–272

شار مولی اجزاءmol/m.s N
فشار atm P
چگالی توان پیل w/m Pcell
بار الکتریکی C Q
نرخ مصرف حجمی mol/m.s R
ثابت جهانی گازها J/mol.K 8.314 R
مقاومت اهمیک.m ROhmic
مقاومت نفوذ اکسیژن از طریق فاز غشاء s/m
مقاومت نفوذ اکسیژن از طریق آبs/m
مختصات شعاعی m r
دما K T
حجم توده m Vagg
حجم مولار اکسیژن در نقطه جوش نرمال m/mol 25.6
کسر مولی اجزاء X
مختصه مکانی در دستگاه مختصات m Z
علائم یونانی نسبت شار مولی 
ضریب انتقال بار آند و کاتد c,a
ضخامت m 
تخلخل 
مدول تایلی 
افت ولتاژ v 
محتویات آب غشاء 
ویسکوزیته آب cP 
زاویه فاز هر جزء 
چگالی kg/m 
قابلیت هدایت الکترونی S/m 
پارامتر وابستگی 
ضریب استکیومتری 
زیرنویس‌ها و بالانویس‌ها مؤثر eff
تبادلی 0
بی‌بعد *
میانگین ¯
فعال‌سازی act
توده agg
کربن C
لایه کاتالیست CL
آیونومر i
آیونومر درون توده i,agg
محدود کننده L
جریان داخلی n
اکسیژن در سطح خارجی توده Ol
اکسیژن نفوذی در غشاء Oاکسیژن در سطح داخلی توده Osاکسیژن نفوذی در آب Ow
ذرات پلاتین – کربن Pt/C
واکنش‌دهنده R
مرجع ref
جامد s
اشباع sat
آب آند w,a
آب کاتد w,c
فصل اولمقدمه
23837903448685020000
مقدمهامروزه به دلیل بحران آلودگی‌هایزیستمحیطیناشی از مصرف سوخت‌هایفسیلیروش‌های پاک تولیدانرژی از اهمیتویژه‌ای برخوردار است. بشر به سبب افزایشآلودگی و کاهش منابع سوخت طبیعی مجبور به یافتن راه حلی شد که در اینفرآیند،تولیدانرژی از طریقهیدروژن کشف شد. در طی مطالعات و آزمایشاتی که برایتولیدانرژی از طریقهیدروژن انجام می‌گردیدوسیله‌ای که هیدروژن را به عنوان سوخت استفاده می‌کردپیلسوختینامیدند. سیستم‌هایپیل‌هایسوختی به عنوان یکی از گزینه‌هایتولیدانرژی پاک محسوب می‌شوند. توان تولید شده اینسیستم‌هایک گستره وسیعبین چند وات تا چند هزار کیلو وات را شامل می‌شود، به طوریکهاینسیستم‌هااز یک سوتامین کننده توان مورد نیازبراییکبیمارستان و یایک واحد ساختمانی به عنوان کاربرد ساکن، و از سویدیگرتامین کننده بخشی از توان مورد نیازیک فضا پیما، وسیلهنقلیه، لپ تاپ و یاحتی قلب مصنوعی به عنوان کاربردهای متحرک می‌باشند [REF _Ref333997665 h * MERGEFORMAT1]. دانشمندان معتقد بودند که هیدروژنمی‌تواند راه حلیکارآمدبرایتأمین بخشی ازنیازهایانرژیدنیا در آینده باشد. پیلسوختییکوسیله‌ای است که هیدروژن و اکسیژن را ترکیب کرده و آب و الکتریسیتهتولیدمی‌کند. انرژیتولید شده توسط پیلسوختیمی‌تواند در مصارف روزمره استفاده گردد.پیلسوختیمزایایبسیاری نسبت به وسایل مرسوم تولیدانرژی دارد از جمله این مزایا راندمان بالا،عدم ایجاد سر و صدا و آلودگیاست.
ساخت لایه‌های مختلف پیلسوختینظیرلایه‌های نفوذ گاز، صفحات دو قطبی، غشاء و لایهکاتالیستدشوار بوده و نیازمندفناوریپیشرفته‌ایمی‌باشد. چون در ساخت این لایهها از موادی نظیر فیبر بسیار نازک کربن، آیونومر، نفیون و ... استفاده میشود که فرآوری آنها نیازمند یک پروسه پیشرفته و دشوار میباشد و در انحصار کشورهای خاصی قرار دارد، همچنین مراحل ساخت برخی از این لایهها نظیر لایه کاتالیست که شامل فاز جامد، فاز غشاء و فضای خالی است بسیار پیچیده میباشد. بنابراین بدون انجام یکمدل‌سازی کامل از کل لایه‌هایپیلسوختی، ساخت یک تودهپیلسوختیکار دشواری خواهد بود.همچنین ممکن است پیل ساخته شده از نظر هزینه‌های تمام شده مقرون به صرفه نباشد. به منظور بررسیکارایی و عملکرد پیل‌هایسوختی،بایدلایههای مختلف یکپیلسوختی را مورد مطالعه قرار داده و شبیه‌سازی نمود. در اینپایان‌نامهمدل‌سازییکبعدی عملکرد یکپیلسوختی غشا پلیمری انجام می‌پذیرد، و تمامیلایه‌هایاینپیلسوختی تک سلولیشبیه‌سازیمی‌شوند. مدل ارائه شده برایلایهکاتالیست، مدل توده‌ایمی‌باشد. این مدل افت غلظت موجود در منحنیقطبیتپیل را که در چگالیجریان بالا اتفاق می‌افتد بدون اضافه کردن روابط نیمهتجربی مربوط به افت غلظت درستپیش‌بینیمی‌کندهمچنین در حالتی که اندازه تودهها به سمت صفر میرود(تودههای بسیار کوچک) این مدل به مدل همگن ساده میشود. لایه‌های نفوذ گاز نیزکه در دو طرف آند و کاتد پیل قرار دارند با استفاده از معادلات مربوط به نفوذ گازهای چند جزئی مدل شده‌اند. غشاء نیز با مدل کردن انواع مکانیزم‌های انتقال آب که در آن وجود دارد شبیه‌سازی شده است. عملکرد یکپیلسوختی توسط منحنی ولتاژ بر حسب چگالیجریانبیانمی‌شود. این عملکرد با کسر نمودن افت‌های مربوط به ولتاژ فعال‌سازی، اهمیک و غلظت از ولتاژ بازگشت‌پذیرپیل در یکچگالیجریان بدست می‌آید. سپس با تغییرچگالیجریان، منحنیجریان–ولتاژپیل بدست می‌آید. در اینپایان‌نامه معادلات حاکم بر عملکرد لایه‌های مختلف پیل (که ترکیبی از معادلات دیفرانسیل و معادلات جبریمی‌باشند) بدست آمده سپس این معادلات حل می‌گردد تا افت‌هایقید شده بدست آید. در انتها یکسری مطالعات پارامتری به منظور بررسیمیزانحساسیت تابع عملکرد به یکسریپارامترها انجام می‌پذیرد.
تاریخچهاگرچهپیلسوختیبهتازگیبهعنوانیکیازراهکارهایتولیدانرژیالکتریکیمطرحشدهاستولیتاریخچهآنبهقرننوزدهمو کاردانشمندانگلیسیویلیامگروبرمی‌گردد.اواولینپیلسوختیرادرسال۱۸۳۹باسرمشقگرفتنازواکنشالکترولیزآب،طیواکنشمعکوسودرحضورکاتالیستپلاتینساخت.
واژهپیلسوختیدرسال۱۸۸۹توسطلودویکمندوچارلزلنجربهکارگرفتهشد.آن‌هانوعیپیلسوختیکههواوسوختذغالسنگرامصرفمی‌کرد،ساختند.تلاش‌هایمتعددیدراوایلقرنبیستمدرجهتتوسعهپیلسوختیانجامشدکهبهدلیلعدمدرکعلمیمسئلههیچیکموفقیتآمیزنبود.علاقهبهاستفادهازپیلسوختیباکشفسوخت‌هایفسیلیارزانورواجموتورهایبخارکمرنگگردید.
فصلیدیگرازتاریخچهتحقیقاتپیلسوختیتوسطفرانسیسبیکنازدانشگاهکمبریجانجامشد.اودرسال۱۹۳۲بررویماشینساختهشدهتوسطمندولنجراصلاحاتبسیاریانجامداد.ایناصلاحاتشاملجایگزینیکاتالیستگرانقیمتپلاتینبانیکلوهمچنیناستفادهازهیدروکسیدپتاسیمقلیاییبهجایاسیدسولفوریکبهدلیلمزیتعدمخورندگیآنمی‌باشد.ایناختراعکهاولینپیلسوختیقلیاییبود، پیلبیکننامیدهشد.او۲۷سالتحقیقاتخودراادامهدادتاتوانستیکپیلسوختیکاملوکارا، ارائهنماید.بیکندرسال۱۹۵۹پیلسوختیباتوان۵کیلوواتراتولیدنمودکهمی‌توانستنیرویمحرکهیکدستگاهجوشکاریراتأمیننماید.
تحقیقاتجدیددراینعرصهازاوایلدهه۶۰میلادیبااوجگیریفعالیت‌هایمربوطبهتسخیرفضاتوسطانسانآغازشد.مرکزتحقیقاتناسادرپیتأمیننیروجهتپروازهایفضاییباسرنشینبود.ناساپسازردگزینههایموجودنظیرباتری(بهعلتسنگینی)،انرژیخورشیدی (بهعلتگرانبودن)وانرژیهسته ای (بهعلتریسکبالا)پیلسوختیراانتخابنمود.تحقیقاتدراینزمینهبهساختپیلسوختیپلیمریتوسطشرکتجنرالالکتریکمنجرشد.ایالاتمتحدهآمریکافناوریپیلسوختیرا در برنامه فضاییجمینیاستفادهنمودکهاولینکاربردتجاریپیلسوختیبود.پرتوویتنیدوسازندهموتورهواپیما،پیلسوختیقلیاییبیکنرابهمنظورکاهشوزنوافزایشطولعمراصلاحنمودهوآنرادربرنامهفضاییآپولوبهکاربردند.درهردوپروژهپیلسوختیبه عنوانمنبع برای تأمینانرژیالکتریکیبرایفضاپیمااستفادهشد[REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2]. امادرپروژهآپولوپیلهایسوختیبرایفضانوردانآبآشامیدنینیزتولیدمی‌کرد. پسازکاربردپیلهایسوختیدراینپروژه‌ها،دولت‌هاوشرکت‌هابهاینفنآوریجدیدبهعنوانمنبعمناسبیبرایتولیدانرژیپاکدرآیندهتوجهروزافزونینشاندادند.
ازسال۱۹۷۰فنآوریپیلسوختیبرایسیستم‌هایزمینیتوسعهیافت. تحریمنفتیازسال1973-1979 موجبتشدیدتلاشدولتمردانآمریکاومحققیندرتوسعهاینفنآوریبهجهتقطعوابستگیبهوارداتنفتیگشت.
درطولدهه۸۰تلاشمحققین، در جهتتهیهموادموردنیاز، انتخابسوختمناسبوکاهشهزینهاستواربود.همچنیناولینمحصولتجاریجهتتأمیننیرویمحرکهخودرودرسال۱۹۹۳توسطشرکتبلاردارائهشد [REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2].
تاریخچهپیلسوختیPEMفنآوریپیلسوختیپلیمریدرسال۱۹۶۰درشرکتجنرالالکتریکتوسط گروب و نیدرچابداعشد. اولینموفقیتجنرال الکتریکدرتولیدپیلسوختیپلیمریدراواسطدهه۱۹۶۰درپیهمکاریاینشرکتباکمیتهنیرویدریاییآمریکا و رسته مخابرات ارتش آمریکابهمنظورساختمولدهایکوچکبرقبود. اینمولدهاباسوختهیدروژنتولیدیازترکیبآبوهیدریدلیتیمتغذیهمی‌شدند. پیلسوختیتهیهشدهکوچکوقابلحملبودودرآنازکاتالیستگرانقیمتپلاتیناستفادهشدهبود[REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4].
دربرنامههایفضاییمرکوریازباتریبهعنوانمنابعتأمینانرژیاستفادهشدولیبرایپروژهآپولونیازبهوسیلهایباطولعمربیشتربود. لذابرایاینمنظورپیلهایسوختیپلیمریساختشرکتجنرالالکتریکموردتستوآزمایشقرارگرفت.ناسادرپروازهایفضاییبعدیخودازپیلسوختیقلیاییاستفادهنمود.
شرکتجنرالالکتریکفعالیتخودرادردهه۱۹۷۰باتوسعهفناوریالکترولیزجهتتجهیزاتزیردریاییباحمایتواحدتولیداکسیژننیرویدریاییآمریکاآغازنمود. ناوگان سلطنتیانگلیسیدراوایلدهه۱۹۸۰اینفناوریرابرایناوگانزیردریاییخودپذیرفت. دراوایلدهه۱۹۹۰سایرگروه‌هانیزتحقیقاتدراینزمینهراآغازنمودند.آزمایشگاهملیلوسآلاموسودانشگاهتگزاسروش‌هاییراجهتکاهشمیزانکاتالیستموردنیازآزمایشنمودند [REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2].
مزایا و معایبپیلسوختیعمدهترینمزایایپیل‌هایسوختی به شرح زیر هستند:
پیلسوختیآلودگیناشیازسوزاندنسوخت‌هایفسیلیراحذفنمودهوتنهامحصولجانبیآنآب و گرمامی‌باشد.
درصورتیکههیدروژنمصرفیحاصلازالکترولیزآبباشدنشرگازهایگلخانه‌ایبهصفرمی‌رسد.
به دلیلوابستهنبودنبهسوخت‌هایفسیلیمتداولنظیربنزینونفت،وابستگیاقتصادی،کشورهایجهان سومراحذفمی‌کند[REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2].
بانصبپیلهایسوختینیروگاهیکوچک،شبکهغیرمتمرکزنیروگستردهمی‌گردد.
پیل‌هایسوختیراندمانبالاترینسبتبهدستگاه‌هایاحتراقی استفاده کننده از سوخت‌هایفسیلیمتداولدارند.
هیدروژندرهرمکانی که حیات باشد (آب باشد) طی پروسه الکترولیزازآبوبرقتولیدمی‌گردد. لذاپتانسیلتولیدسوخت،غیرمتمرکزخواهدشد [REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2].
اکثرپیل‌هایسوختیدرمقایسهباموتورهایمتداولبسیاربیصداهستند.
انتقالگرماازپیل‌هایدماپایینبسیارکممی‌باشد،لذاآن‌هابرایکاربردهاینظامیمناسبخواهندبود.
زمانعملکردآن‌هاازباتری‌هایمتداولبسیارطولانی‌تراست، مثلاًفقطبادوبرابرنمودنسوختمصرفیمی‌توانزمانعملکردرادو برابرنمودونیازیبهدوبرابرکردن اندازهخودپیلنمی‌باشد.
به علتعدموجوداجزایمتحرکهزینهتعمیر و نگهداریازآن‌هابسیارکماست.
نصبوبهرهبرداریازپیل‌هایسوختیبسیارسادهومقرونبهصرفهمی‌باشد.
اینمولدهاقابلیتتولیدهمزمانبرقوحرارترادارند.
عمدهترینمعایبپیل‌هایسوختی:
تبدیلهیدروکربنبههیدروژنازطریقمبدلهنوزباچالش‌هاییروبروستوهنوزفنآوری کاملاًپاکنمی‌باشد.
پیل‌هایسوختیازباتری‌هایمتداولسنگین‌ترهستندومحققیندرپیکاهشوزنآن‌هامی‌باشند.
تولیدپیلسوختیبدلیلنداشتنخطتولیدهنوزگراناست.
برخیپیل‌هایسوختیازموادگرانقیمتاستفادهمی‌کنند.
اینفنآوریهنوزکاملاًتوسعهنیافتهومحصولاتکمیازآنموجوداست.
شناخت کلیپیلسوختیپیلسوختینوعیوسیلهالکتروشیمیاییاستکهانرژیشیمیاییحاصلازواکنشرامستقیماًبهانرژیالکتریکیتبدیلمی‌کند.سازهوبدنهاصلیپیلسوختیازالکترولیت،الکترودآندوالکترودکاتدتشکیلشدهاست. نمایکلییکپیلسوختیبههمراهگازهایواکنشدهندهوتولیدشدهومسیرحرکتیون‌ها و الکترون‌هادر REF _Ref331172597 h * MERGEFORMAT شکل‏11ارائهشدهاست.
پیلسوختییکدستگاهتبدیلانرژیاستکهبهلحاظنظریتازمانیکهمادهاکسیدکنندهوسوختدرالکترودهایآنتأمینشوندقابلیتتولیدانرژیالکتریکیرادارد.البتهدرعملاستهلاک،خوردگیوبدعملکردناجزایتشکیلدهنده،طولعمرپیلسوختیرا کاهشمی‌دهد.
دریکپیلسوختی،سوختبهطورپیوستهبهالکترودآندواکسیژنبهالکترودکاتدتزریقمی‌شودوواکنش‌هایالکتروشیمیاییدرالکترودهاانجامشدهوباایجادپتانسیلالکتریکیجریانالکتریکیبرقرارمی‌گردد. اگرچهپیلسوختیاجزاءوویژگی‌هایمشابهیکباتریرادارداماازبسیاریجهاتباآنمتفاوتاست. باترییکوسیلهذخیرهانرژیاستوبیشترینانرژیقابلاستحصالازآنبهوسیلهمیزانمادهشیمیاییواکنشدهندهکهدرخودباتریذخیرهشدهاست (عموماًدرالکترودها)تعیینمی‌شود. چنانچهمادهواکنشدهندهدرباتریکاملاًمصرفشود،تولیدانرژیالکتریکیمتوقفخواهدشد (باتریتخلیهمی‌شود).درباتری‌هاینسلدوممادهواکنشدهندهباشارژمجدد،دوبارهاحیامی‌شودکهاینعملمستلزمتأمینانرژیازیکمنبعخارجیاست. دراینحالتنیزانرژیالکتریکیذخیرهشدهدرباتری،محدودووابستهبهمیزانمادهواکنشدهندهدرآنخواهدبود.
گازاکسیدکنندهنظیرهوایااکسیژنخالصدرالکترودکاتدکهباصفحهالکترولیتدرتماساستجریانپیدامی‌کند.بااکسیداسیونالکتروشیمیاییسوختکهمعمولاًهیدروژناستوبااحیاءاکسیدکننده، انرژیشیمیاییگازهایواکنشگربهانرژیالکتریکیتبدیلمی‌شود.
ازنظرتئوری،هرمادهایکهبهصورتشیمیاییقابلاکسیدشدنباشدوبتوانآنرابهصورتپیوسته (بهصورتسیال) بهپیلسوختیتزریقکرد،می‌تواندبهعنوانسوختدرالکترودآندپیلسوختیمورداستفادهقرارگیرد.بهطورمشابهمادهاکسید کنندهسیالیاستکهبتواندبانرخمناسبیاحیاء شود.

