییر در میزان و نوع برهمکنش گاز فسژن با نانولوله باشد. با افزایش دما، انرژی جنبشی گاز افزایش یافته و تمایل کمتری به نشست روی نانولوله دارد و این افزایش انرژی باعث کاهش میزان جذب در سطح نانولوله می شود.

آروماتیسیته یکی از مفاهیم بنیادی در شیمی است که هنوز ماهیت آن به طور کلی برای شیمیدانان روشن نشده است. در این پایان نامه آروماتیسیته ترکیبات آنولن c12h12، c14h14، c16h16 و c18h18 با استفاده از روش محاسباتی b3lyp، نرم افزار گاوسین 2003 و مجموعه پایه 6-31g(d,p) محاسبه گردید. پس از آن قرار دادن استخلاف f بر روی ترکیبات آروماتیک c14h14، c18h18 قرار داده شده و تاثیر آن بر آروماتیسیته این ترکیبات بررسی شد. در نتیجه این تحقیق برای مولکول c12h12 مقادیر nics مثبت به دست آمد که به خوبی خاصیت ضد آروماتیسیته را برای آن نشان می دهد. مقادیر nics به دست آمده برای ترکیب c14h14 منفی بوده که آروماتیک بودن آن را تایید می نماید. نتایج nics به دست آمده برای c16h16 بسیار شگفت انگیز است زیرا پیش بینی می شد این مولکول خاصیت ضد آروماتیکی داشته باشد و مقدار nics مثبت داشته باشد. ولی نتیجه مغایر با پیش بینی بود و نشان داد که مقادیر nics منفی برای این مولکول به دست آید. این مقادیر nics نشان داد که مولکول مورد نظر با انحراف از ساختار مسطح تعدادی از الکترون ها را از دسترس خارج نموده و بنابراین ساختاری شبه آروماتیک به خود می گیرند. در ادامه تاثیر استخلاف f بر روی میدان مغناطیسی بررسی شد و نشان داده شد که استخلاف f موجب افزایش قدرت میدان مغناطیسی در حلقه می گردد که این امر در نتیجه تاثیر میدان ناشی از حضور اتم فلوئور در نزدیکی حلقه می باشد. این حقیقت همچنین کاهش میدان مغناطیسی را در حلقه دور از اتم فلوئور توجیه می نماید.

واکنشهای انتقال پروتون از واکنشهای بسیار مهم در سیستم های اورگانیک و شیمی آلی می باشند. از نمونه های این واکنشها می توان به واکنش های توتومریزاسیون اشاره کرد ،ملکولهای آلی دارای اشکال توتومری هستند که تنها یکی از این اشکال پایدارتر است عوامل مختلفی بر پایداری یک شکل از توتومری تاثیر گذار است در این پایان نامه ترمودینامیک و سینتیک توتومریزاسیون بین ایمین انامین که حاصل انتقال پروتون به نیتروژن می باشد از دید کوانتومی مورد بررسی قرار میگیرد بطوری که استخلافهای مختلف بر روی مولکولهای واکنش دهنده قرار داده و تاثیر آنها بر روی مکانیک کوانتمی ترمودینامیک وسنتیک این واکنش بررسی خواهد شد.

مطالعه ی مکانیک کوانتومی تاثیر استخلاف های الکترونگاتیو مختلف بر روی سد پتانسیل چرخشی در 1و3-بوتادی ان. و بررسی تاثیر جانشینی فلزات واسطه بر روی ساختار و خواص الکتریکی نانوقفس mg12o12

به دلیل اهمیت واکنش های انتقال پروتون و سیستم های هیدروژن پیوند یافته مطالعات زیادی در این مورد انجام شده تا شیمی واکنش انتقال پروتون شناخته شود. دراین پایان نامه سعی شد تأثیر استخلاف های مختلف برروی ساختار کتون ها وانول ها در تعادل ترمودینامیکی که بین آنها برقرار است را بررسی ومطالعه گردد. برای این منظور ابتدا بایستی ساختار اجزای دخیل در واکنش مذکور بهینه سازی شده وسپس توابع انرژی آن با استفاده از روش های محاسباتی ،محاسبه گردید. که ساختار مولکولها با نرم افزار گوسیین وبا استفاده از روش b3lyp و مجموعه پایه 6-311++g** بهینه سازی گردید. سپس توابع انرژی مانند انرژی آزاد گیبس ، انرژی داخلی و آنتالپی برای هر یک از انواع ساختارها با استخلاف های متفاوت محاسبه گردید. وازطرفی نیز مقادیر seda وpeda یعنی بار الکترون های اوربیتالهای سیگما وپای و teda که مجموع هردو می باشد ، برای هر یک از استخلاف ها محاسبه شدند. سپس توابع انرژی داخلی ،انرژی آزاد وآنتالپی هر استخلاف را برحسب teda بر روی نمودار نشان می دهیم که نتیجه می دهد ، در دمای معمولی انولها اکثرأ ناپایدارترند، وکتون ها پایداری بیشتری نسبت به انولها دارند و در حالت تعادل ، بیشتر فرم کتو وجود دارد وجداسازی انول خالص معمولأ دشوار است.

هدف از این تز استخراج و ارائه یک معادله حالت جدید مناسب برای ناحیه فوق بحرانی است . محدوده دما - دانسیته این ناحیه از روی تغییرات شدید خواص ترمودینامیکی و فیزیکی سیال و برهمکنش بلندبرد بین مولکولها و خواص متحد آنها تعیین می شود. به علت چنین ویژگیهایی است که معادلات حالتی که در پیش گویی خواص سیستم در خارج از این محدوده موفق اند در این ناحیه از دقت خوبی برخوردار نیستند. از بررسیهای انجام شده در این کار مشخص شده است که محدوده دمایی از دمای بحرانی تا دو برابر آن و محدوده دانسیته از 15 درصد تا دو برابر دانسیته بحرانی است . برای این ناحیه از یک پتانسیل زمینه ای متحد بین مولکولهای سیستم استفاده کرده ایم این پتانسیل کندتر از به سمت صفر میل می کند. این پتانسیل از همپوشانی جزئی ابرهای الکترونی مولکولها ناشی می شود. خواص متحد مولکولها و طول برهمکنش بلندبرد به آن مربوط است . این پتانسیل از پتانسیل برهمکنش جفت ، برد بلندتری دارد و پتانسیل جفت در این ناحیه اهمیتش را از دست می دهد. این پتانسیل شدیدا"تحت تاثیر دما است و تابعیت دمایی آن را با یک پارامتر مجهول n نشان داده ایم که به طور تجربی از داده های pvt تجربی سیال فوق بحرانی قابل تعیین است . استفاده از چنین پتانسیلی معادله حالتی موسوم به معادله حالت ناحیه بحرانی به دست آورده ایم. این معادله حالت توانایی خوبی در پیش بینی خواص سیستم دارد و در مقایسه با سایر معادلات حالت از جمله ردلیخ - وانگ ، پینگ - رابینسون، وان دروالس و معادله حالت عام در محدوده ذکر شده، معادله حالت ناحیه بحرانی بهترین توافق را با مقادیر تجربی نشان می دهد. چنین توافقی برای سیالهای قطبی، غیرقطبی، هیدروکربنهای اشباع و غیراشباع مشاهده شده است .