شیمی کامپیوتر : اصول ، روش ها و نرم افزار ها

سمینار شیمی ؛ شیمی کامپیوتر : اصول ، روش ها و نرم افزار ها

خرید سمینار شیمی محاسباتی

 

شیمی محاسباتی [۱] یا شیمی تئوری [۲] ( همچنین به عنوان مدل سازی مولکولی [۳] هم مطرح می شود که در واقع هر سه دارای یک معنا می باشند ) عبارت است از  مجموعه ی تکنیک هایی که برای حل و بررسی مسائل شیمی بر روی کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرد و همانند دیگر روش ها در شیمی ابزاری را در جهت درک واکنش ها و فرایندهای شیمیایی فراهم می کند که انگیزه اساسی در این روش ، گسترش علم شیمی است . 

در واقع شیمی محاسباتی شاخه ای از شیمی است که از نتایج بدست آمده از نرم افزار های کامپیوتری برای تعیین هندسه مولکول و همچنین ویژگی های آن استفاده می شود و با کمک این نرم افزار ها می توان به اطلاعات با ارزشی از مولکول دست پیدا کرد که میزان مطابقت اطلاعات بدست آمده از این نرم افزار ها با داده های تجربی بستگی به عوامل مختلفی دارد مانند :

  • حالت ماده و خلوص آن
  •  شرایط آزمایشگاهی و روش های مورد استفاده و دقت آن روش
  •  نوع روش کامپیوتری به کار گرفته شده و دقت آن و …

در شیمی تئوری شیمیدانان و فیزیکدانان با همکاری یکدیگر الگوریتم ها [۴] و برنامه هایی را توسعه می دهند که می تواند ویژگی های اتم ها و مولکول ها و همچنین مسیر انجام واکنش را پیش بینی کند.

الگوریتم  مجموعه‌ای متناهی از دستورالعمل‌ها است ، که به ترتیب خاصی اجرا می‌شوند و مسئله‌ای را حل می‌کنند یا به عبارت دیگر یک الگوریتم، روشی گام به گام برای حل مسئله است. معمولاً برای حل یک مسئله، روش‌ها و الگوریتم‌های گوناگونی وجود دارند؛ یک الگوریتم ممکن است عمل مورد نظر را با دستورات مختلف در مدت زمان ( و یا کار ) کمتر یا بیشتری نسبت به الگوریتم دیگر انجام دهد. به همین دلیل، انتخاب الگوریتم مناسب و کارا اهمیت زیادی در موفق بودن و کارایی برنامه رایانه‌ای دارد.

برای یک شیمی دان تئوری [۵] دو جنبه مختلف از شیمی تئوری وجود دارد :

۱٫     مطالعات کامپیوتری می تواند منجر به پیدا کردن یک نقطه شروع برای یک سنتز آزمایشگاهی باشد و یا به فهمیدن و درک داده های آزمایشگاهی ( مانند محل یک پیک در یک طیف ) کمک کند .

۲٫     مطالعات کامپیوتری می تواند برای پیش بینی در مورد مولکول های که تاکنون ناشناخته مانده اند و همچنین برای نشان دادن مکانسیم مسیر واکنش هایی را که با روش های آزمایشگاهی قادر به تعیین آن نیستیم .

برخی از سوالاتی که می توان با روش های محاسباتی به آنها جواب داد عبارت اند از :