شکلSTYLEREF 1 s‏1SEQ شکل_ * ARABIC s 1 1:شماتیکطریقه عملکرد پیلسوختیPEM [REF _Ref334005828 h * MERGEFORMAT3].در پیل سوختی پلیمری گازهیدروژنبهعنوانسوختایدهآلمورداستفادهقرارمی‌گیرد.هیدروژنرا می‌توانازتبدیلهیدروکربن‌هاازطریقواکنشکاتالیستی،تولیدوبهصورت‌هایگوناگونذخیرهسازیکرد. اکسیژنموردنیازدرپیلسوختی را میتوانبهطورمستقیمازهواتهیهنمود.بررویسطحالکترودهایآندوکاتدپیلسوختیواکنشاکسیداسیونواحیاءدرناحیهسهفازی (ودرصورتجامدبودنالکترولیتدوفازی) نزدیکسطحمشترکواکنشدهنده‌ها (فاز گاز)،کاتالیست (فاز جامد)والکترولیت(در برخی از پیلها فاز مایع و در برخی دیگر نظیر PEM فاز جامد) صورتمی‌گیرد. اینناحیه دویا سهفازینقشمهمیدرعملکردالکتروشیمیاییپیلسوختیبهویژهپیل‌هایسوختیباالکترولیتجامددارد. دراینگونهپیل‌هایسوختی،گازهایواکنشدهندهازمیانیکلایهنازکازالکترولیتکهسطحالکترودهایمتخلخلراپوشاندهاستعبورکردهوواکنشالکتروشیمیاییمناسبرویسطحالکترودمربوطهانجاممی‌شود.
چنانچهالکترودمتخلخلحاویمقادیربیشازحدالکترولیتباشدالکتروددر اصطلاحغرقشدهوبه اینترتیبانتقالالکترونهابهمکان‌هایواکنشمحدودمی‌شود.درنتیجهعملکردالکتروشیمیاییالکترودمتخلخلتضعیفمی‌شودلذاضروریاستکهدرساختارالکترودهایمتخلخلیکتعادلمناسببینالکترود،الکترولیتوفازگازیایجادشود.
تلاش‌هایاخیربر بهبودعملکردواکنشالکتروشیمیایی،کاهشهزینه‌هایتولید،کاهشضخامتاجزایپیلسوختیودرعینحالاصلاحوبهبودساختارالکترودهاوالکترولیتمتمرکزشدهاست. الکترولیتباهدایتیون‌هابینالکترودهاسببتکمیلمدارالکتریکیپیلسوختیمی‌شود. الکترولیتیکمانعفیزیکیبینسوختوگازاکسیژنایجادمی‌کندومانعاختلاطمستقیمآن‌هامی‌شود. از جمله وظایف مهمصفحاتالکترودمتخلخلدرپیلسوختیعبارتاند از:
1- ایجادیکسطحفعال کافیومناسبکهواکنش‌هایالکتروشیمیاییرویاینسطوحانجاممی‌شود.
2- هدایتیون‌هایحاصلازواکنشبهداخلیاخارجازناحیهتبادلسهفازیوانتقالالکترون‌هایتولیدیبهمدارخارجی(الکترودهابایدهدایتالکتریکیخوبیداشتهباشند).
3- انتقال واکنش دهندهها به سطوح انجام واکنش.
4- انتقال گرمای تولید شده در لایه کاتالیست کاتد به سیستم خنککاری پیل، بویژه برای پیلهای دما بالا.
برایافزایشسطحتماسواکنشدهنده‌هاباکاتالیستلازماستکهساختارالکترود،متخلخلبودهومیزانسطحدردسترس، وپوششدادهشدهتوسطکاتالیستنسبتبهحجمالکترود (مساحت در واحد حجم سطح مؤثر پلاتین)(m/m)زیادباشد. ساختارمتخلخل،دسترسیراحتاجزاءواکنشدهندهبهمراکزفعالراتسهیلمینماید.
نرخواکنش‌هایالکتروشیمیباافزایشدماافزایشپیدامی‌کند،لذاخاصیتکاتالیزوریالکترودهادرپیلهایسوختیدماپایینازاهمیتبیشتریدرمقایسهباپیلسوختیدمابالابرخورداراست. الکترودهایمتخلخلبایددرهردوطرفتماسباالکترولیتوگازهایواکنشدهنده،نفوذپذیرباشندتاحدیکهتوسطالکترولیتاشباعنشدهوبوسیلهگازهایواکنشدهندهخشکنشوند [REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2].

پیلسوختیPEMپیل‌هایسوختی غشاءمبادله‌گر پروتون (پلیمری) اولین بار در دهه 1960 برای برنامهجمینی ناسا استفاده شد. ایننوع پیل سوختی از نقطه نظر طراحی و کارکردیکی از جذاب‌ترین انواع پیلسوختی است. پیلسوختیپلیمریدارایالکترولیتپلیمری به شکلیک ورقه نازک منعطف است کههادییونهیدروژن(پروتون)می‌باشد و بین دو الکترود متخلخل قرار می‌گیرد. جهت کارایی مطلوب لازم است الکترولیت، از آب اشباع باشد. نفیونیکی از بهترینالکترولیت‌های مورد استفاده در این نوع پیل سوختی است. این غشاء کوچک و سبک است و در دمایپایین 80 درجه سانتی‌گراد(تقریباً 175 درجه فارنهایت) کارمی‌کند. در پیل سوختیپلیمریواکنشاحیاءاکسیژنواکنشکندتر است (اینواکنشپنج مرتبه کندتر از واکنشاکسید شدن هیدروژن است [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4]). کاتالیست مورد استفاده در اینپیل سوختی اغلب از جنس پلاتین بوده و میزانکاتالیستمصرفی در الکترودهایاین نوع پیل سوختیبیشتر از سایر انواع پیل سوختی است.
بازدهالکتریکیاین نوع پیل سوختی بر اساس ارزش حرارتی پایین در حدود 40% تا 50% است [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4]. سوخت مصرفی در پیل سوختیپلیمرینیازمندهیدروژنتقریباً خالص است لذا مبدل در خارج پیل سوختی جهت تبدیلسوخت‌های متانول و یابنزین به هیدروژننیاز است.گسترهتوان تولیدیاین نوع پیل سوختیبیشتر از انواع دیگرپیل سوختی است. محدوده توان در این نوع پیل سوختیبین(1W الی 100kW) است[REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4]. طول عمر پیش‌بینی شده برایپیل سوختیپلیمریبیش از 20000 ساعت است [REF _Ref334011700 h * MERGEFORMAT5].
در پیل سوختیپلیمری سوخت مورد استفاده هیدروژنمی‌باشد. مولکولهایهیدروژن در آند به یون‌های پروتون و الکترونیونیزه شده، و الکترون‌هااز پروتونها جدا می‌شوند. یون‌هایهیدروژنکه شامل بار مثبت هستند (پروتون) به یک سطح غشاء متخلخل نفوذ می‌کنند و به سمت کاتدمی‌روند. الکترون‌هاینمی‌توانند از این غشاء عبور کنندبلکه از یک مدار خارجی عبور کرده و موجب تولید برق می‌شوند. در کاتدالکترون‌ها، پروتون‌های و اکسیژن موجود در هوا با هم ترکیبمی‌شوند و مطابق REF _Ref331172597 h * MERGEFORMATشکل‏11 آب را تشکیلمی‌دهند.واکنش‌ها در الکترودها به شرح ذیلمی‌باشند:
(1- SEQ 1- * ARABIC1) واکنش سمت آند:
(1- SEQ 1- * ARABIC2) واکنش سمتکاتد:
(1- SEQ 1- * ARABIC3) واکنشکلیپیل:
واکنش سمت آند به مقدار خیلی کمی گرماگیر است و واکنش سمت کاتداین نوع پیل سوختی به دلیلدمایپایین به زمان کمیبرایراه‌اندازینیاز دارد و همینخصوصیتآن را بهترینگزینه در کاربردهایوسایلنقلیهبه عنوانجایگزینبرای موتور احتراق داخلیدیزلی و بنزینیمعرفیمی‌نماید. همچنیناینسیستم‌هاکاربریمناسبی در زمینهمولدهایخانگی، نیروگاهیکوچک، صنعت حمل‌ونقل و نظامی دارند [REF _Ref332024462 h * MERGEFORMAT2].
لایههایتشکیل دهنده پیلسوختی غشاء پلیمریهر یک از سلول‌هاییکپیلسوختی غشاء پلیمری از یکسریلایهتشکیل شده است، که در هر یک از اینلایه‌هافرآیندهایخاصی انجام می‌شود. در این قسمت به اختصار هر یک از لایههایپیل را معرفیمی‌کنیم، سپس در فصول بعد به تفصیلبه معرفیاینلایه‌ها و مدل‌سازیآن‌هامی‌پردازیم.
لایه نفوذ گازلایه‌هاینفوذگازیبهطورعمومیساختارمتخلخلبرمبنایکربندولایهدارند،شماییازلایهنفوذگازیبین کانال جریانولایهکاتالیستیدر REF _Ref331328151 h * MERGEFORMAT شکل ‏12نشاندادهشدهاست.لایهاوللایهنفوذگازی،یکساختارکربنیماکرومتخلخلباپارچه‌هایکربنیویاورقه‌هایکربنیاست.ساختارماکرومتخلخلبهعنوانجمعکنندهجریانعملمی‌کند.دومینلایه،لایهمیکرومتخلخلنازکیاستکهشاملپودرکربنوبرخیعواملآبگریزاست. اینلایهدرتماسبالایهکاتالیستاست.اینمیکرولایهمتخلخلازبروزطغیاندرلایهنفوذگازیجلوگیریکردهوتماسالکتریکیبینسطحولایهکاتالیستراافزایشمی‌دهد [REF _Ref332025360 h * MERGEFORMAT6].

شکلSTYLEREF 1 s‏1SEQ شکل_ * ARABIC s 1 2: شمایی از یک لایه نفوذ گازی دو لایه.لایهکاتالیستبرایافزایشنرخواکنش‌هایشیمیاییبهیکلایهکاتالیستاحتیاجاست. لایهکاتالیستتنهاجاییاستکهدرآنواکنش‌هایالکتروشیمیاییداخلپیلسوختیاتفاقمی‌افتدودربقیهنواحیپیلمانندکانال‌ها،لایه‌هایپخشگازوغشاءهیچواکنشالکتروشیمیاییاتفاقنمی‌افتد. درپیلسوختیهیدروژنیهردولایهکاتالیستکاتدوآندعموماًیکسانهستندوشاملیکفازهدایت‌کنندهیونبراینمونهنفیون، یکفازهدایت‌کنندهالکترونمعمولاًذراتکربن،حفره‌ها (تخلخل‌ها)کهازآن‌هاگازهایواکنشگرانتقالپیدامی‌کندویکفلزنجیب(فلزی که واکنش شیمیایی را تسهیل میکند) کاتالیستعموماًپلاتینهستند،تاواکنش‌هایالکتروشیمیاییراتسهیلکنند. دلیلدیگراستفادهازکربنایناستکهمساحتسطحتماسکاتالیستزیادشود.گازهایواکنشگرازلایهپخشگازواردلایهکاتالیستمی‌شوندوازمیانحفره‌هایموجوددرلایهکاتالیستپخشمی‌شوند.برایرسیدنبهپلاتینیعنیمحلانجامواکنش،واکنشگرهابایدمحلولشوندواینباردرمیانپلیمری (آیونومر)کهدانه‌هایکربنرااحاطهکرده‌اندپخشمی‌شوند.ایندانه‌هایکربنباپلاتینپوششدادهشده‌اندوبارسیدنگازهایواکنشگربهاینکربن‌ها،واکنشالکتروشیمیاییشروعمی‌شود. درواقعداخللایهکاتالیستدومسیرپخش وجود دارد، یکی نفوذ درمیانحفره‌هاودیگری نفوذدرونپلیمرمی‌باشد. افزایشمقاومتدرمقابلنفوذدرطولهرکدامازایندومسیر،عملکردلایهکاتالیستراکاهشمی‌دهد. REF _Ref331417729 h * MERGEFORMAT شکل ‏13نماییازلایهکاتالیسترانشانمی‌دهد.

شکلSTYLEREF 1 s‏1SEQ شکل_ * ARABIC s 1 3: نماییازلایهکاتالیست.لایه کاتالیست یکی از پیچیده‌ترین اجزاء در پیل سوختیمی‌باشد، به همین دلیل در مدل‌سازی لایه کاتالیست، مدل‌های مختلفی در دهه‌های اخیر با درجات مختلفی از دقّت و جزئیات ارائه شده است. که از آن جمله می‌توان به روش‌های لایه نازک، همگن و توده‌ای اشاره کرد. در سال‌های اخیر دو روش همگن و توده‌ای بیشتر مورد توجّه بوده است.
در روش لایه نازک، لایه کاتالیست به صورت یک سطح مشترک بین لایه نفوذ گاز و غشاء مدل می‌شود. این روش در حقیقت ساختار درونی لایه کاتالیست را بررسی نمی‌کند، و تنها رابطه‌ای بین افت فعال‌سازیو چگالی جریان پیل (رابطه تافل) ارائه می‌دهد.در فصل سوم مفصل‌تر این رابطه ارائه می‌شود. به طور کلی این مدل هنگامی استفاده می‌شود که هدف مطالعه، بررسی رفتار لایه کاتالیست نمی‌باشد، بلکه بررسی رفتار لایه های دیگر پیل مدّ نظر است.
روش همگن یکی از روش‌های متداول بررسی لایه کاتالیست می‌باشد. در این روش فرض می‌شود که تمامی اجزاء تشکیل‌دهنده لایه کاتالیست به صورت کاملاً یکنواخت و همگن در سرتاسر لایه کاتالیست توزیع شده‌اند، این بر خلاف مدل توده‌ای است. در مدل توده ای ذرات پلاتین بر روی ذرات کربن پایه ریزی می‌شوند، سپس با تجمع تعدادی از این ذرات کربن کنار یکدیگر، یک توده کروی شکل ایجاد می‌شود که درون آن پر از آیونومر می‌باشد. تفاوت این دو مدل، در نحوه پیش‌بینی منحنی قطبیّت پیل است. دلیل این تفاوت در منحنی قطبیت،خصوصاً در چگالی جریان‌های بالا در فصل دوم شرح داده می‌شود.
غشاءغشاءها بایستی دارای قابلیت زیادی برای عبور یون پروتون از خود باشند. آن‌ها شرایطی فراهم می‌آورند که گازهای ورودی به پیل سوختی از دو طرف با هم مخلوط نشوند. از لحاظ شیمیایی (خوردگی) و مکانیکی (استحکام) بایستی سازگار با شرایط عملکرد پیل سوختی باشند [REF _Ref332024936 h * MERGEFORMAT7]. غشاءیکه در پیل سوختی پروتونی بکار می‌رود، از پلیمری بنام پرفلئورو کربن-سولفونیک اسید ساخته می‌شود. بهترین ماده‌ی غشاء موسوم به نفیونمی‌باشد که دارای شاخه‌ی پروفلئورو-سولفیلفلئوراید-اتیل-پروپیل-وینیلمی‌باشد.

شکلSTYLEREF 1 s‏1SEQ شکل_ * ARABIC s 1 4: شاخه پلیمری پرفلئوروسولفونیک اسید (Perfluorosulfonate). REF _Ref331339393 h * MERGEFORMAT شکل ‏14 زیر شاخه‌ی پلیمری پرفلئورو سولفونیت را برای نفیون نشان می‌دهد. انتهای شاخه، گروه اسید سولفونیک مشاهده می‌شود که شامل یون‌های پروتون H+ و می‌باشد. این ساختار شدیداً آب دوست است. این خاصیت در انتهای شاخه یعنی جاییکه اسید سولفونیک وجود دارد رخ می‌دهد. این خاصیت به غشاء اجازه می‌دهد که مقدار بسیار زیادی آب جذب نماید. یون پروتون از این ناحیه مرطوب عبور می‌کند و این کمیت را بهصورت قابلیت هدایت تعریف می‌کنند [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4].
انواع مختلف نفیون را با حرف N و با سه یا چهار رقم به فرمN---- نشان می‌دهند، دو رقم اوّل وزن معادل را تقسیم بر صد نشان می‌دهد و دو رقم بعدی ضخامت غشاء را بر حسب میل نشان می‌دهد [REF _Ref332025524 h * MERGEFORMAT8]. قابل ذکر است که: . نفیونهای موجود در بازار دارای ضخامتهای 2، 3.5، 5، 7 و 10 میل میباشند. به عنوان مثال N117 دارای وزن معادل 1100 g/eqو ضخامت 7 میل (0.178 mm) میباشد.وزن معادل هر ماده برابر است با جرمی از آن مادهکه یک مول پروتون (H+) را تامین میکند، یا با یک مول پروتون در یک واکنش پایه اسیدی واکنش میدهد.
عملکرد پیلسوختیعملکرد یکپیلسوختی را می‌توان از طریق نمودار ولتاژ–چگالی جریان آن بررسی و تحلیل کرد. این نمودار که منحنی ولتاژ-چگالیجریاننامیدهمی‌شود، خروجی ولتاژ یکپیلسوختی را در یک چگالیجریانورودی نشان می‌دهد.این نمودار، منحنیقطبیتنیز نامیدهمی‌شود که در REF _Ref331172664 h * MERGEFORMAT شکل ‏15آن را مشاهده می‌کنید. محور افقیچگالیجریان، یعنیجریان بر واحد سطح پیل را نشان می‌دهد. به کار بردن چگالیجریان به ایندلیل است که یکپیل با ابعاد بزرگ‌تر مقدار الکتریسیتهبیشتری از یکپیلکوچک‌ترتولیدمی‌کند در نتیجهمنحنی‌هایقطبیت با سطح پیلسوختی نرمال سازیمی‌شوند تا قابل مقایسه با یکدیگر باشند.
REF _Ref331172664 h * MERGEFORMAT شکل ‏15منحنیقطبیت را که دارای چهار ناحیهافتجریانداخلی، افتفعال‌سازی، افتاهمیک و افت انتقال جرم که توسط افت‌های موجود در پیلسوختی مورد تأثیر قرار گرفته‌اند را نشان می‌دهد. افتفعال‌سازی در ناحیه افتفعال‌سازیمنحنیقطبیت، غالب است. سینتیک الکترود،ناحیه مربوط به افتفعال‌سازی را کنترل می‌کند. افتناحیهاهمیک در منحنیقطبیت به سبب مقاومت‌هایپروتونیک و الکترونیک موجود در پیلسوختیمی‌باشد. افت غلظت بیشترین مقدار خود را در انتهایمنحنیقطبیت (یعنیناحیه‌ای که انتقال جرم واکنشگرها با مشکل مواجه است) دارد. در چگالیجریان‌های بالا، میزانواکنشگرهای مورد نیاز به مراتب افزایشمی‌یابد، این در حالی است که میزان آب تولیدینیززیادمی‌شود. اینمیزان آب مایعمی‌تواند سبب مسدود شدن مسیرهای عبور واکنشگرها شود (خصوصاً در پیلهای دما پایین)،این امر سبب افت غلظت واکنش‌دهنده‌هاشده و در پی آن افت ولتاژ را بوجود می‌آورد.

شکلSTYLEREF 1 s‏1SEQ شکل_ * ARABIC s 1 5:منحنیقطبیتیکپیلسوختی [REF _Ref334022735 h * MERGEFORMAT9].خروجیولتاژواقعییکپیلسوختی کمتر از ولتاژ ایده آل یا ولتاژ ترمودینامیکی است. ولتاژ خروجی از یکپیلسوختی بر روی توان کلیتولید شده تأثیرمی‌گذارد. چگالی توان تولید شده از پیلسوختی توسط حاصل ضرب ولتاژ در چگالی جریان (P=V.i) حاصل می‌شود. منحنیچگالی توان، چگالی توان خروجی را به صورت تابعی از چگالیجریانپیلسوختی نشان می‌دهد این منحنی در نتایج مدلسازی نظیر REF _Ref331174635 h * MERGEFORMATشکل ‏211 رسم شده است. چهار نوع اصلی افت در پیلسوختی (در نمودار قطبیتنیز نشان داده شده است) وجود دارند، که این چهار افت به این شرح هستند:
الف) افت فعال‌سازی
ب) افتجریانداخلی
ج) افتاهمیک
د) افت غلظت
افتفعال‌سازیعامل ایجاد افت فعال سازیکندیواکنش‌هایی است که روی سطوح الکترودها رخ می‌دهد. در نتیجهقسمتی از ولتاژ تولیدی صرف غلبه بر انرژیفعال‌سازی واکنش شیمیایی و به راه انداختن واکنش می‌شود. افت فعال‌سازی را با η نشان می‌دهند. در سال 1905 تافل مشاهده کرد که افت فعال‌سازی موجود در هر یک از الکترودها با لگاریتمچگالیجریانتقریباً رابطه خطی دارد، به طوریکه مقدار این افت تا یکچگالیجریان خاص که چگالیجریانتبادلیپیلنامیده شد صفر است، چگالیجریانتبادلی، i0، را می‌توانچگالیجریانی در نظر گرفت که افت ولتاژ فعال‌سازی از صفر شروع به تغییرمی‌کند. روند تغییراتاین افت بر حسب لگاریتمچگالیجریان عمدتاً به صورت خطی است که در REF _Ref331172831 h * MERGEFORMAT شکل ‏16برای دو نمونه نشان داده شده است.

شکل STYLEREF 1 s‏1SEQ شکل_ * ARABIC s 1 6: نمودار تافل برایواکنش‌هایالکتروشیمیاییسریع و کند [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4].تافل این نمودار را با معادله زیرتقریب زد:
(1- SEQ 1- * ARABIC4)
در معادله REF _Ref330209497 h * MERGEFORMAT (1- 4)، i0، چگالیجریانتبادلی و aشیب خط تافل هستند که به الکتروشیمی واکنش بستگی دارند [REF _Ref332025607 h * MERGEFORMAT11].همین‌طور که در REF _Ref331172831 h * MERGEFORMAT شکل ‏16مشاهدهمی‌شود هر چه واکنش سریع‌تر انجام شود شیبمنحنی تافل به مراتب کمتر می‌شود و با توجه به رابطه REF _Ref330209497 h * MERGEFORMAT (1- 4)میزان افت فعال‌سازی برای یک چگالی جریان ثابت کاهش می‌یابد.چگالیجریانتبادلی، i، نیز در واکنش‌هایی که سریع‌تر اتفاق می‌افتد، بزرگ‌تر است، بنابراینمیزان افت فعال‌سازی در محدوده وسیع‌تری صفر خواهد بود[REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4]. درپیلسوختیغشاء پلیمری، افت فعال‌سازی به طور عمده در سمت کاتد رخ می‌دهدزیراiدر واکنش آند چندین مرتبه (چهار - پنج مرتبه) نسبت به واکنش کاتد بزرگتر است، به عبارت دیگر واکنش اکسایش هیدروژن در لایه کاتالیست آند بسیار سریع‌تر از واکنش کاهش اکسیژن در لایه کاتالیست کاتد است [REF _Ref332025607 h * MERGEFORMAT11]. به همین علت اغلب در بررسی افت فعال‌سازی از افت فعال‌سازی آند در مقابل کاتد صرف نظر می‌شود.
افتجریانداخلیغشاء پلیمری نسبت به گازهایواکنش‌دهنده (سوخت) نفوذ ناپذیر است اما همواره از یکسو مقدار کمی از سوخت و از سویدیگر تعداد اندکی الکترون به غشاء پلیمری نفوذ می‌کند. نفوذ سوخت در غشاء معادل از دست رفتن سوخت بدون تولیدجریان در مدار خارجی است. به عبارت دیگر به ازای عبور هر مولکول هیدروژن از درون غشاء قابلیت عبور دو الکترون از مدار خارجی از بینمی‌رود و در حقیقتیک مدار اتصال کوتاه در پیلایجادمی‌شود که جریانداخلینامیدهمی‌شود. این نوع افت ولتاژ در حالتی که پیلسوختی تحت بار نیست (حالت مدار باز، i=0) وجود دارد، چون حتی در این حالت نیز سوخت می‌تواند درون غشاء نشت کند. به همیندلیل ولتاژ مدار باز به طور محسوسی از ولتاژ تئوریبازگشت‌پذیر کمتر است، میزان این افت ولتاژ از ولتاژ تئوریبازگشت‌پذیر از همان ابتدای منحنی قطبیت(i=0) در REF _Ref331172664 hشکل‏15 نشان داده شده است. مقدار نشت هیدروژن از غشاء تابعی از نفوذ پذیری، ضخامت غشاء، شرایطعملکردیپیل و گرادیان فشار جزئیهیدروژناست [REF _Ref332025559 h * MERGEFORMAT10]. مقدار جریانداخلیتولید شده ناشی از عبور همزمان هیدروژن و الکترون از درون غشاء را با inنشان می‌دهند. برای محاسبه افت ناشی از جریان داخلی کافی است که مقدار in به مقدار چگالی جریان پیل اضافه کنیم:
(1- SEQ 1- * ARABIC5)
افتاهمیکافت‌هایاهمیکبه دلیلمقاومت‌هایی که در برابر جریانالکترون‌ها در الکترودها و اتصالات داخلی مختلف و همچنینمقاومت‌هایی که بر سر راه جریانیون‌های مثبت در الکترولیت وجود دارند، می‌باشند. این افت ولتاژ متناسب با چگالیجریان و خطی است [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4] و با ηOhmic نشان می‌دهند. از قانون اهم داریم:
(1- SEQ 1- * ARABIC6)
که iچگالی جریان پیل، RElectronic و RIonicمقاومت‌های ویژهالکترونیک و یونیک بر حسب m2 در پیلسوختی هستند. قسمت عمده افت اهمی، مقاومت یونی غشاء می‌باشدبطوریکهتقریباً کل افت اهمیک موجود در پیل را می‌توانبا مقاومت یونیک موجود در الکترولیت با دقت خوبیتخمین زد [REF _Ref332025559 h * MERGEFORMAT10]. افت اهمی وابسته به جنس قطعات به کار رفته در پیل است.