  • هندسه مولکول : شکل هندسی مولکول که عبارت است از طول پیوند ها و زوایا
  • انرژی مولکول و انرژی حالت برانگیخته آن : این قسمت برای مثال اشاره بر این دارد که در بین ایزومر های مختلف یک مولکول ( ایزومر های ساختاری و ایزومر های کنفورماسیونی ) کدام یک از لحاظ انرژی پایدارتر است ( هر چه سطح انرژی پایین تر باشد پایداری بیشتر می شود ) . همچنین با محاسبه انرژی حالت برانگیخته مشخص می کند که یک واکنش با چه سرعتی و در چه جهتی پیشرفت می کند .
  • فعالیت شیمیایی : برای مثال دانستن اینکه الکترون ها کجا متمرکز شده اند ( مکان هایی هسته دوستی [۶] )  و اینکه الکترون ها کجا می خواهند بروند ( مکان های الکترون دوستی [۷] ) ما را قادر می سازد تا پیش بینی کنیم چه نوعی از واکنش دهنده هایی می توانند به مولکول مورد نظر حمله کنند و با آن وارد واکنش شوند .
  • طیف های IR  ، NMR و UV-VIS  : همه ی این طیف ها می توانند محاسبه شوند و اگر مولکول شناخته شده باشند می توانیم از این طیف های تئوری برای توجیه و تفسیر بهتر طیف های حاصل از کار تجربی از استفاده کنیم یا طیف تئوری و طیف بدست آمده از کار تجربی را با هم مقایسه کنیم. برای مثال یک پیک خاص در طیف IR را نمی توانیم تفسیر کنیم که برای کدام ارتعاش است بنابراین با مقایسه طیف های تئوری و تجربی با یکدیگر می توان پیک مد نظر را توجیه و تفسیر کرد .
  •  اندرکنش بین سوبسترا [۸] و آنزیم : می توانیم ببینیم که یک مولکول چگونه به سایت فعالش [۹] متصل می شود . با استفاده از نتایج حاصل می توان داروایی بهتر و با کارایی بیشتر را تولید نمود .
  •  ویژگی های فیزیکی مواد : این ها بستگی به ویژگی های منحصر به فرد مواد و اینکه این این مولکول ها چگونه در نمونه بالک فعل و انفعال می کند ، بستگی دارد .برای مثال نقطه جوش یک پلی مر آلی ( مثل پلاستیک ) وابسته به نحوه فیت شدن مولکول ها و همچنین نیرو های بین مولکولی آنهاست . افرادی که بررسی ها شبیه به این را انجام می دهند در شاخه ای به نام علم مواد [۱۰] مشغول به فعالیت می باشند . 

[۱]  Computational chemistry

[۲]  Theoretical chemistry

[۳]  Molecular  modelling

[۴]  Algorithm

[۵]  Computational chemists

[۶] Nucleophilic place

[۷] Electreophilic place

[۸] Substrate

[۹] Active site

[۱۰] Materialsscience

اندرکنش بین ذرات در ترکیب با معادله دینامیکی ( که نشان دهنده تکامل سیستم با گذشت زمان است ) ، مشخص می شود . در سطح بنیادی ، تنها نیروی مهم در سطح مولکول اندرکنش های الکترومغناطیس می باشد . بسته به نوع توصیف سیستم می توانیم نیرو های مؤثر مختلفی را داشته باشیم . برای مثال ، در روش های میدان نیرو  [۱] ، اندرکنش ها به عنوان اندرکنش های کششی [۲] ، خمشی[۳] ، دو وجهی [۴]، واندروالسی [۵] و … پارامتریزه می شوند. 

معادله دینامیکی توصیف کننده تکامل سیستم با زمان است . در واقع معادله دینامیکی به ما یک معادله دینامیکی می دهد که شامل مشتقات فضا و زمان می باشد . با حل معادله دینامیکی موقعیت و سرعت ذرات در بعد ( و قبل) قابل پیش بینی می شود (نسبت به آغاز) . و این همان تکامل سیستم با زمان می باشد .


[۱]  Force field method

[۲]  Stretch

[۳]  Bend

[۴]  Torsional

[۵]  Van der Waals     

 

 

فرمت : PDF

تعداد صفحات : ۱۹۵

تعداد فصل ها : ۱۱ فصل

ارائه دهنده : حسین عابدی

دانشگاه : سراسری تبریز

گروه : شیمی معدنی

ویژگی ها :

  • دارای قابلیت هایپر لینک

  • فهرست مطالب

  • فهرست منابع

  • دارای زیروند

 

فرمت : Word

تعداد صفحات : ۱۹۵

تعداد فصل ها : ۱۱ فصل

ارائه دهنده : حسین عابدی

دانشگاه : سراسری تبریز

گروه : شیمی معدنی

ویژگی ها :