افت غلظتدر چگالیجریان‌های بالا بر اثر مصرف زیاد واکنش دهنده‌ها، غلظت واکنش دهنده‌هاروی سطح الکترودها کاهش می‌یابد و سبب افت ولتاژ می‌شود و با ηconcentration نشان می‌دهند [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4]. البته این رابطه، یک رابطه نیمه تجربی میباشد، که در برخی از روشهای شبیهسازی نظیر مدل همگن لایه کاتالیست از آن استفاده میشود:
(1- SEQ 1- * ARABIC7)
iLچگالیجریان محدود کننده است و زمانیایجادمی‌شود که غلظت واکنش دهنده روی سطح در محل واکنش به صفر برسد.
اگر CR غلظت واکنش دهندهها در ورودی لایه نفوذ گاز و CRS غلظت واکنش دهندهها در سطوح انجام واکنش باشد، آنگاه شار عبوری واکنش دهندهها برابر است با:
(1- SEQ 1- * ARABIC8)
که در آن Dضریب نفوذ پذیری واکنش دهنده‌ها[cm/s]،A سطح فعال الکترودو δ ضخامت لایه نفوذ گاز هستند.
از طرفی طبق قانون فارادی (پیوست 1)، نرخ مصرف واکنش دهندهها با نرخ جریان تولیدی به صورت زیر متناسب است:
(1- SEQ 1- * ARABIC9)
n تعداد الکترون‌های انتقال یافته به ازای یک مول سوختمیباشد. اکنون با ترکیب کردن معادلات (1-4) و (1-5) داریم:
(1- SEQ 1- * ARABIC10)
همانطور که میدانیم در چگالیجریان محدود کننده که غلظت واکنش دهنده روی سطح در محل واکنش به صفر میرسدCRS=0.بنابراین چگالی جریان محدود کننده برابر است با [REF _Ref332025777 h * MERGEFORMAT12]:
(1- SEQ 1- * ARABIC11)
Bدر معادله REF _Ref331420287 h * MERGEFORMAT (1- 7)عدد ثابت است و کاملاً وابسته به شرایطعملکردیپیلمی‌باشد.این عدد معمولاً به صورت تجربیبرایپیلهای مختلف گزارش می‌شود به طوریکه ابتدا منحنیتجربیقطبیتپیل با انجام تست در چگالیجریان‌های مختلف بدست می‌آید سپس اینمنحنی را با رابطه REF _Ref330220987 h * MERGEFORMAT (1- 12)که در حقیقت ولتاژ واقعیپیل در چگالیجریان‌های مختلف می‌باشد، و از کم کردن تمامیافت‌ها از ولتاژ بازگشت‌پذیرپیل بدست می‌آید، برازش می‌کنند تا ثوابتینظیرa،B بدست آیند [REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4].
(1- SEQ 1- * ARABIC12)
افت غلظت با بهینهسازی انتقال جرم در الکترودها و ساختار جریانپیلسوختی قابل کم شدن است.
مروری بر پروژه - ریسرچ‌هافیزیک حاکم بر یکپیلسوختیبسیارپیچیده است. تعداد زیادیفرآیند که به طور هم زمان در پیلسوختی رخ می‌دهند، وجود دارند و مطالعه هر فرآیندی که در پیلسوختی انجام می‌گردد دشوار می‌باشد. تاکنون محققان مختلفی بر رویجنبه‌های متفاوت پیلسوختی تمرکز کرده‌اند. تحقیقاتتجربیپیلسوختیبسیار زمان بر و گران قیمتاست. محققان اولیه تنها بر رویجنبه‌هایخاصی از پیلسوختی مثل صفحات دو قطبی، لایهکاتالیست، لایه نفوذ گاز و غشاء تمرکز کرده‌اند. در این بخش ابتدا مروری بر رویانواع مدل‌سازی‌های انجام شده بر رویلایهکاتالیست انجام می‌دهیم و سپس برخی از مدل‌سازی‌های مربوط به غشاء و لایه نفوذ گاز ارائه می‌گردد:
لایهکاتالیستبه طور کلی سه روش مختلف به منظور مدل‌سازیلایهکاتالیست وجود دارد:
مدل لایه نازک
مدل همگن
مدل تودهای
در سال‌هایاولیه توان محاسباتی محدود بوده و در نتیجه تنها یک مدل عددییکبعدیپیلسوختی غشاء پلیمری توسط برناردی و همکارانش [REF _Ref332025833 h * MERGEFORMAT13] توسعه یافته بود و نتایج آن با مدل تجربیمقایسه شده بود.برناردی و همکارانش اولینمحققینی بودند که لایهکاتالیست کاتد را به روش همگن مدل‌سازی کردند. آن‌هارفتار لایهکاتالیست مسئله مدیریت آب در پیلسوختی و همچنین عملکرد پیل را مورد بررسی قرار دادند. نتایج کار آن‌هابیانگراینواقعیت بود که واکنش کاهش اکسیژندر یکلایهبسیارباریکی از لایهکاتالیست که نزدیک به لایه نفوذ گاز می‌باشد انجام می‌شود. بعدها خواجه حسینی و همکارانش [REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14]نشان دادند که در یک ولتاژ عملکردیپیل (A m-5000) تنها 5% از لایهکاتالیست که در مجاورت سطح مشترک لایهکاتالیست با لایه نفوذ گازمی‌باشد در واکنش کاهش اکسیژنشرکت می‌کنند، اینیعنیاینکهاکسیژنمصرفی به محض ورود به قلمرو لایهکاتالیست مصرف می‌شود. بنابراینبراییکطراحیبهینه و مقرون به صرفه،تجمع بارگذاریپلاتین در مجاورت سطح مشترک لایهکاتالیست با لایه نفوذ گاز می‌تواند به عنوان یکگزینه مورد توجه باشد.
برناردی و وربروگ[REF _Ref332025833 h * MERGEFORMAT13] همچنینمعادلات استفان- بولتزمن را برای مدل کردن انتقال جرم در لایه نفوذ گاز، معادله باتلر- ولمر را برای سینتیک واکنش و معادله نرنست – پلانک را برای انتقال جرم در غشاء به کار بردند. یک سال بعد آن‌ها مدل خود را از بخش کاتد به دو بخش آند و کاتد پیل سوختی بسط دادند. اینبار افت اهمیک در اثر انتقال الکترون در لایه نفوذ گاز، افت فعال‌سازی و افت اهمیک در اثر عبور پروتون در غشاء را در مدل‌سازی خود مورد مطالعه قرار دادند.
برناردی و وربروگ در سال 1992 پیل سوختی غشاء پلیمری جامد را با استفاده از روش همگن مدل کردند [REF _Ref332025887 h * MERGEFORMAT15]. آن‌ها مکانیزم انتقال اجزاء در شبکه پیچیده پیل در فازهای مختلف گاز و مایع و فاکتورهای مؤثر بر کارایی پیل را در تحقیق خود مورد تحلیل و بررسی قرار دادند. در این بررسی رفتار قطبیت پیل با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شده است. استفاده از ضخامت‌های متفاوت الکترود در کار آن‌ها نشان می‌دهد که برای دوری جستن از اینکه چگالی جریان محدود کننده پیل، در جریانهای پایینتر اتفاق افتد، نسبت حجمی الکترود کاتد (تخلخل لایه نفوذ گاز سمت کاتد) برای انتقال گازها باید بیش از 20 درصد باشد. به عبارت دیگر آنها ثابت کردند که به ازای مقادیر بسیار اندک تخلخل الکترد کاتد(به عنوان مثال 11%) چگالی جریان محدود کنندهپیل به دلیل محدود شدن انتقال جرم به سرعت اتفاق میافتد. نتایج مدل آن‌ها همچنین نشان می‌دهد که در گستره وسیعی از چگالی‌های جریان، هیچ نیازی به آب خارجی وجود ندارد زیرا آب تولیدی در کاتد به منظور تأمین نیازمندی‌های آبی غشاء کافی است.
در سال 2002 جنویو همکارانش [REF _Ref332025901 h * MERGEFORMAT16]مدلسازی لایه کاتالیست را بر اساس روش همگن ارائه کردند. اثر انتقال جرم و حرارت در پیل سوختی غشاء پلیمری بر طبق الکتروشیمی لایه کاتالیست در مدل آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با استفاده از مدل خود نشان دادند، هنگامیکه غلظت اکسیژن در مرز لایه کاتالیست و غشاء به صفر می‌رسد، چگالی جریان محدود کننده حاصل می‌شود. آن‌ها با استفاده از فرض کاملاً توسعه یافته بودن سیال در کانال‌های انتقال گاز، یک بعدی و همگن بودن لایه کاتالیست، به مقدار بهینه استفاده از کاتالیست پلاتین در لایه کاتالیست رسیدند. همچنین از مدل‌سازی خود به این نتیجه رسیدند که افزایش دما بیش از حد معقول، باعث کم آب شدن آیونومر لایه کاتالیست شده و کارائی پیل را کاهش می‌دهد و نشان دادند که تخلخل و میزان بارگذاری پلاتین در لایه کاتالیست نقش بسیار مهمی را در کارائی پیل ایفا می‌کنند.
در سال 1999 سینگ و همکارانش [REF _Ref332025916 h * MERGEFORMAT17]لایهکاتالیستپیلسوختی غشاء پلیمری را به صورت دو بعدیمدل‌سازی کردند، آن‌هاهمچنینجریان‌های واکنش دهنده‌ها در آند و کاتد را به صورت همسو و غیر همسو مدل کرده و نتایج آن را با هم مقایسه کردند.آن‌هانتیجه گرفتند که مدل‌سازی دو بعدی نقش مهمی بر رویپیش‌بینیصحیح عملکرد پیلسوختیایفامی‌کند، این امر در چگالیجریان‌هایپایینشدیدتر است. مار و لی [REF _Ref332025950 h * MERGEFORMAT18] اثراتساختاریاجزایتشکیلدهنده‌ییکلایهکاتالیست همگن را بر روی عملکرد پیلسوختی غشاء پلیمری مورد بررسی قرار دادند. آن‌هانتیجه گرفتند که به منظور دستیابی به بالاترینمیزانکاراییپیلاز نقطه نظر ساختاریباید همواره 40% از لایهکاتالیست از ذرات پلاتین–کربن(Pt/C)ساخته شده باشد. در سال 2010 خواجه حسینی و همکارانش [REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14]یک مطالعه جامع پارامتری را بر رویلایهکاتالیستی که به روش همگن مدل کرده بودند انجام دادند. در این مطالعه، اثر شش پارامتر ساختاری بر روی عملکرد پیلسوختی غشا پلیمری مورد بررسی قرار گرفت. آن‌ها نشان دادند که برخی از پارامتر هایساختارینظیر کسر حجمی فاز غشاء موجود در لایهکاتالیست، ضخامت لایهکاتالیست و بارگذاری کربن ازتأثیرگذارترینپارامترها بر رویمنحنیقطبیتپیل هستند.
علیرغمموفقیت‌های ذکر شده در مورد مدل همگن لایهکاتالیست،پیش‌بینی عملکرد سلول سوختی با استفاده از مدل همگن در چگالیجریان‌های بالا بسیارضعیف است و با نتایجتجربی اختلاف قابل ملاحظه‌ای دارد. این اختلاف به دلیل این است که افت غلظت در مدل همگن به خوبی و بدون استفاده از روابط تجربی قابل پیش‌بینینیست. اکنون مدل توده‌ای که کمی از مدل همگن نوین‌تر است می‌توانداین مشکل را مرتفع سازد.
گراف‌های میکرو الکترونی، بروکا و اکدونج[REF _Ref332026000 h * MERGEFORMAT19] نشان داد که ذرات Pt/Cموجود در لایه کاتالیست، نزدیک به یکدیگر و به شکل یک توده کروی انباشته شده‌اند، همچنیناین توده کروینیز با لایهنازکی از آیونومر احاطه شده است. آن‌هاهمچنینلایهکاتالیست کاتد را با استفاده از مدل همگن و توده‌ایشبیه‌سازی کرده و نتایجآن‌ها را با یکدیگرمقایسهکرده‌اند. سان و همکارانش [REF _Ref332026047 h * MERGEFORMAT20]در سال 2005 مدل تودهای را برایبررسیاثر بارگذاریآیونومرنفیون و پلاتین بر روی عملکرد پیل مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها 36% را یک کسر وزنیبهینهبرایبارگذارینفیونبدست آوردند. در سال 2007 سیکنل و همکارانش [REF _Ref332026057 h * MERGEFORMAT21] الکترود کاتد یکپیلسوختی غشاء پلیمری را که بهروشتوده‌ای مدل شده بود با استفاده از روش بهینه‌سازی چند متغیرهبهینه کردند. آن‌هانتیجه گرفتند کههرچه شعاع ذرات توده ای موجود در لایهکاتالیست و همچنین ضخامتلایهآیونومر اطراف آن‌هاکوچک‌تر باشد، عملکرد پیلبهینه‌تر است. در واقع تا آنجایی که فرآیندهای ساخت اجازه می‌دهندباید شعاعذرات توده‌ای و ضخامت آیونومر دور آن‌ها کوچک باشد. آن‌ها کسر حجمیبهینه را برای فاز جامد و غشاء موجود در لایهکاتالیست به ترتیب 22.05% و 53.95% گزارش کردند. البته اینمقادیر در چگالیجریان‌های متوسط گزارش شده‌اند.
در سال 2012، کاماراجوگادا و مازومدر [REF _Ref332026073 h * MERGEFORMAT22]لایه کاتالیست را به روش توده‌ایمدل‌سازی کردند، البته یک فرق اساسی که مدلآن‌ها با سایر روش‌هایتوده‌ای داشت، این است که آن‌ها فرض کردند ذرات توده‌ای با شعاع‌های متفاوت با یکدیگر تداخل داشته باشند. نتایج کار آن‌ها نشان می‌دهد که تا هنگامی که اندازه ذرات توده‌ای کوچک (کوچکتر از nm 200) باشد، اثر آن‌ها بر روی منحنی قطبیت پیل اندک است. اما برای ذرات بزرگتر اثر آن‌هابر روی منحنی قطبیت قابل ملاحظه است. به ویژه در چگالی جریان بالا جایی که افت غلظت شدید بوده و مقاومت در برابر انتقال جرم به درون توده به شکل توده وابسته است، این اثر بحرانی‌تر خواهد بود. آن‌ها همچنین نتیجه گرفتند که کارایی پیل در این حالت نسبت به حالتی که توده‌ها به صورت کروی و جدا از هم هستند به ازای یک حجم یکسان به مراتب بیشتر است و به نتایج تجربی نیز نزدیکتر می‌باشد.
لایه نفوذ گاز و غشاءلایههای نفوذ گاز به دلیلیکنواخت کردن جریانگازهای واکنش دهنده بکار می‌روند. البته استفاده از اینلایه‌ها باعث کاهش فشار واکنش دهنده‌ها نیزمی‌گردد. غشاء نیزیکلایه مرطوب می‌باشد که پروتون‌ها از طریق آن از آند به سمت کاتد مهاجرت می‌کنند. در پیل‌هایسوختی غشاء پلیمری از انواع نفیون‌ها به عنوان غشاء استفادهمی‌شود. میزان آب موجود در غشاء ازاهمیتویژه‌ای برخوردار است. تمامی خواص غشاء اعم از میزاننفوذ آب، قابلیت هدایتپروتونی و مقاومت پروتونی به میزان آب موجود در غشاء بستگی دارد. اگر دمایپیل بالا باشد (oC100) ممکن است که رطوبت غشاء از دست برود و مقاومت پروتونیکافزایشیابد. از سویدیگرزیادی آب درون غشاء باعث ایجادپدیدهغرقابی شده و منافذ نفوذ گاز را مسدود می‌کند.
اثر دما و ضخامت غشاء بر بازده پیل سوختی و اثر انتقال آب در داخل لایه غشاء، مواردی هستند که اشپرینگر و همکارانش [REF _Ref332026117 h * MERGEFORMAT23]در مدل‌سازی پیل سوختی با استفاده از روش لایه نازک به بررسی آن‌ها پرداخته‌اند.اشپرینگر و همکارانش در سال 1991یکپیلسوختیپلیمری با نفیونN117 به عنوان غشاء مدل‌سازی کردند. آن‌ها هوا و هیدروژنورودی به کاتد و آند را کاملاً اشباع در نظر گرفتند. آن‌ها اثر برخی از پارامترهایساختاری و عملکردیپیل را بر رویکاراییپیل مورد بررسی قرار دادند، و به طور خاص اثر جزء آب موجود در غشاء و دما را بر روی مقاومت پروتونیک غشاء و در نتیجهکاراییپیل مورد بررسی قرار دادند. آن‌هانتیجه گرفتند که هر چه دمایپیلسوختی بالاتر باشد و همچنین هر چه ضخامت غشاء بیشتر باشد جزء آب موجود در غشاء کاهش و در پی آنمقاومت پروتونیک غشاء افزایشمی‌یابد.آن‌ها به این نتیجه رسیدند که با افزایش چگالی جریان پیل، مقاومت غشاء نیز افزایش مییابد، که برای کاهش این مقاومت میتوان از غشاء با ضخامت کمتر استفاده نمود، همچنین دریافتند که نسبت شارخالص آب عبوری به شار پروتون در داخل غشاء، از میزان پیش‌بینی شده توسط پدیده کشش الکترواسمزی بسیار کمتر است.
موتوپالی و همکارانش [REF _Ref332026155 h * MERGEFORMAT24] نفوذ آب درون نفیونN115 را مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها شار نفوذ آب را در درون غشاء با استفاده از قانون فیک مدل کردند. نتایج کار آن‌ها نشان داد که گرادیانضریبفعالیت آب در داخل غشاء به فشار عملکرد پیلسوختیبستگی دارد. شان-های و بائو-لیان [REF _Ref332026180 h * MERGEFORMAT25]اثر نوع جریانواکنشگرها در کانال‌هایورودی (همسو و غیر همسو) را بر رویفرآیندهای انتقال درون غشاء (مهاجرت پروتون و انتقال آب)، مقاومت اهمیک و توزیع آب درون غشاء بررسی کردند. آن‌ها اثبات کردند که جریانغیر همسو می‌تواند باعث بهبود عملکرد پیلسوختی شود. جنگ و همکارانش [REF _Ref332026198 h * MERGEFORMAT26] نفوذ اکسیژن را در الکترود کاتد پیل سوختی با استفاده از یکضریبنفوذ معادل به صورت دو بعدی مدل کردند. آن‌ها اثر ضخامت لایه نفوذ گاز را بررسی کردند و اثبات کردند که هر چه ضخامت لایه نفوذ گاز کمتر باشد عملکرد پیلبهینه‌تر خواهد بود، البته این امر در مورد لایه‌های نفوذ گاز با تخلخل اندک می‌باشد.
اهداف پروژه و خلاصهای از کارهای صورت گرفتهبا توجه به مطالب ذکر شده در بخشهای قبلی میتوان نتیجه گرفت که به منظور طراحی صحیح و بهینه یک سیستم پیل سوختی نیازمند یک مدلسازی از عملکرد لایههای مختلف پیل سوختی نظیر مدلسازی لایه کاتالیست، لایه نفوذ گاز و غشاء هستیم. هدف اصلی از انجام این پایاننامه ارائه یک مدل کارآمد جهت پیشبینی عملکرد لایههای مختلف پیل و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف (عملکردی و ساختاری) بر روی کارایی پیل میباشد. این مدل میتواند آغاز راه برای سازندههای پیل سوختی غشاء پلیمری باشد.
از اینرو در اینپایان‌نامهمدل‌سازییکبعدی عملکرد یکپیلسوختی غشا پلیمری انجام می‌پذیرد، و تمامیلایه‌هایاینپیلسوختی تک سلولیشبیه‌سازیمی‌شوند. مدل ارائه شده برایلایهکاتالیست، مدل توده‌ایمی‌باشد. این مدل افت غلظت موجود در منحنیقطبیتپیل را که در چگالیجریان بالا اتفاق می‌افتد بدون اضافه کردن روابط نیمهتجربی مربوط به افت غلظت درستپیش‌بینیمی‌کندهمچنین در حالتی که اندازه تودهها به سمت صفر میرود(تودههای بسیار کوچک) این مدل به مدل همگن ساده میشود. لایه‌های نفوذ گاز نیز که در دو طرف آند و کاتد پیل قرار دارند با استفاده از معادلات مربوط به نفوذ گازهای چند جزئی مدل شده‌اند. غشاء نیز با مدل کردن انواع مکانیزم‌های انتقال آب که در آن وجود دارد شبیه‌سازی شده است. عملکرد یکپیلسوختی توسط منحنی ولتاژ بر حسب چگالیجریانبیانمی‌شود. این عملکرد با کسر نمودن افت‌های مربوط به ولتاژ فعال‌سازی، اهمیک و غلظت از ولتاژ بازگشت‌پذیرپیل در یکچگالیجریان بدست می‌آید. سپس با تغییرچگالیجریان، منحنیجریان–ولتاژ پیل بدست می‌آید. در اینپایان‌نامه معادلات حاکم بر عملکرد لایه‌های مختلف پیل (که ترکیبی از معادلات دیفرانسیل و معادلات جبریمی‌باشند) بدست آمده سپس این معادلات حل می‌گردد تا افت‌هایقید شده بدست آید. در انتها یکسری مطالعات پارامتری به منظور بررسیمیزانحساسیت تابع عملکرد به یکسریپارامترها انجام می‌پذیرد.

فصل دوممدل‌سازی لایه کاتالیست به روش توده‌ای و نتایج آن25050754247515020000
معرفی لایه کاتالیستلایه کاتالیست لایه بسیار نازکی است که بین غشاء و الکترود (ناحیه‌ی متخلخل) فشرده شده است. در این ناحیه واکنش الکتروشیمیایی رخ می‌دهد و بهطوردقیق‌تر واکنش الکتروشیمیایی در سطح کاتالیست رخ می‌دهد. سهمؤلفه که شامل الکترون‌ها و پروتون‌ها و گازها هستند در واکنش شرکت می‌کنند بنابراین واکنش در ناحیه‌ای رخ می‌دهد که این سه ماده وجود داشته باشند. الکترون‌ها از جامدی که رسانای الکتریسیته است عبور می‌کند و خود را به سطح کاتالیست می‌رساند. پروتون‌ها نیز از فاز غشاء عبور می‌کنند و خود را به سطح کاتالیست می‌رساند و در نهایت گازهای واکنش‌دهنده از منافذ خالی عبور می‌کنند. بنابراین الکترود باید متخلخل باشد تا به گازها اجازه دهد به محل انجام واکنش برسند. آب تولید شده بایستی بهصورت موثر و بهینه خارج شود، در ضمن ممکن است که پدیده غرقابی رخ دهد، در این حالت آب مایع منافذ خالی الکترود را می‌پوشاند و مانع رسیدن گازها (اکسیژن) به لایه کاتالیست(کاتد) می‌شود.
همان‌طور که در REF _Ref331266301 h * MERGEFORMAT شکل ‏21 (الف) مشاهده می‌شود واکنش در مرز سه فازی رخ می‌دهد که شامل فاز غشاء، فاز جامد و فضای خالی می‌باشد. البته اگر فاز غشاء جامد باشد این مرز دو فازی خواهد بود. این ناحیه گاهی تنها بهصورت یک سطح تداخلی در نظر گرفته می‌شود. در عمل چون ممکن است نفوذ گاز از غشاء صورت گیرد، ناحیه‌ی واکنش بزرگ‌تر از یک خط مرزی سه فازی است. محیط واکنش ممکن است با وجود نفوذ غشاء به قسمتی از کاتالیست بهصورت یک ناحیه در نظرگرفتهشود( REF _Ref331266301 h * MERGEFORMAT شکل ‏21 (ب)). اما در اغلب موارد، تمام سطح کاتالیست با فاز غشاء پوشیده می‌شود( REF _Ref331266301 h * MERGEFORMAT شکل ‏21 (پ)). مسلماًیک حالت بهینه برای کسر حجمیهریک از این‌ فازهای غشاء، جامد و فضای خالی به منظور بهترین کارکرد لایه‌ی کاتالیست قابل حصول است.
متداول‌ترین کاتالیستی که در پیل‌های سوختی پروتونی برای واکنش کاهش اکسیژن و اکسایش هیدروژن کاربرد دارد، پلاتین است. در پیل‌های قدیمی مقادیر زیادی پلاتین استفاده می‌شد(mg/cm2 28). در اواخر سال 1990 این مقدار به mg/cm20.3-0.4رسید. مسئله مهم در ساختمان کاتالیست‌ها سطح آن‌هاست نه وزنشان، زیرا هر چه که سطح کاتالیست بیشتر باشد، سطوح انجام واکنش افزایش مییابد، بنابراین ذرات پلاتین بایستی ریز باشند (کمتر از nm4) زیرا به ازای یک مقدار بارگذاری معین هر چه ذرات کاتالیست ریزتر باشند سطوح انجام واکنش افزایش مییابد.
(الف) (ب) (پ)

شکل STYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 1: نمایش گرافیکی سطحی که در آن واکنش رخ می‌دهد[REF _Ref332025524 h8].برای به حداقل رساندن افت پتانسیل که ناشی از کاهش نرخ انتقال پروتون و نفوذ گازهای واکنش‌دهنده به عمق لایه‌ی کاتالیست می‌باشد، این ناحیه بایستی به اندازه‌ی کافی نازک باشد. همزمان بایستی مساحت سطح موثر پلاتین نیز ماکزیمم باشد و برای این منظور ذرات پلاتین نیز بایستی تا حدامکان کوچک باشد. بهخاطر دلیل اول بایستی ذرات پلاتین– کربن(Pt/C) هرچه زیادتر باشد (از لحاظ وزنی این کسر بالاتر از 40٪ باشد)، از طرفی ذرات پلاتین باید کوچک‌تر باشند، تا سطح موثر واکنش، با وجود درصد بارگذاری کمتر، افزایش یابد ( REF _Ref331265979 h * MERGEFORMAT جدول ‏21).
باربیر [REF _Ref332025524 h * MERGEFORMAT8] گزارش کرده است که عملکرد پیل وقتی که درصد ذرات پلاتین –کربن(Pt/C) بین 10٪ تا 40٪ با بارگذاری mg/cm20.4 می‌باشد، تغییری نمی‌کند. اما عملکرد پیل وقتی که درصد ذرات پلاتین – کربن(Pt/C) از 40٪ بیشتر می‌شود، کاهش می‌یابد. این مسئله بیانگر این واقعیت است که هنگامی که درصد ذرات پلاتین–کربن(Pt/C) در گستره‌ی 10 تا 40٪ باشدتغییر قابل چشم‌پوشی برای مساحت سطح موثر کاتالیست و در گستره بالاتر از 40٪کاهش قابل ملاحظه‌ای در سطح موثر لایه‌ی کاتالیست اتفاق میافتد.
REF _Ref331265979 h * MERGEFORMAT جدول ‏21[REF _Ref332025524 h * MERGEFORMAT8] مساحت موثر کاتالیست را برای درصدهای مختلف پلاتین – کربن (Pt/C) نشان می‌دهد.
در عمل بارگذاری بیشتر پلاتین، پتانسیل بیشتر و عملکرد بهتر را برای پیل به ارمغان می‌آورد (با فرض قابل استفاده بودن و ضخامت معقول برای لایه‌ی کاتالیست). نکته‌ی کلیدی برای بهبود عملکرد پیل‌های سوختی افزایش بارگذاری پلاتین نیست بلکه افزایش استفاده از کاتالیست (افزایش سطح موثر) است.
جدول STYLEREF 1 s‏2SEQ جدول_ * ARABIC s 1 1: مساحت موثر کاتالیست برای درصدهای مختلف پلاتین – کربن.Active Area, m2/gPt XRD Pt Crystallite Size, nm Wt. % Pt on Carbone
(Pt/C)
120 2.2 40
105 2.5 50
88 3.2 60
62 4.5 70
20-25 5.5-6 Pt Black
شرح پدیده‌هایی که در لایه کاتالیست رخ می‌دهدهمان‌طور که در بخش REF _Ref330375638 n h * MERGEFORMAT ‏1-8-1-اشاره شد، لایه کاتالیست را عموماً به سه روش زیر مدل‌سازیمی‌کنند:
مدل لایه نازک
مدل همگن
مدل توده ای
اختلاف اصلی بین این سه روش را می‌توان در مکانیزم انتقال اکسیژن جستجو کرد در حالی که مدل‌های نام برده در نحوه انتقال الکترون و پروتون به یکدیگر شباهت زیادی دارند.
از آنجایی که در دهه اخیر از مدل سوم یعنی توده‌ای بیشتر از دو مدل دیگر استفاده شده است، لذا فقط به معرفی ابتدایی دو مدل اوّل بسنده کرده‌ایم، و برای مدل‌سازی لایه کاتالیست از مدل توده‌ای که جامع‌تر از دو مدل قبلی است و نواقص آن دو مدل را پوشش می‌دهد استفاده شده است.
مدل لایه نازکدر مدل لایه نازک[REF _Ref332026335 h * MERGEFORMAT27] فرض بر این است که در لایه کاتالیست، ذرات پلاتین روی سطح کربن قرار داده شده و همان‌گونه که در REF _Ref331173016 h * MERGEFORMAT شکل ‏22نشان داده شده است این ذرات بوسیله الکترولیتی احاطه می‌شوند که با حفره گاز در تماس است. در اینمدل تقارن محوری وجود دارد که در REF _Ref331173016 h * MERGEFORMAT شکل ‏22با خط چین نشان داده شده است، بنابراین در فاصله‌یحفره‌ی گاز و الکترولیت، هیچ شاری از صفحات متقارن عبور نمی‌کند (شرط تقارن). در این مدل ضخامت الکترولیت و فاصله بین ذره‌ای، ثابت در نظر گرفته می‌شود، همچنین تخلخل لایه کاتالیست در این مدل صفر است. فرآیندهای انتشار، همدما بوده و سیستم نیز در شرایط حالت پایا فرض می‌شوند.
مدل لایه نازک معمولاً هنگامی استفاده می‌شود که هدف ما مطالعه اثرات ترکیب لایه کاتالیست نباشد [REF _Ref332025607 h * MERGEFORMAT11]. در این مدل لایه کاتالیست به صورت لایه بسیار نازکی فرض می‌شود و با فرض اینکه همه خواص در این لایه یکنواخت باشند، ترکیب و ساختار آن در نظر گرفته نمی‌شود. سپس این لایه به صورت فاصله‌ای مابین غشاء و لایه نفوذ گاز ملاحظه می‌شود.

شکل STYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 2: شماتیک مدل لایه نازک با تقارن محوری نشان داده شده بوسیله خط چین [REF _Ref332026373 h * MERGEFORMAT28].به منظور مدل کردن اثر لایه کاتالیست بر کارایی پیل در این مدل، تنها یک معادله مورد استفاده قرار می‌گیرد (معادله تافل) که در هنگام مدل سازی به صورت یک شرط مرزی بین لایه نفوذ گاز و غشاء مطرح می‌شود. همان‌گونه که اشاره شد، به نظر می‌رسد که این مدل زمانی کافی باشد که اثرات دیگر، نسبت به اثرات لایه کاتالیست دارای اهمیت بیشتری باشند.
مدل همگنمدل همگن را می‌توان شکل اصلاح شده مدل لایه نازک نامید. در این مدل، لایه کاتالیست به صورت یک ساختار متخلخل متشکل از: یک ماده هادی جامد (معمولاً کربن)، کاتالیست (معمولاً پلاتین) و یک الکترولیت (معمولاً نفیون) ساخته می‌شود، REF _Ref331173107 h * MERGEFORMAT شکل ‏23.

شکل STYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 3: تصویر شماتیک لایه کاتالیست سمت کاتد بر اساس مدل همگن[REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14].مدل همگن فرض می‌کند که فضای حفره، ماده هادی جامد و الکترولیت بهطور یکنواخت در لایه کاتالیست توزیع شده‌اند، این واقعیت در REF _Ref331173169 h * MERGEFORMAT شکل ‏24به خوبی به تصویر کشیده شده است.
واکنش روی سطح ذرات کاتالیست نهاده شده روی ماده هادی جامد اتفاق می‌افتد. بنابراین پروتون‌ها، الکترون‌ها و اکسیژن باید از میان لایه کاتالیست عبور کنند تا به محل انجام واکنش برسند. در لایه کاتالیست کاتد، الکترون‌ها از طریق ماده هادی جامد، پروتون‌ها از طریق الکترولیت و اکسیژن از طریق فضای حفره انتقال داده می‌شوند. مسیر انتقال اکسیژن به دو صورت فرض می‌شود. برخی از محققین فرض می‌کنند که اکسیژن از طریق آب مایعی که فضاهای حفره را پر می‌کند انتقال داده می‌شود [REF _Ref332025887 h * MERGEFORMAT15]. برخی دیگر از محققین فرض می‌کنند که اکسیژن از طریق انتشار در فاز گاز در میان حفره‌های گازی انتقال داده می‌شود [REF _Ref332026434 h * MERGEFORMAT29-REF _Ref332026924 h * MERGEFORMAT33]. هر دو فرض مدلی را نتیجه می‌دهند که برخی از اثرات بسیار مهم که در لایه کاتالیست اتفاق می‌افتد را شرح می‌دهند. هر دو فرض، همچنین ترکیب لایه کاتالیست را از طریق ربط دادن خواص لایه کاتالیست به نسبت حجمی هر فاز نشان می‌دهند.

شکلSTYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 4: نمایی از لایه کاتالیست همگن و تودهای و اجزاء تشکیل دهنده آنها.مدل توده‌ایدر سال 1980 ایزکوفسکی و کاتلیپ جزء اولین کسانی بودند که مدل توده‌ای را برای شبیه‌سازی لایه کاتالیست به کار بردند. آن‌ها از توده‌های استوانه‌ای برای شبیه‌سازی خود استفاده کردند و نشان دادند که لایه کاتالیست از توده‌های کربن تقویت شده توسط پلاتین ساخته شده است که بوسیله لایه‌ای نازک از نفیون احاطه شده و بوسیله حفره‌ها از هم جدا می‌شوند. این توده‌ها اگلومریتنامیده می‌شوند. توده‌ها، کره‌هایی از الکترولیت معمولاً نفیون، هستند که با کربن و ذرات پلاتین پر شده‌اند و دارای شعاع حدوداً یک میکرونهستند [REF _Ref332026047 h * MERGEFORMAT20].این مدل، از جدیدترین مدل‌هایی است که برای لایه کاتالیست پیل سوختی ارائه شده است، REF _Ref331173305 h * MERGEFORMATشکل ‏25(الف) یک نمای میکروسکوپیک از لایه کاتالیست که حاوی ذرات اگلومریت (توده) است را نشان می‌دهد.REF _Ref331173305 h * MERGEFORMATشکل ‏25(الف) نشان می‌دهد که ذرات تودهای از یک طرف با فیبرهای (رشته‌های) کربن موجود در لایه نفوذ گاز که در مرز مشترک لایه کاتالیست با لایه نفوذ گاز قرار دارد در تماس بوده، و از طرف دیگر نیز در تماس با آیونومر الکترولیت موجود در مرز مشترک لایه کاتالیست با غشاءمی‌باشند. در این بین، ذرات تودهای به صورت نامنظم در آیونومر موجود در لایه کاتالیست مستغرق می‌باشند. همان‌طور که در REF _Ref331173305 h * MERGEFORMATشکل ‏25(الف) دیده می‌شود یک سری فضای خالی ما بین این ذرات وجود دارد، معمولاً فرض می‌شود که این فضاهای خالی با آب مایع بوجود آمده ناشی از انجام واکنش کاملاً پر می‌شود. این فرض مخصوصاً در مورد پیل‌های دما پایین که در آن‌ها تمامی آب تولیدی به صورت آب مایع می‌باشدصحیح بهنظرمی‌رسد. به این حالت، حالت غرقابی کاملمی‌گویند. REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25 (ب) نمای بزرگ شده یکی از هزاران توده‌یموجود در لایه کاتالیست را نشان می‌دهد. این ذرات با یک فیلم بسیار نازک از آیونومر احاطه شده‌اند. همان‌طور که در REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25(ب) دیده می‌شود ذرات پلاتین که بروی ذرات کربن بار گذاری شده‌اند و بوسیله آن‌ها تقویت شده‌اند به صورت کاتوره‌ایدرون آیونومر موجود در توده پخش شده‌اند.
به صورت کلی نفوذ اکسیژن از مرز مشترک لایه نفوذ گاز با لایه کاتالیست تا درون هر توده‌ی موجود در لایه کاتالیست را می‌توان به ترتیبدر فرآیندهای زیر خلاصه نمود:
نفوذ اکسیژن به درون لایه کاتالیست با حل شدن در آب مایع موجود در مرز مشترک لایه کاتالیست با لایه نفوذ گاز،
حل شدن اکسیژن در فاز آیونومر و همچنین فضاهای خالی پر شده از آب مایع، به منظور رسیدن به سطح توده‌ها،
نفوذ اکسیژن به درون فیلم آیونومر اطراف هر اگلومریت،
حل شدن اکسیژن درون توده و واکنش کاهش اکسیژن درون سایت‌های انجام واکنش (پلاتین‌ها).
REF _Ref331173381 h * MERGEFORMAT شکل ‏26تصویر میکروالکترونی (SEM)از توده‌ها را نشان می‌دهد. در شکل ناحیه خاکستری روشن آیونومر است. انتقال گاز در کاتالیست توسط حفره‌های ماکرو در ابعاد m10-1آسان‌تر می‌شود. قطر ذراتکاتالیست پلاتین حدود3 nm است.همان‌طور که در REF _Ref331173381 h * MERGEFORMAT شکل ‏26مشاهدهمی‌شود مدل تودهای به تصاویر میکروالکترونیلایه کاتالیست بسیار شبیه تر ازمدل همگن است.
با توجه به مطالب گفته شده می‌توان گفت که روش همگن نسبت به روش توده‌ای از دقت کمتری برخوردار است. مطالعات بسیاری نشان داده‌اند که مدل انباشته پیشگویی‌های بهتری نسبت به نتایج آزمایشگاهی در اختیار قرار می‌دهد [REF _Ref332026000 h * MERGEFORMAT19]. مدل‌های انباشته نیازمند پارامترهایی هستند که به صورت تجربی تعیین شده‌اند و این امر می‌تواند دلیلی برای نزدیک‌تر بودن نتایج مدل نسبت به نتایج آزمایشگاهی باشد.
(الف)
(ب)
شکلSTYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 5: (الف) نمای لایه کاتالیست به روش توده‌ای که بین لایه نفوذ گاز و غشاء فشرده شده است (ب) نمای بزرگ شده از یک عدد توده موجود در لایه کاتالیست.
شکلSTYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 6: تصویر SEM لایه کاتالیست [REF _Ref332026000 h19].استخراج روابط حاکم بر مدل تودهایشبیهسازی انجام شده بر اساس مدل توده‌ای بوده و بر فرضیات زیر استوار می‌باشد:
الف) پیل سوختی غشاء پلیمری در حالت پایا کار می‌کند.
ب) تمامی واکنش‌ها در دما و فشار ثابت انجام می‌شوند.
پ) گازها ایده آل فرض می‌شوند.
ت) کاتد و آند پیل سوختی به ترتیببا اکسیژن و هیدروژن خالص تغذیه می‌شوند.
ث)حفرههای موجود در مرز مشترک لایه کاتالیست با لایه نفوذ گاز و همچنین فضای خالی بین ذرات توده‌ای پر از آب مایع در نظر گرفته شده است (شرایط کاملاً غرقابی).
ج) ذرات توده‌ای به صورت کروی و با شعاع یکسان در نظر گرفته می‌شوند.
چ) تمامی واکنش‌هایی که در لایه کاتالیست رخ می‌دهند مرتبه اوّل می‌باشند، این بدین معنی است که نرخ مصرف اکسیژن در لایه کاتالیست کاتد با غلظت آن متناسب است.


دراین بخش معادلات دیفرانسیل معمولی حاکم بر لایه کاتالیست کاتد شرح داده می‌شود:
نرخ واکنش الکتروشیمیایی در مدل توده‌ایاستخراج معادله نرخ واکنش الکتروشیمیایی مستلزم شبیه‌سازی کامل فرآیندها نفوذ اکسیژن در لایه کاتالیست می‌باشد (فرآیندهای بخش REF _Ref331683273 r h * MERGEFORMAT ‏2-2-3-). بنابراین این بخش به چهار زیر بخش تقسیم شده است و در هر زیر بخش قسمتی از نفوذ اکسیژن مدلسازی شده است.
واکنش کاهش اکسیژن درون تودهدر ابتدا مکانیزم نفوذ اکسیژن درون هر توده، یعنی فرآیند 4 بخش REF _Ref331683273 r h * MERGEFORMAT ‏2-2-3- مدل می‌شود.
قانون بقای مولی برای اکسیژن درون یک توده در حالت پایا به صورت زیر بیان می‌گردد:
(2- SEQ 2- * ARABIC1)که در آن(ترم چشمه) بیان کننده نرخ اکسیژن مصرفی ناشی از واکنش الکتروشیمیایی درون توده است. انتقال جرم اکسیژن درون تودهبا استفاده از قانون فیک به صورت زیر مدل می‌شود:
(2- SEQ 2- * ARABIC2)که در آن ضریب نفوذ مؤثر اکسیژن درون یک توده است. از آنجا که اکسیژن برای نفوذ در هر توده باید در آیونومر موجود در آن توده حل شود لذا این ضریب نفوذ مؤثر را می‌توان با استفاده از تصحیح برگمان در محیط متخلخل به صورت زیر گزارش کرد:
(2- SEQ 2- * ARABIC3)
که در آن Li,agg کسر حجمی فاز غشاء موجود در هر توده می‌باشد. نیز ضریب نفوذ اکسیژن درون آیونومر است که خواجه حسینی و همکارانش [REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14] از داده های تجربی فرمول زیر را با برازش منحنی پیشنهاد می‌کنند:
(2- SEQ 2- * ARABIC4)
اکنون با توجه به فرض آخر در بخش REF _Ref331435271 r h‏2-3-(فرض (چ))، نرخ حجمی مصرف اکسیژن به صورت زیر بیان می‌شود:
(2- SEQ 2- * ARABIC5)که در آن kCثابت نیمواکنش سمت کاتد می‌باشد. و علامت منفی در معادله REF _Ref330398231 h * MERGEFORMAT (2- 5) بیانگر مصرف اکسیژن می‌باشد.
با جایگذاری معادلات REF _Ref330398315 h * MERGEFORMAT (2- 2) و REF _Ref330398231 h * MERGEFORMAT (2- 5) در معادله REF _Ref330398327 h * MERGEFORMAT (2- 1)می‌توان نوشت:
(2- SEQ 2- * ARABIC6)اکنون اگر معادله REF _Ref330580384 h * MERGEFORMAT (2- 6) برای یک ذره توده‌ای کروی شکل در دستگاه مختصات کروی بسط داده شود، میتوان نوشت:
(2- SEQ 2- * ARABIC7)معادله REF _Ref330398567 h * MERGEFORMAT (2- 7) یک معادله دیفرانسیل معمولی مرتبه دوم می‌باشد، بنابراین دو شرط مرزی برای حل آن نیاز است این دو شرط در ادامه توضیح داده شده‌اند(برای جزئیات بیشتر به REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25(ب) رجوع شود):
شرط مرزی در سطح داخلی توده،r = ragg: غلظت اکسیژن در سطح داخلی توده برابر با در نظر گرفته شده است( REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25(ب)):
(2- SEQ 2- * ARABIC8)شرط مرزی در مرکز توده،r =: در مرکز توده شرط تقارن وجود دارد:
(2- SEQ 2- * ARABIC9)اگر معادله دیفرانسیل REF _Ref330398567 h * MERGEFORMAT (2- 7) با شرایط مرزی معادلات REF _Ref330399466 h * MERGEFORMAT (2- 8) و REF _Ref330399471 h * MERGEFORMAT (2- 9) حل شود آنگاه جواب زیر حاصل می‌گردد:
where and (2- SEQ 2- * ARABIC10)گروه بی بعد  که در معادله REF _Ref330399611 h * MERGEFORMAT (2- 10) ظاهر شده است را عدد تایلی یا مدول تایلی می‌نامند که برابر است با [REF _Ref332026047 h * MERGEFORMAT20]:
(2- SEQ 2- * ARABIC11) REF _Ref331173594 h * MERGEFORMAT شکل ‏27نحوه تغییرات شعاعی غلظت بی بعد اکسیژن را درون یک توده به ازای مقادیر مختلف عدد تایلی نشان می‌دهد.
بر اساس معادله REF _Ref330399927 h * MERGEFORMAT (2- 11) حالت  حداقل با یکی از دو شرایط زیر متناظر است:
الف)ragg: ذرات تودهای بسیار ریز باشند،
ب)kC : ترم چشمه، به سمت صفر میل کند.
حالت (الف) متناظر است با حالتی که ذرات تودهای بسیار ریز باشند، در این حالت مدل توده‌ای به مدل همگن ساده می‌شود، به زبان دیگر این حالت بسیار به مدل همگن و مفروضات همگن پخش شدن اجزاءدر لایه کاتالیست نزدیک است. از طرف دیگر حالت (ب) متناظر با حالتی است که مصرف اکسیژن درون لایه کاتالیست به صفر رسیده است. در هر صورت همان‌طور که در REF _Ref331173594 h * MERGEFORMAT شکل ‏27 مشاهده می‌شود حالت حدی  ناشی از هر دو حالت (الف) یا (ب) که باشد، منجربه توزیع تقریباً یکنواخت غلظت اکسیژن درون کل توده است.