  • دارای قابلیت هایپر لینک

  • فهرست مطالب ، فهرست منابع

  • زیروند ، کلیه فهرست ها و اشکال اتوماتیک

  • سبک نگارش شبیه فرمت دانشگاه (شبیه پایان نامه )

 

فرمت : Powerpoint

ارائه دهنده : حسین عابدی

دانشگاه : سراسری تبریز

گروه : شیمی معدنی

۱ مقدمه
۲ بررسی منابع
۲-۱ معرفی ژورنال هایی تخصصی شیمی کامپیوتر
۲-۲ معرفی ژورنال های فعال در زمینه شیمی کامپیوتر
۲-۳ معرفی کتاب های رفرانس در زمینه شیمی کامپیوتر
۲-۴ معرفی منابع آنلاین شیمی کامپیوتر
۲-۵ معرفی برخی از زمینه های محبوب در شیمی کامپیوتر
۳ مفاهیم
۳-۱ نیرو های بنیادی
۳-۲ مفهوم سطح انرژی پتانسیل
۳-۳ نقاط ایستا
۳-۴ تقریب بورن – اپنهایمر
۳-۵ واحد های اتمی
۳-۶ تقریب الکترن – والانس
۳-۷ بهینه سازی هندسی
۳-۸ نقاط ایستا و ارتعاشات شیوه عادی ZPE
۳-۹ تخمین اولیه برای ساختار هندسی
۳-۱۰ نظریه اختلال MOLLER-PLESSET (MP)
۳-۱۰-۱ شرط اول اعمال نظریه اختلال
۳-۱۰-۲ اهمیت روشهای تقریبی
۳-۱۰-۳ نظریه اختلال در مکانیک کوانتومی
۳-۱۰-۴ نظریه اختلال مستقل از زمان
۳-۱۰-۵ نظریه اختلال وابسته به زمان
۳-۱۰-۶ کاربرد نظریه اختلال
۳-۱۰-۷ حل معادله تا تقریب مرتبه اول
۳-۱۰-۸ تقریب مرحله دوم
۳-۱۱ روش های اصلی محاسبه خواص مولکولی
۴ مکانیک مولکولی
۴-۱ اصول اساسی در مکانیک مولکولی
۴-۱-۱ عبارت کشش پیوندی
۴-۱-۲ جمله خمش زاویهای
۴-۱-۳ جمله پیچشی
۴-۱-۴ جمله بر هم کنشهای پیوندی
۴-۲ میدان نیرو برای ترکیبات کئوردیناسیون
۴-۲-۱ دلیل ناتوانی برای تعیین عبارات انرژی و پارامترها
۴-۳ مثال هایی از کاربـرد روشــ مکانیک مولکولی
۴-۴ نرم افزار ها و روش های مورد استفاده در مکانیک مولکولی
۴-۴-۱ روش ها
۴-۴-۲ برنامه ها
۴-۵ پارامتری کردن
۴-۶ خواص مولکولی
۴-۷ کارایی
۴-۸ روشهای QM/MM
۴-۹ مشکلات روش های مکانیک مولکولی برای سیستم های معدنی
۴-۱۰ مراجع بـــرای مکانیک مولکولی
۵ روش میدان خود سازگار (SCF) هارتری- فاک
۵-۱ توابع موج اوربیتـال مولکولی SCF برای حالت های لایه بـاز
۶ روشهای نیمه تجربی
۶-۱ روش های اوربیتال مولکولی و تابعی دانسیته نیمه تجربی
۶-۱-۱ روش اوربیتال مولکولی هوکل HMO
۶-۱-۲ روش Pariser-parr-pople PPP
۶-۱-۳ روش هوکل توسعه یافته EH
۶-۱-۴ روش های CNDO ، INDO و NDDO
۶-۱-۵ روش های MNDO ، AM1 ، PM3 ، PM5 ، PM6 ، RM1 و MNDO/d
۶-۲ روش SCC-DFTB
۶-۳ محاسبات نیمه تجربی بر روی مولکول های بسیار بزرگ
۶-۴ برنامه های روش نیمه تجربی