شکل STYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 7: تغییرات شعاعی غلظت بی بعد اکسیژن درون یک توده برای مدول تایلی مختلف.از طرف دیگر حالت حدی (مثل = 10در REF _Ref331173594 h * MERGEFORMAT شکل ‏27) متناظر با مصرف بسیار زیاد اکسیژن درون لایه کاتالیست است، به نحوی که نرخ نفوذ اکسیژن درون توده بسیار کمتر از نرخ مصرف اکسیژن است. این امر سبب می‌شود که اکسیژن توانایی نفوذ به اعماق توده را نداشته باشد و پس از کمی نفوذ درون توده به سرعت مصرف گردد در این حالت غلظت اکسیژن در r* = 1 به سرعت افت می‌کند که در REF _Ref331173594 h * MERGEFORMAT شکل ‏27مشخص است.
نرخ حجمی واکنش کاهش اکسیژن[mol m-3 s-1]، که همان میانگین نرخ حجمی مصرف اکسیژن درون توده می‌باشد با انتگرال گیری بر روی حجم کل توده به صورت زیر قابل محاسبه است:
(2- SEQ 2- * ARABIC12)در معادله REF _Ref330580866 h * MERGEFORMAT (2- 12)، Vagg حجم یک توده می‌باشد، که برابر است با:
(2- SEQ 2- * ARABIC13)
اکنون معادله REF _Ref330399611 h * MERGEFORMAT (2- 10) در معادله REF _Ref330398231 h * MERGEFORMAT (2- 5) جایگذاری شده، و سپس حاصل آن در معادله REF _Ref330580866 h * MERGEFORMAT (2- 12) جایگذاری می‌شود و انتگرال روی حجم توده محاسبه می‌شود، نرخ میانگین حجمی مصرف اکسیژن به صورت بی‌بعد و بر حسب عدد تایلی بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC14)در فرمول REF _Ref330581539 h * MERGEFORMAT (2- 14)، مقدار نرمال شده (بی‌بعد) نرخ مصرف حجمی اکسیژن می‌باشد که برابر است با:
(2- SEQ 2- * ARABIC15)
طبق فرض (چ) در بخش REF _Ref331435271 r h‏2-3-، نرخ حجمی مصرف اکسیژن با غلظت آن متناسب است، بنابراین ماکزیمم نرخ حجمی مصرف اکسیژن درون توده که در r = ragg رخ می‌دهد برابر است با ( REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25(ب)):
(2- SEQ 2- * ARABIC16)ضریب موثرEr، که نسبت میانگین نرخ حجمی مصرفی اکسیژن به ماکزیمم نرخ مصرف اکسیژن می‌باشد، به صورت زیر تعریف می‌شود:
(2- SEQ 2- * ARABIC17) در حالت حدی، معادله REF _Ref330583898 h * MERGEFORMAT (2- 17) مقدارErرا برابر با 1 پیش‌بینیمی‌کند. از این نکته در بخش بعد برای تطبیق دادن مدل همگن و توده‌ای در شرایط حدی فوق استفاده می‌شود. اکنون معادلات REF _Ref330584219 h * MERGEFORMAT (2- 16) و REF _Ref330583898 h * MERGEFORMAT (2- 17) برای بدست آوردن با هم ادغام می‌شود:
(2- SEQ 2- * ARABIC18)نفوذ اکسیژن درون فیلم آیونومر اطراف تودهاکسیژن از طریق نفوذ در لایه نازک اطراف توده به درون آن نفوذ می‌کند.وبهترتیب غلظت اکسیژن در سطحبیرونی و داخلی فیلم آیونومر میباشد، این موضوع در REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25(ب) نشان داده شده است. اکنون شار مولی نفوذی اکسیژن به درون فیلم آیونومر اطراف هر توده را می‌توان با استفاده از مقاومت پخشی اکسیژن در مختصات کروی به صورت زیر بدست آورد:
(2- SEQ 2- * ARABIC19)agg، ضخامت مفروض لایه آیونومر اطراف توده است.
اگر aagg، سطح مؤثر (مساحت سطح مفید جهت نفوذ اکسیژن به درون تودهها نسبت به حجم لایه کاتالیست m/m) کل توده‌های موجود درون لایه کاتالیست باشد، اکنون نرخ کل اکسیژن مصرفی درون لایه کاتالیست برابر است با:
(2- SEQ 2- * ARABIC20)از سوی دیگر غلظت اکسیژن بر روی سطح بیرونی لایه آیونومر، ، با استفاده از قانون هانری قابل محاسبه است (قانون هانری در پیوست 2 توضیح داده شده است)، بطوریکه:
(2- SEQ 2- * ARABIC21)، ثابت هانری مربوط به انحلال اکسیژن درون آیونومر است. سان و همکارانش [REF _Ref332026047 h * MERGEFORMAT20]مقدار آن را 0.3125 [atm m3 mol-1] گزارش کرده‌اند.
اکنون مقدار غلظت اکسیژن در سطح داخلی فیلم آیونومر، ، با ادغام معادلات REF _Ref330627395 h * MERGEFORMAT (2- 18)، REF _Ref330627402 h * MERGEFORMAT (2- 19)، REF _Ref330627421 h * MERGEFORMAT (2- 21)و REF _Ref330627456 h * MERGEFORMAT (2- 20) بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC22)نرخ واکنش الکتروشیمیایینرخ واکنش الکتروشیمیایی از ادغام قانون فارادی و معادله REF _Ref330398327 h * MERGEFORMAT (2- 1) به صورت زیر قابل محاسبه است(شرحی بر قانون فارادی در پیوست 1 آمده است):
(2- SEQ 2- * ARABIC23)CL تخلخل لایه کاتالیست است.
نهایتاً نرخ واکنش الکتروشیمیایی در مدل توده‌ای با جایگزین کردن معادله REF _Ref330628360 h * MERGEFORMAT (2- 22) در معادله REF _Ref330627395 h * MERGEFORMAT (2- 18) و جایگذاری معادله حاصله درون رابطه REF _Ref330628414 h * MERGEFORMAT (2- 23) بدست می‌آید:
مدل توده ای:(2- SEQ 2- * ARABIC24)معادله REF _Ref330628605 h * MERGEFORMAT (2- 24) از دو بخش تشکیل شده است:
and (2- SEQ 2- * ARABIC25)بعداً اثبات می‌شود که Term I در معادله REF _Ref330628753 h * MERGEFORMAT (2- 25) تنها بخشی از مدل توده‌ای است که در مدل همگن نیز وجود دارد، Term II یک بخش اضافی است که در مدل توده‌ای ظاهر شده است و مدل همگن فاقد آن است.Term II، ترمی است که شامل پارامترهای ساختاری و هندسی ذرات توده‌ای بوده و به صورت مستقیم به شرایط عملکردی و چگالی جریان پیل وابسته نیست، از طرف دیگر Term I ترمی است که کاملاً وابسته به شرایط عملکردی و چگالی جریان پیل می‌باشد. در بخش نتایج این دو ترم از نظر مرتبه بزرگی با یکدیگر مقایسه شده‌اند. به نظر می‌رسد که دلیل ایجاد افت غلظت در چگالی جریان بالا در منحنی قطبیت پیل در مدل توده‌ای، همین اختلاف بین دو مدل همگن و توده ای یعنی، Term IIباشد. در نبود این ترم، مدل توده‌ای به مدل همگن کاهش می‌یابد، که در این حالت مدل همگن قادر به پیش بینی افت غلظت در چگالی جریان‌های بالا نیست و این یکی از اصلی‌ترین معایب مدل همگن بشمار می‌رود.
در معادله REF _Ref330628605 h * MERGEFORMAT (2- 24) تنها ترم مجهول kCمی‌باشد. این پارامتر با استفاده از بررسی یک حالت حدی که در آن مدل توده‌ای به مدل همگن کاهش می‌یابد بدست می‌آید. مدل همگن تحت شرایط زیر از مدل توده‌ای قابل بازیافت است:
Er 1  Term II  (ragg, agg)مدل همگن:
(2- SEQ 2- * ARABIC26)از طرف دیگر نرخ واکنش الکتروشیمیایی در مدل همگن با استفاده از رابطه باتلر- ولمر به صورت زیر بدست می‌آید [REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14]:
مدل همگن:
(2- SEQ 2- * ARABIC27)نهایتاً kC از تساوی دو رابطه REF _Ref330630372 h * MERGEFORMAT (2- 26) و REF _Ref330630376 h * MERGEFORMAT (2- 27) بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC28)
aeff سطح موثر پلاتین بر واحد حجم لایه کاتالیست است ([m2 m-3]). aوcبه ترتیب ضرایب انتقال بار سمت آند و کاتد میباشد.چگالی جریان مرجع می‌باشد که پرتاساراتی و همکارانش [REF _Ref332026674 h * MERGEFORMAT34] فرمول زیر را از برازش داده های تجربی پیشنهاد داده‌اند:
(2- SEQ 2- * ARABIC29)
غلظت مرجع اکسیژن می‌باشد که خواجه حسینی و همکارانش [REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14] مقدار آن را 1.2mol m-3گزارش کرده‌اند.
انتقال جرم اکسیژنخواجه حسینی و همکارانش [REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT14] توزیع غلظت اکسیژن را بر حسب چگالی جریان محلی پیل (i) به صورت زیر بدست آورده‌اند:
(2- SEQ 2- * ARABIC30)که در آن Itotوبه ترتیب چگالی جریان پیل سوختی و ضریب نفوذ مؤثر کلی اکسیژن در کل لایه کاتالیست می‌باشد.
همان‌طور که قبلاً اشاره شد فرض بر این است که فضای خالی بین توده‌ها از آب مایع پر شده است، بنابراین همان‌طور که در REF _Ref331173305 h * MERGEFORMAT شکل ‏25(الف) دیده می‌شود دو مسیر موازی برای رسیدن اکسیژن به محل‌های انجام واکنش وجود دارد:
مسیر اول:انتقال اکسیژن به وسیله حل شدن در فاز آیونومر موجود در لایه کاتالیست.
مسیردوم: انتقال اکسیژن از طریق حل شدن در آب مایع موجود در فضای خالی بین ذرات توده‌ای.
اکنون برای محاسبه ، هر یک از دو مسیر بالا با یک مقاومت نفوذ بر اساس کسر حجمی متناظر با هر بخشی که اکسیژن به درون آن نفوذ کرده مدلسازی میشود.بر این اساس با در نظر گرفتن یک حجم کنترل به صورت کروی به شعاع r حول یک توده به شعاع raggمی‌توانمقاومت نفوذ به درون تودهاز طریق هر یک از مسیرها را به صورت زیر محاسبه کرد:
(2- SEQ 2- * ARABIC31)مقاومت نفوذ مسیر اول:
مقاومت نفوذ مسیر دوم:
در اینجا NوWبه ترتیب نشان دهنده زاویه‌ای از فاز آیونومر و بخش حفره در حجم کنترل انتخاب شده می‌باشد، که با توجه به کسر حجمی فازهای غشاء (Li)، فاز جامد (LS) و فضای خالی (CL) برابرند با:
(2- SEQ 2- * ARABIC32)ونیز به ترتیب ضریب انتشار مؤثر اکسیژن در آیونومر و آب مایع می‌باشد که با استفاده از تصحیح برگمان به صورت زیر به دست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC33)
(2- SEQ 2- * ARABIC34)
ضریب نفوذ اکسیژن در آب مایع می‌باشد که با استفاده از رابطه وایلک- چنگ بدست می‌آید [REF _Ref332027179 h * MERGEFORMAT35]:
(2- SEQ 2- * ARABIC35)
که در آن، وزن مولکولی آب بوده و برابر باg/mol 18 است.، حجم مولار اکسیژن در نقطه جوش نرمال است که برابر باcm3/mol 25.6است. پارامتر وابستگی است که برای آب مقدار آن 2.26می‌باشد.ویسکوزیته آب بر حسب سانتی پوآز [cP]می‌باشد، وایت[REF _Ref332027206 h * MERGEFORMAT36] مقدار آن را برای آب مایع به صورت زیر پیشنهاد کرده است:
(2- SEQ 2- * ARABIC36)
اکنون مقاومت معادل دو مقاومت موازی مسیرهای اول و دوم به صورت زیر قابل محاسبه می‌باشد:
(2- SEQ 2- * ARABIC37)
با جانشین کردن معادله REF _Ref330634607 h * MERGEFORMAT (2- 32) درمعادله REF _Ref330634616 h * MERGEFORMAT (2- 31) و استفاده از معادلههای حاصله در رابطه REF _Ref330634659 h * MERGEFORMAT (2- 37)مقدار بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC38)
محاسبه افت فعال‌سازیمقاومت در برابر عبور جریان پروتونی و الکترونی در فازهای غشاء و جامد موجود در لایه کاتالیست مربوط به افت فعال‌سازیمی‌باشد و با استفاده از قانون اهم بدست می‌آید. مار و لی [REF _Ref332025950 h * MERGEFORMAT18] رابطه زیر را بدست آورده‌اند:
(2- SEQ 2- * ARABIC39)که در آن، keffوeffبه ترتیب قابلیت هدایت مؤثر پروتونی و الکترونی فازهای غشاء و جامد در لایه کاتالیست می‌باشد، با استفاده از تصحیح برگمان و کسر حجمی متناظر با هر فاز میتوان نوشت:
(2- SEQ 2- * ARABIC40)
مقادیر kو در REF _Ref331243557 h * MERGEFORMAT جدول ‏22 آمده است.
شرایط مرزیمعادلات حاکم بر انتقال اجزاء یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی بوده که شامل معادلات REF _Ref330628605 h * MERGEFORMAT (2- 24)، REF _Ref330636162 h * MERGEFORMAT (2- 30) و REF _Ref330636169 h * MERGEFORMAT (2- 39)می‌باشد. این دستگاه معادلات مرتبه اول غیر خطی و کوپل است. برای حل این دستگاه سه شرط مرزی مستقل لازم است که در ادامه توضیح داده می‌شود:
شرایط مرزی در سطح مشترک لایه نفوذ گاز با لایه کاتالیست (z=0):حفره‌های موجود در سطح مشترک لایه نفوذ گاز با لایه کاتالیست پر از آب فرض شده‌اند(فرض (ث) در بخش REF _Ref331435271 r h ‏2-3-). بنابراین اکسیژن برای نفوذ به درون لایه کاتالیست باید در آب حل شود. از این‌رو غلظت اکسیژن در این مرز با استفاده از قانون هانری بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC41)که در آن ، ثابت هانری برای انحلال اکسیژن در آب می‌باشد. برناردی و همکارانش [REF _Ref332025833 h * MERGEFORMAT13] این پارامتر را به صورت تابعی از دمای پیل بر حسب atm m3 mol-1 گزارش کرده‌اند، بطوریکه:
(2- SEQ 2- * ARABIC42)
فرض بر این است که تمامی پروتون‌هایی که از لایه کاتالیست آند به سمت کاتد از درون غشاء مهاجرت می‌کنندقبل از رسیدن به مرز مشترک لایه کاتالیست با لایه نفوذ گاز کاملاً مصرف می‌شوند، بنابراین در این مرز میزان چگالی جریان پروتونی محلی صفر خواهد بود.
(2- SEQ 2- * ARABIC43)این دومین شرط در این مرز می‌باشد.
شرط مرزی در سطح مشترک غشاء با لایه کاتالیست (z=LCL):چگالی جریان محلی در این مرز به بیشینه مقدار خود، یعنی چگالی جریان کلی پیل،Itot، می‌رسد:
(2- SEQ 2- * ARABIC44)جایگذاری معادله REF _Ref330637704 h * MERGEFORMAT (2- 44)در معادله REF _Ref330636162 h * MERGEFORMAT (2- 30) نتیجه می‌دهد که شار غلظت اکسیژن در این مرز برابر با صفر است، این یعنی اینکه اکسیژن موجود در لایه کاتالیست نمی‌تواند از طریق این مرز به داخل غشاء عبور کند (شار نفوذ اکسیژن در این مرز صفر است).
تمامی شروط مرزی را که در بخش‌های REF _Ref331452886 r h * MERGEFORMAT ‏2-7-1- و REF _Ref331452893 r h * MERGEFORMAT ‏2-7-2- توضیح داده شده است، به صورت شماتیکی در REF _Ref331453206 h * MERGEFORMAT شکل ‏28 نشان داده شده است.

شکلSTYLEREF 1 s‏2SEQ شکل_ * ARABIC s 1 8: شماتیک شروط مرزی در دو طرف لایه کاتالیست.شرحی بر پارامترهای استفاده شده در مدل‌سازیمقدار برخی از پارامترهای ساختاری و عملکردی برای حالت پایه در REF _Ref331243557 h * MERGEFORMAT جدول ‏22 گزارش شده است. باقیمانده پارامترها در ادامه توضیح داده می‌شوند.
مساحت سطح مؤثر پلاتیندر لایه‌های کاتالیست مدرن مساحت سطوح انجام واکنش بسیار بیشتر از مساحت اسمی لایه کاتالیست می‌باشد. این به دلیل زبری لایه کاتالیست است که مساحت واقعی واکنش را تا چندین هزار برابر افزایش می‌دهد[REF _Ref332024550 h * MERGEFORMAT4]. مساحت سطح مؤثر پلاتین،aeff، در حقیقت نسبت مساحت سطح واقعی انجام واکنش به حجم لایه کاتالیست است، بطوریکه:
(2- SEQ 2- * ARABIC45)در معادله REF _Ref330642170 h * MERGEFORMAT (2- 45)، l، نسبت سطح مؤثر پلاتین می‌باشد. As مساحت سطح واقعی واکنش بر واحد جرم پلاتین است. ایتک[REF _Ref332027291 h * MERGEFORMAT37] مقدار آن را به صورت تجربی بر حسب کسر جرمی پلاتین به فرم زیر بیان می‌کند:
(2- SEQ 2- * ARABIC46)
f نسبت بارگذاری جرمی پلاتین به بارگذاری جرمی کل فاز جامد (پلاتین + کربن) می‌باشد، یعنی:
(2- SEQ 2- * ARABIC47)
mPtوmCبه ترتیب بارگذاری جرمی پلاتین و کربن است که مقدار آن‌ها برای حالت پایه در REF _Ref331243557 h * MERGEFORMAT جدول ‏22 گزارش شده است.
تخلخل لایه کاتالیستمساحت سطح مؤثر توده‌ها برابر با سطح تمامی توده‌ها (سطح در دسترس برای نفوذ اکسیژن به درون توده‌ها) بر واحد حجم لایه کاتالیست است، و به صورت زیر بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC48)در رابطه REF _Ref330643201 h * MERGEFORMAT (2- 48)،CLبه منظور محاسبه سطح در دسترس برای نفوذ اکسیژن به درون توده‌ها بکار برده شده است. پارامتر n درمعادله REF _Ref330643201 h * MERGEFORMAT (2- 48)، تعداد توده‌ها بر واحد حجم لایه کاتالیست می‌باشد و به صورت زیر تعریف می‌گردد:
(2- SEQ 2- * ARABIC49)تعداد توده‌ها (#) از تقسیم زیر بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC50)
بنابراین:
(2- SEQ 2- * ARABIC51)که در آن Ls نسبت حجم کل Pt/C های موجود در لایه کاتالیست به حجم کل لایه کاتالیست است، یعنی:
(2- SEQ 2- * ARABIC52)
و Li,agg کسر حجمی غشاء درون هر توده می‌باشد،یعنی:
(2- SEQ 2- * ARABIC53)
که مقدار آن برای حالت پایه در REF _Ref331243557 h * MERGEFORMAT جدول ‏22 آمده است.
از آنجایی که درون توده‌ها فقط ذرات Pt/Cو فاز آیونومر است لذا می‌توان نوشت که:
(2- SEQ 2- * ARABIC54)
شایان ذکر است که حجم هر یک از توده‌ها برابر است با:
(2- SEQ 2- * ARABIC55)
کسر حجمی فاز جامد در لایه کاتالیست،Ls، به بارگذاری پلاتین و کربن وابسته است، بطوریکه:
(2- SEQ 2- * ARABIC56)PtوCبه ترتیب چگالی پلاتین و کربن می‌باشد.
فاز آیونومر درون لایه کاتالیست از دو قسمت تشکیل شده است: (الف) آیونومر درون ذرات توده‌ای (ب) فیلم نازک آیونومر اطراف ذرات. بنابراین کسر حجمی فاز غشاء در کل لایه کاتالیست برابر است با:
(2- SEQ 2- * ARABIC57)
نهایتاً تخلخل لایه کاتالیست از کم کردن کسر حجمی فازهای غشاء و جامد از عدد یک بدست می‌آید:
(2- SEQ 2- * ARABIC58)جدول STYLEREF 1 s‏2SEQ جدول_ * ARABIC s 1 2: پارامترهای عملکردی، فیزیکی و سینیتکی مدل (حالت پایه).پارامترها کمیت مقدار/مرجع
T دما، 50oC
P فشار گازهای ورودی، 5 atm
کسر مولی اکسیژن سمت کاتد، 100 %
کسر مولی هیدروژن سمت آند، 100 %
LCLضخامت لایه کاتالیست، 50 m [ REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT 14]
Rohmic مقاومت اهمیک پیل، 0.47×10-4m2[ REF _Ref332027389 h * MERGEFORMAT 38]
mPtبارگذاری جرمی پلاتین بر واحد سطح کاتد،0.0035 kg m-2[ REF _Ref332027389 h 38]
mC بارگذاری جرمی کربن بر واحد سطح کاتد، 0.045 kg m-2[ REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT 14]
Pt چگالی پلاتین،21400 kg m-3C چگالی کربن، 1800 kg m-3
غلظت مرجع اکسیژن، 1.2 mol m-3[ REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT 14]
Cضریب انتقال بار کاتدی، 1.0
a ضریب انتقال بار آندی، 0.5
k قابلیت هدایت حجمی پروتونی، 17 m-1[ REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT 14]
 قابلیت هدایت حجمی الکترونی، 72700 m-1[ REF _Ref332025841 h * MERGEFORMAT 14]
raggشعاع توده، 0.75 m
agg ضخامت توده، 60 nm
ثابت هانری برای انحلال اکسیژن در آیونومر، 0.3125 atm m3 mol-1[ REF _Ref332026047 h 20]
lنسبت سطح مؤثر پلاتین، 0.75 [ REF _Ref332026047 h 20]

user8327

.
.
.
.
لغات کلیدی
شبیه ساز میدان مغناطیسی، مگنتورکر ،تجهیزات تست آزمایشگاهی ،حلقه های هلمهولتز ،گشتاور دوقطبی مغناطیسی ،زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت ،شبیه ساز میدان مغناطیسی فضایی ، کنترل اتوماتیک شبیه ساز میدان مغناطیسی
TOC o "1-6" u 1-مقدمه PAGEREF _Toc408530999 h 17
2-مروری بر مدلهای ژئومغناطیسی PAGEREF _Toc408531000 h 19
3-معرفی مدل مغناطیسی جهانی آمریکایی/انگلیسی برای سال 2005-2010 (WMM) PAGEREF _Toc408531001 h 21
1-1تکنیک مدلسازی PAGEREF _Toc408531002 h 21
1-2اطلاعات بدست آمده از داده ها و کنترل کیفیت PAGEREF _Toc408531003 h 28
1-2-1-داده های ماهواره PAGEREF _Toc408531004 h 28
3-1-1-Orsted PAGEREF _Toc408531005 h 30
3-1-1-1-مغناطیس سنج ها PAGEREF _Toc408531006 h 31
3-1-1-2-ابزار جمع آوری داده ها[data products] PAGEREF _Toc408531007 h 31
3-1-2-CHAMP PAGEREF _Toc408531008 h 32
3-1-2-1-مغناطیس سنج ها PAGEREF _Toc408531009 h 32
3-1-2-2-وسایل جمع آوری داده ها PAGEREF _Toc408531010 h 32
3-1-3-SAC-C PAGEREF _Toc408531011 h 34
3-2داده های پایش PAGEREF _Toc408531012 h 34
3-3تامین تجهیزات PAGEREF _Toc408531013 h 35
3-4جمع آوری داده ها و کنترل کیفیت PAGEREF _Toc408531014 h 36
3-5انتخاب داده برای WMM2005 PAGEREF _Toc408531015 h 38
3-6انتخاب و پیش پردازش برای مدل ها PAGEREF _Toc408531016 h 40
3-7انتخاب برای توانایی پیشگویی پیشرو تا 2010 PAGEREF _Toc408531017 h 40
3-8روشهای مدلسازی PAGEREF _Toc408531018 h 41
3-9پیشبینی تغییرات ارضی PAGEREF _Toc408531019 h 41
3-10تکنیکهای وزندهی به دادهها PAGEREF _Toc408531020 h 41
3-11قطب مغناطیسی و محل دوقطبی خارج از مرکز PAGEREF _Toc408531021 h 42
3-12پارامتریسازی مدل PAGEREF _Toc408531022 h 43
3-13ضرایب مدل PAGEREF _Toc408531023 h 46
1-معادلات به کار گرفته شده PAGEREF _Toc408531024 h 52
1-1مؤلفه های شتاب جاذبه را بصورت زیرمی باشد: PAGEREF _Toc408531025 h 52
1-2مدل باد خورشیدی پارکر به صورت زیر محاسبه می گردد. PAGEREF _Toc408531026 h 53
1-3برای محاسبه پارامتر های میدان مغناطیسی، مؤلفههای برداری میدان X'، Y'و Z'در مختصات ژئودزی به صورت ذیل محاسبه میشوند: PAGEREF _Toc408531027 h 55
1-4پارامترهای ناشی از اتمسفر زمین PAGEREF _Toc408531028 h 57
1-میدان مغناطیسی چیست ؟ PAGEREF _Toc408531029 h 63
2-مبانی فیزیکی پیچه هلمهولتز PAGEREF _Toc408531030 h 64
2-1میدان مغناطیسی حلقه PAGEREF _Toc408531031 h 65
2-2پیچه هلمهولتز و میدان مغناطیسی آن PAGEREF _Toc408531032 h 67
2-3ویژگی و کاربردهای حلقه های هلمهولتز PAGEREF _Toc408531033 h 69
2-4تغییرات میدان تولیدی توسط حلقه های هلمهولتز در فضای بین حلقه ها PAGEREF _Toc408531034 h 70
2-4-1-جابجایی در راستای محور حلقه ها PAGEREF _Toc408531035 h 70
2-4-2-جابجایی عمود بر راستای محور حلقه ها : PAGEREF _Toc408531036 h 78
2-4-2-1-نحوه محاسبه مؤلفه های مغناطیسی در یک نقطه از فضا PAGEREF _Toc408531037 h 78
2-4-2-2-میدان تولیدی توسط دوجفت حلقه PAGEREF _Toc408531038 h 93
2-5القاء و القاء متقابل PAGEREF _Toc408531039 h 94
2-6شار میدان مغناطیسی : PAGEREF _Toc408531040 h 96
2-7اصل القاء PAGEREF _Toc408531041 h 98
2-8نیروی محرکه الکتریکی : PAGEREF _Toc408531042 h 98
2-9قانون القاء فارادی PAGEREF _Toc408531043 h 99
2-10قانون لنز PAGEREF _Toc408531044 h 100
2-11پدیده خود القایی و ضریب خود القایی PAGEREF _Toc408531045 h 100
2-12القاء متقابل PAGEREF _Toc408531046 h 101
2-13فرمول نویمن PAGEREF _Toc408531047 h 103
2-14تاریخچه حلقه های هلمهولتز PAGEREF _Toc408531048 h 105

TOC c "تصویر" تصویر 1-1- شمایی از خطوط میدان مغناطیسی زمین PAGEREF _Toc408488972 h 21
تصویر 2- شمای جریان پلاسما در اطراف زمین PAGEREF _Toc408488973 h 23
تصویر 3- نمای ماهواره اورستد PAGEREF _Toc408488974 h 28
تصویر 4-نمای روبروی ماهواره چمپ PAGEREF _Toc408488975 h 30
تصویر 5- ماهواره SAC-C در مدار PAGEREF _Toc408488976 h 32
تصویر 6-مناطق پایش گر در نقاط مختلف زمین PAGEREF _Toc408488977 h 34
تصویر 7- میدان تولیدی ت.سط سیم حامل جریان PAGEREF _Toc408488978 h 62
تصویر 8- میدان در نقطه ای روی محور تک حلقه PAGEREF _Toc408488979 h 64
تصویر 9- حلقه های هلمهولتز PAGEREF _Toc408488980 h 65

TOC h z c "جدول" جدول 1- معرفی مدل های مختلف ژئومغناطیسی و مشخصات آنها PAGEREF _Toc408489035 h 19جدول 2-دامنه تغییرات اجزاء مغناطیسی و GV در سطح زمین PAGEREF _Toc408489036 h 27جدول 3- حل مثال عددی برای مدل شتاب ناشی از میدان جاذبه زمین PAGEREF _Toc408489037 h 52جدول 4- مدل پارامتر های ناشی از میدان مغناطیسی زمین PAGEREF _Toc408489038 h 56جدول 5- مدل پارامتر های ناشی از اتمسفر زمین PAGEREF _Toc408489039 h 58

مقدمه
ماهواره ها ابزار و تجهیزاتی بودند که انسان با دستیابی به آنها توانست به امکانات و توانایی هایی دست یابد که تا آن زمان فقط آنها را در رویا و خیال می دید . در واقع انسان توانست به چشم ها و بازوهایی دست یابد که به وسیله آنها بتواند در محیطهایی حضور یابد که امکان حضور فیزیکی اش در آنها وجود نداشت . به سرعت این تکنولوژی جدید جای خود را در زندگی بشر پیدا کرد و توانست به عاملی تعیین کننده در امور زندگی بشر از فرهنگی و اقتصادی گرفته تا نظامی و سیاسی ، تبدیل شود .
با آغاز به کار اولین ماهواره مباحث جدیدی نیز مطرح شد که اهمیت و ارزشی کمتر از خود ماهواره نداشت . اکتشاف درباره محیط فضا و یافتن عوامل تأثیر گذار بر سامانه های فضایی ، نحوه تأثیر پذیری سامانه های فضایی از این عوامل مؤثر ، چگونگی مقابله و کنترل این عوامل و در صورت امکان استفاده مفید از آنها ، راهکارهای افزایش طول عمر سامانه های فضایی و بالا بردن قابلیت اطمینان آنها ؛ از مهمترین موضوعاتی بودند که ذهن دانشمندان را به خود مشغول کردند . البته علاوه بر جنبه های علمی نمی توان انکار کرد مسائل مادی و هزینه بسیار بالای ساخت یک سامانه فضایی ( و با توجه به شرایط و نیازهای فعلی کشور ما ماهواره ) از مهمترین انگیزه هایی استکه به این مسائل ارزش می بخشید . در اینجا بود که برای نخستین بار بحث آزمایش و تست پیش از پرتاب ماهواره ها ( با دیدی جامع تر سامانه های فضایی ) و شبیه سازی محیط فضا و عوامل تأثیرگذار آن بر ماهواره مطرح شد .از دید اینجانب عوامل تأثیر گذار فضایی را می توان در دو دسته تقسیم بندی کرد ؛ دسته اول عبارتند از عواملی که اساساً ماهیت مادی دارند و بدنه ماهواره در مقابل تأثیر گذاری آنها مانند سدی عمل می کند . ریز اجرام فضایی و شهابها ، ذرات سنگین و پرانرژی حاصل از تابشهای خورشیدی (بادهای خورشیدی ) ، غلظت محیط و بحث اصطکاک و تولید پسا در ارتفاعات پایین از دسته عواملی هستند که تأثیری مادی و اصطلاحاً مکانیکی بر ماهواره می گذارند .
اما دسته دوم عبارتند از عواملی که ماهیت غیر مادی داشته و بدنه ماهواره بر عمق تأثیر آنها بی تأثیر است . در واقع این عوامل کل ماهواره از بدنه گرفته تا زیرسیستمهای داخلی را یکجا تحت تأثیر قرار می دهند . از مهمترین این عوامل میدان گرانش زمین و دیگر اجرام آسمانی و نیز میدان مغناطیسی زمین ( به دلیل اینکه ماهواره در فضای مغناطیسی زمین قرار دارد ) هستند .
هرچند که میدان مغناطیسی به عنوان یکی از تاثیر گذارترین عوامل خارجی در تعیین طول عمر و قابلیت اطمینان ماهواره ها ( تا حدودی دیگر سامانه های فضایی ) در پاسخگویی به نیازهای مأموریتی بسیار مؤثر است اما اطلاعات ما درباره آن بسیار اندک است . حتی ما درباره اینکه آیا در اطراف کرات آسمانی دیگر در منظومه ما و یا در اطراف کرات منظومه های دیگر میدان مغناطیسی وجود دارد یا نه اطلاعات مستدلی نداریم . ولی از آنجاییکه دانشگاهها و مؤسسات تحقیقاتی در دنیا در حال تدوین نقشه مغناطیسی فضا هستند ، جای امید وجود دارد . این در واقع گام آغازین در راه تحقیقات الکترومغناطیس فضایی است که البته از سالها پیش بخش مطالعاتی آن آغاز شده است .
همانطور که بیان شد میدان مغناطیسی یکی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر ماهواره محسوب می شود که به واسطه ماهیت غیر مادی اش تمام اجزاء ماهواره از بارمحموله گرفته تا زیرسیستمهای مختلف را یکجا تحت تأثیر قرار می دهد ؛ به عنوان نمونه میدان مغناطیسی بر اجزاء مخابراتی ماهواره ( چه به عنوان بارمحموله ماهواره های مخابراتی و چه به عنوان زیرسیستم مخابرات) تأثیر گذار است ؛ همین میدان با تغییر خطوط میدان مغناطیسی در داخل موتورهای حالت گاز و اصطلاحاً الکتریکی یا یونی بر میزان تراست و ضربه ویژه قابل استحصال از آنها تأثیر می گذارد ؛ میدانهای مغناطیسی با توان بالا این پتانسیل را دارند که بر دوربینها و سنسورهایی که به عنوان بارمحموله مورد استفاده قرار می گیرند تأثیر گذارده و راندمان کاری آنها را کاهش دهند . از سوی دیگر این میدان مغناطیسی
است که بر ذرات بار دار پر انرژی اثر می کند و خط سیر آنها را مشخص کرده و به آنها انرژی مضاعف می دهد و با انرژی و تکانه بسیار آنها را بر بدنه ماهواره ، آرایه های خورشیدی و دیشها و آنتنها می کوبد و به شدت موجب افت در کارایی آنها و کاهش طول عمر آنها و به دنبال آن کاهش طول عمر ماهواره می شود . برای مثال برای آرایه های سیلیکونی در مدار LEO افت راندمان سالانه به 3.75% می رسد که 2.50% آن ناشی از برخورد ذرات باردار پر انرژی است]2 [.
از سوی دیگر یکی از با سابقه ترین ابزارهای کنترلی ماهواره ها مگنتورکرها هستند . مگنتورکرها با اندرکنش با میدان مغناطیسی زمین این توانایی را دارند تا ماهواره را در راستای دو محور کنترل کرده و یا پایدار کنند و یا از روی چرخهای مومنتومی بار برداری کنند . دوپل مغناطیسی تولیدی برای مگنتورکرها مهمترین و برای کنترل ماهواره تعیین کننده ترین فاکتور است . تاکنون هیچ راه مستقیمی برای تست بزرگی دوپل تولیدی مگنتورکرها ارائه نشده است ]5 [. در این پایان نامه بعد از تأکید بر تمامی تواناییهای شبیه ساز میدان مغناطیسی ، نگاهی ویژه به اندرکنش بین شبیه ساز و مگنتورکر شده و الگوریتم و روشی برای تعیین دوپل تولیدی مگنتورکر مفروض با استفاده از " شبیه ساز میدان مغناطیسی " ارائه شده است .
آنچه ذکر شد دلایلی است که مقوله بررسی میدان مغناطیسی را به مقوله ای ارزشمند و قابل سرمایه گذاری مالی و زمانی تبدیل می کند . در عین حال به مسئله انجام تست و آزمایش اندرکنشهای اجزاء مختلف ماهواره با میدان مغناطیسی ، ارزش و اهمیتی صد چندان می دهد .
اما بدیهی است که برای تست عملکرد اجزاء تحت تأثیر میدان مغناطیسی ، باید بتوانیم میدانی قابل کنترل و در عین حال قابل پیش بینی بسازیم . بنابر آنچه در فصل اول تحت عنوان " ماهیت و ذات میدان مغناطیسی و روابط حاکم بر آن " مورد بحث و بررسی قرار می گیرد ؛ خواهیم دید که میدان مغناطیسی کمیتی برداری و در عین حال بسیار حساس است که با تغییر مکانی جزئی ، اندازه و راستای آن به شدت تغییر می کند و همین مسئله کار با آن را دشوار و در عین حال ظریف می سازد . در علم فیزیک ( در حال حاضر و در دنیای مواد نرمال ) تنها یک وسیله وجود دارد که این توانایی را دارد که میدانی یکنواخت و قابل پیش بینی در محدوده ای کوچک از فضا را تولید کند که " پیچه های هلمهولتز " خوانده می شود . به بیان دیگر چنین می توان گفت که :
برای تست تأثیرگذاری میدان بر ماهواره در وحله اول باید میدانی قابل کنترل و پیش بینی تولید کرد که با توجه به نیاز ما قابل تغییر باشد .
در وحله دوم برای تولید میدانی که در بالا توصیفات آن ذکر شد نیاز است تا پیچه های هلمهولتز ساخته شود .
در واقع بررسی میدان مغناطیسی زمین ، شبیه سازی آن و بررسی تأثیرات آن بر ماهواره نیازهایی بودند که به عنوان مبنای اصلی بحث این پایان نامه مطرح هستند . عواملی که موجب شدند تا عنوان "طراحی و ساخت شبیه ساز میدان مغناطیسی" برای پایان نامه پیش روی شما انتخاب و تصویب شود .