۷ مجموعه پایه
۷-۱ ا و ر بیتـــــالهای نوع اسلیتر و گوسین
۷-۲ انواع سری‌های پایه و استفاده از آنها
۷-۳ مجموعه‌های پایه‌ی پاپل مانند
۷-۳-۱ مجموعه‌های پایه‌ی STO-nG
۷-۳-۲ مجموعه‌های پایه والانس شکافته شده
۷-۳-۳ توابع پراکندگی
۷-۴ مجموعه‌های پایه بزرگ
۷-۵ مجموعه‌های پایه دونینگ هوزیناگا (DH) زتای دوتایی
۷-۶ مجموعه‌های پایه‌ی MINIو MIDI
۷-۷ مجموعه‌های پایه‌ی تنظیم شده کلی و زوج (جفت)
۷-۸ مجموعه‌های پایه‌ی اوربیتال طبیعی اتمی
۷-۹ مجموعه‌های پایه‌ی سازگار با همبستگی
۷-۱۰ مجموعه‌های پایه‌ی سازگار با پلاریزاسیون
۷-۱۱ پتانسیل درونی مؤثر (شبه پتانسیل)
۷-۱۲ اثرات نسبیتی روی فلزات عناصر واسطه
۷-۱۳ LANL2DZ
۷-۱۴ مجموعه‌ی پایه‌ی LACVP
۷-۱۵ SDD
۷-۱۶ کدام مجموعه‌ی پایه را ما باید استفاده کنیم؟
۷-۱۷ رابطه بین دقت محاسبات و مجموعه‌ی پایه‌ی بکار رفته
۸ روش های آغازین Ab – initio
۸-۱ برنامه های شیمی کوانتومی آغازیــن
۸-۱-۱ gaussian
۸-۱-۲ GAMESS
۸-۱-۳ Q-Chem
۸-۱-۴ jaguar
۸-۱-۵ NW Chem
۸-۱-۶ ACES II
۸-۱-۷ Turbomole
۸-۱-۸ Molpro
۸-۱-۹ CADPAC
۸-۱-۱۰ ORCA
۸-۱-۱۱ Spartan
۸-۱-۱۲ HyperChem
۹ نظریه تابعیت چگالی (DFT)
۹-۱ نظریه های کوهن- هوهنبرگ
۹-۱-۱ تئوری اول کوهن- هونبرگ
۹-۱-۲ تئوری دوم هوهنبرگ- کوهن
۹-۱-۳ انرژی کوهن- شیم و معادلات کوهن- شیم
۹-۱-۴ معادلات کوهن- شیم
۹-۲ تابعیتهای انرژی همبستگی- تبادلی
۹-۲-۱ تقریب چگالی محلی : (LDA)
۹-۲-۲ تقریب چگالی اسپینی محلی: (LSDA)
۹-۲-۳ تقریب گرادیانی تعمیم یافته: (GGA)
۹-۲-۴ تابعیتهای هیبریدی
۹-۲-۵ تابعیتهای meta-GGA یا تابعیتهای گرادیانی مرتبه بالاتر
۱۰ مقایسه روش ها
۱۰-۱ ساختار هندسی مولکولی
۱۰-۱-۱ ساختارهای حالت گذار
۱۰-۲ تغییرات انرژی
۱۰-۲-۱ انرژی های اتمی شدن، گرماهای تشکیل و گرماهای واکنش
۱۰-۲-۲ واکنشهای ایزودسمیک و واکنشهای تفکیک پیوند
۱۰-۲-۳ انرژیهای ایزومری شدن
۱۰-۲-۴ اختلاف انرژی بین همصورتها
۱۰-۲-۵ سدهای چرخشی
۱۰-۲-۶ انرژیهای فعال سازی
۱۰-۳ خواص دیگر
۱۰-۳-۱ ممانهای دو قطبی
۱۰-۳-۲ فرکانس های ارتعاشی
۱۰-۳-۳ آنتروپی ها ۱۸۴
۱۰-۳-۴ انرژی های گیبس حلال پوشی
۱۰-۳-۵ ثابتهای پوشیدگی NMR
۱۰-۴ پیوند هیدروژنی
۱۱ منابع

خرید سمینار شیمی محاسباتی

 

درحال ارسال
امتیاز دهی کاربران
0 (0 رای)
question