شاید اگر بگویم دو ترم آغازین در مقطع کارشناسی ارشد سخت ترین دوران تحصیلم بوده است گزاف نگفته باشم اما اکنون با تمام وجود می بینم و احساس می کنم که انتخاب اشتباهی نکرده ام .

خط سیر و روال فصول گزارش پایان نامه
در مورد یک کار عملیاتی المانهای مختلفی وارد بحث می شوند که گاه نیاز به بررسی مطالعاتی و یا نیاز به کار عملیاتی و گاه نیاز به هر دو این موارد دارند . در این گزارش نیز چنین نگاهی حاکم است و سعی شده تا تک تک المانهای مؤثر در انجام پروژه تک تک تفکیک شده و بررسی های تئوریک و کارهای عملیاتی انجام شده بر آن به تفصیل شرح داده شوند و در صورت ضرورت تصاویر ، نقشه ها و جداولی نیز به جهت افزایش توانایی انتقال مطالب به کار گرفته شوند . در نهایت نیز تستها و آزمایشاتی که از دستگاه نهایی گرفته شده است ارائه شده است .
در فصل اول با عنوان " ماهیت میدان مغناطیسی و حلقه های هلمهولتز " به بررسی ذات میدان مغناطیسی ، حلقه های هلمهولتز و روابط حاکم بر آنها خواهیم پرداخت در انتهای این فصل شرحی از سیر تاریخی شبیه سازی میدان ارائه خواهد شد . در فصل دوم با عنوان " نشط میدان مغناطیسی در فضا و مگنتورکر " به بررسی روابط گسترش میدان مغناطیسی در فضا و تأثیرات آن بر محیط مادی و اندرکنش میدان با مگنتورکر به عنوان محیطی مادی خواهیم پرداخت . در نهایت نیز به توصیف الگوی حرکتی مگنتورکر تحت تأثیر میدان خارجی خواهیم پرداخت و سعی می کنیم تا رابطه ای برای توصیف حرکت آن استخراج کنیم . فصل سوم با عنوان " سنسور و مدار راه انداز دو المان دیگر شبیه ساز میدان " فصلی است کم حجم که به بررسی و توصیف دو المان اختیاری و قابل انتخاب برای شبیه ساز می پردازد . فصل چهارم با عنوان " فرایند و نقشه های ساخت شبیه ساز میدان مغناطیسی " قلب پایان نامه است که در آن به بررسی مراحل و نقشه های ساخت شبیه ساز خواهیم پرداخت . فصل پنجم تحت عنوان " نتایج تستهای شبیه ساز میدان مغناطیسی " به توصیف نتایج تستهای گسترده ای که برای کالیبراسیون شبیه ساز انجام شده است ؛ می پردازد . در فصل ششم با عنوان " الگوریتم کاری شبیه ساز میدان مغناطیسی " به توصیف روش و ساختار برنامه ای خواهیم پرداخت که بر مبنای آن و با استفاده از دستگاه شبیه ساز میدان مغناطیسی می توان برای اولین بار ، دوپل مغناطیسی مگنتورکر را به شکل مستقیم استخراج کرد. در انتهای این فصل شرح آزمایشی که مگنتورکر نانوساختار NSFe99.99-1 پشت سر گذاشته است و نتایج حاصل از تست آن با استفاده از سامانه شبیه ساز میدان مغناطیسی (سامانه کوثر100) ارائه شده است.
همانطور که گفتیم در فصل پنج نتایج تست "سامانه شبیه ساز میدان مغناطیسی" ارائه شده است. لازم بود تا صحت این نتایج مورد تأیید قرار گیرد و برای این منظور از نرم افزار شبیه ساز Vizimag استفاده شد. در ضمیمه الف، شبیه ساز مذکور و نتایج حاصل از استفاده آن ارائه شده است.

36474401184275400000328422019050فصل اول
00فصل اول

-79565523495مدلهای رایج شبیه سازی
میدان مغناطیسی زمین
00مدلهای رایج شبیه سازی
میدان مغناطیسی زمین

مقدمهیکی پدیده های بسیار مهم که در این بخش بررسی می شود، میدان مغناطیسی زمین است. منشاء به وجود آمدن میدان مغناطیسی زمین سه عامل مهم است. در حدود 99 درصد این عوامل ناشی از میدان های درونی زمین بوده که به صورت خاص شامل مواد موجود در هسته زمین و همچنین مواد مغناطیسی موجود در قسمت های سخت زمین است. تغییرات میدان مغناطیسی زمین بسیار کند و آهسته بوده و 05/0 در صد در سال است، یعنی در هر 100 سال فقط 5 در صد تغییر می یابد .
هر میدان مغناطیسی دارای دو قطب است که قطب های میدان مغناطیسی زمین در سیبری و جنوب استرالیا قرار دارند.مینیمم اندازه میدان مغناطیسی در اطراف استوا بوده که برابر با تسلا و بیشترین اندازه آن نیز در اطراف قطب ها برابر با تسلا است.
بدین ترتیب مشخص می شود که میدان مغناطیسی زمین دارای دو بیشینه در قطب ها و دو کمینه در استوا است.کمترین مقدار میدان مغناطیسی در ناحیه ای محصور بین آمریکای جنوبی، آفریقای جنوبی و قطب جنوب است. توفان های ژئومغناطیسی نیز سبب تغییری برابر در میدان مغناطیسی زمین می شوند. هنگامی که بادهای خورشیدی به سمت سیاره های منظومه شمسی میوزند، میدان مغناطیسی این سیاره ها در برابر باد های خورشیدی عکس العمل نشان می دهد. خطوط میدان مغناطیسی زمین در اثر بادهای خورشیدی در راستای وزش باد متراکم شده و ناحیه وسیع متراکمی را در مقابل آن ها ایجاد می کند که مگنتوسفیر نامیده می شود. ناحیه مگنتوسفیر به صورت ناحیه ای قطره ای شکل در اطراف زمین ایجاد می شود. آثار ناشی از پدیده مگنتوسفیر نیز 1 در صد علل وجود میدان مغناطیسی زمین را شامل می شود.در بحث میدان مغناطیسی زمین، نیاز به شناختن عامل دیگری به نام یونوسفر داریم که در فصول آتی به معرفی مدل مربوطه خواهیم پرداخت. این ناحیه از اهمیت کاربردی خاصی برخوردار بوده زیرا بر امواج رادیویی تاثیر گذار است.

مروری بر مدلهای ژئومغناطیسیدر سال 1600 گیلبرت، شدت میدان مغناطیسی زمین را کشف نمود و در سال 1634، گلیبراند دریافت که این میدان با زمان تغییر میکند. این پدیده در ابتدا در سامانه های ناوبری دریائی و هوائی به کار گرفته شد. در سال 1830 مشاهدات ژئومغناطیسی به طور پیوسته بازبینی شد که گزارش این بررسی ها هر 5-10 سال انجام گرفت. در سالهای 1590 الی 1990 یک ساختار پیوسته کاربردی از مدل میدان مغناطیسی در قالب 365694 مشاهده تهیه گردید.
در 20 سال اخیر مشاهدات ماهواره ها دقت این مطالعات را بالا برده، به صورتی که یک پوشش جهانی درست و اطلاعات کامل میدانی با دقتی معادل 5 تا 10 نانو تسلا تهیه میکنند.
در جدول1 به نمونه هایی از این مدل ها و دامنه کاربرد آنها اشاره می کنیم:
نام مدل دامنه کاربرد درجه مدل ساختار مدل محدودیت سنجش(Km)
NGDC-720 شدت میدان های مگنتوسفریک و میدان های پوسته و اصلی 16 تا720 هارمونیک های کروی 56 الی2500
IGRF اعماق درونی زمین، پوسته، یونوسفر و مگنتوسفر است 13 هارمونیک های کروی تا 700
EMAG3 نقشه مغناطیسی دیجیتالی جهانی - اطلاعات ماهواره ها و زیردریاییها و نمونه گیری های مغناطیس زمینی ارتفاع 5
EEJM1 محاسبه جریان الکتریکی قوی در طول استوائی و در منطقه E لایه یونوسفر - هارمونیک های کروی -


MF6و
MF5 تعیین مسیر مغناطیسی اقیانوس-تخمین عمر پوسته های اقیانوسی 120 هارمونیک های کروی تا 333
POMME4 شدت میدان های اصلی زمین 720 ترکیبی از مدل های MF5 و NGDC-720 1000
WMM شدت میدان های اصلی زمین 12 هارمونیک های کروی تا 700
جدول SEQ جدول * ARABIC 1- معرفی مدل های مختلف ژئومغناطیسی و مشخصات آنهادر بخش بعد به مدل مغناطیسی جهانی (WMM) می پردازیم:

معرفی مدل مغناطیسی جهانی آمریکایی/انگلیسی برای سال 2005-2010 (WMM)این مدل مشتمل بر یک بررسی کامل از داده های مورد استفاده، تکنیک های مدلسازی به کار رفته و نتایج بدست آمده در تولید مدل مغناطیسی جهانی(WMM) برای سال 2005 است. این مدل که تا سال 2010 معتبر است، برای استفاده در سیستم های جستجوی هوایی و دریایی استفاده می شود. WMM مدلی از میدان مغناطیسی اصلی زمین است یعنی همان قسمت از میدان که در هسته زمین تولید می شود.
مدل مغناطیس جهانی یک محصول از آژانس زمین و فضای ملیNGA ایالات متحده است. WMM توسط مرکز داده های زمین فیزیک ملی NGDC ایالات متحده و سرویس زمین شناسی بریتانیا BGS به کمک اطالاعات و سرمایه گذاری NGA ایالات متحده و آژانس تصویر نگاری جغرافیایی وزارت دفاع DGIA بریتانیا تولید شده است.
مدل مغناطیسی جهانی، مدل استاندارد مورد قبول در سازمان دفاع ایالات متحده، وزارت دفاع بریتانیا، سازمان پیمان آتلانتیک شمالیNATO)) و استاندارد مورد استفاده در سیستم های ناوبری و تعیین وضعیت اداره آبنگاری جهان (WHO) است. این مدل در سیستم های ناوبری عمرانی نیز به صورت گسترده استفاده می شود.
تکنیک مدلسازیمیدان مغناطیسی زمین،B ، یک مقدار برداری است که با توجه به مکانr و زمان t تغییر می کند. آن میدان مغناطیسی زمین که توسط یک سنسور مغناطیسی بر روی زمین و یا بالای سطح زمین اندازه- گیری می شود، در واقعیت یک ترکیب از میدان های مغناطیسی مختلف است که توسط چندین منبع مختلف تولید شده است. این میدان ها بر روی هم می افتند و از طریق فرایند القا با هم اندرکنش دارند. اهم این منابع ژئومغناطیسی عبارتند از:
الف) میدان اصلی(تصویر1-1)، که در لایه بیرونی هسته مذاب و هادی زمین تولید می شود.Bm
ب) میدان پوسته ای ناشی از منتلِ (قشر زیر پوسته و حول هسته زمین) یا بالای زمین.Bc
ج) میدان ترکیبی مزاحم ناشی از جریانهای الکتریکی که در ارتفاع بالای جو و مگنتوسفیر جاری بوده و باعث القای جریانهای الکتریکی در زمین و دریا می شوند.Bd
بدینسان، میدان مغناطیسی مورد بحث به صورت حاصل جمع این میدانها خواهد شد.
(1-1) Br,t=Bmr,t+Bcr,t+Bdr,tBm قسمت دائم میدان است، که 95% از کل قدرت میدان را در سطح زمین به خود اختصاص می دهد. تغییرات مستقل تغیییر آرام در زمان Bm است. میدان ناشی از صخره های کروستال مغناطیسیBc، نسبت به فضا تغییر میکند ولی با توجه به مقیاس زمانی که در اینجا در نظر گرفته می شود، نسبت به زمان ثابت فرض می شود.

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 1-1- شمایی از خطوط میدان مغناطیسی زمینبا توجه به شکل1-1 میدان مغناطیسی اصلی ناشی از جریانهای مذاب در لایه بیرونی هسته.خطوط میدان تقریباً غیر قطبی شده، بالای سطح زمین، در جنوبی ترین قسمت همیوسفر به سمت بیرون و در شمالی ترین قسمت آن به سمت داخل هستند.
Bc از نظر مقدار غالباً خیلی کوچکتر ازBm است. میدان کروستال نسبت به مقیاس های زمانی مورد نظر در این مطالعه، ثابت است. میدان ناشی از جریانهای یونوسفر و مگنتوسفیر و جریانهای القایی منتجه آنها در منتل و کراست زمین،Bd، هم نسبت به مکان و هم نسبت به زمان تغییر می کند. WMM فقط میدان مغناطیسی اصلی زمین را نشان می دهدBm)). برای ایجادکردن یک مدل دقیق از میدان مغناطیسی اصلی، لازم است که اطلاعات کافی با یک پوشش جهانی مناسب و حداقل سطح اغتشاشات در دست داشت. مجموعه اطلاعات ماهواره دنیش اورستد و جرمن چمپاین نیازمندیها را تامین می کند. هر دو ماهواره اطلاعات برداری و اسکالر دارای کیفیت بالایی را در تمام طول ها و عرض های جغرافیایی تامین می کنند. اما این عمل در طول کل دوره های زمانی مورد نیاز برای مدلسازی انجام نمی گیرد. بر این اساس این اطلاعات ماهواره ای با اطلاعات متوسط ساعتی از پایش زمینی که تقریباً در تمام بازه زمانی مورد دلخواه به صورت پیوسته در دسترس است، دائماً افزایش می یابد. هرچند که فضای پوشش ضعیفی بدست دهد. بدینسان اطلاعات بدست آمده از پایش، قیود با ارزشی را برای زمان تغییر میدان مغناطیسی زمین فراهم می کنند. استفاده همزمان از اطلاعات بدست آمده از پایش زمینی و همچنین اطلاعات دریافتی از ماهواره، یک مجموعه اطلاعات دارای کیفیت قابل قبول برای مدلسازی رفتار میدان مغناطیسی اصلی نسبت به زمان و مکان برای ما تامین می کند.
Bc دارای تغییرات فضایی در دامنه چندین متر تا چندین هزار کیلومتر است و نمی توان آن را با مدل های هارمونیک کروی دارای درجه پایین، به طور کامل مدل کرد. بر همین اساس، WMM شامل تاثیر هم مرز کراستنیست جز برای آن قسمت با طول موج بسیار بالا.Bc عموماً در دریا کوچکتر از خشکی است و با افزایش ارتفاع، کاهش می یابد. مغناطیسی شدن صخره در اثرBc، می تواند یا به صورت القایی(بوسیله میدان مغناطیسی اصلی) یا دائمی و یا یک ترکیب از هر دو باشد.
اصل این پدیده این است که جو در نور روز در ارتفاع های 100-130 کیلومتر ، در اثر تشعشع خورشید یونیزه شده و توسط باد و جزر و مد در میدان اصلی زمین به حرکت در می آید و بدینسان شرایط لازم برای فعالیت یک دینام (حرکت یک هادی در یک میدان مغناطیسی) فراهم می شود. دیگر تغییرات روزانه و سالیانه، در اثر چرخش زمین در میدان مگنتوسفر خارجیدر یک مرجع خورشید آهنگ ایجاد می شود. تغییرات بی قاعده ناشی از توفان های مغناطیسی و ریز توفانها است. توفانهای مغناطیسی در حالت کلی دارای سه فاز هستند: فاز اولیه – اغلب همراه با یک شروع ناگهانی و افزایش میدان افقی در عرض های جغرافیایی میانی -یک فاز اصلی و یک فاز احیاء. فاز اصلی حاوی یک تشدید از جریان حلقه(شکل1-2) از صفحه پلاسما است.

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 2- شمای جریان پلاسما در اطراف زمیندر شکل1-2 سیستم جریان مگنتوسفری(قرمز) یک میدان مغناطیسی تقریبا یکنواخت، نزدیک به زمین تولید می کند. جریانهای همخط با میدان (زرد)، جریانهای مگنتوسفری را با جریانهای یونوسفر نزدیک زمین جفت می کنند. [افتر کیولسون و راسل 1995]
در طول فاز احیاء، جریان حلقه به حالت نرمال در مدت چند روز و ریز توفانهای زیر مجاور مرتبط باز می گردد. طوفان مغناطیسی و اثرات ریز توفانها در عرض جغرافیایی بزرگ مغناطیس زمین عموماً شدیدتر هستند. چرا که در آنجا، منطقه یونیزه قسمتهای بالایی جو(یونوسفر)توسط جریانهای هم خط میدان، با مگنتوسفیر جفت شده اند و در نتیجه بشدت از میدان مغناطیسی درون سیاره ای و سیستم های جریان در دنباله مغناطیسی تاثیر می پذیرند. هم تغییرات میدان مزاحم با قاعده و هم بی قاعده، هر دو با فصل و چرخه فعالیت مغناطیسی خورشید مدوله می شوند. میدان مزاحم اولیه اغلب به عنوان میدان خارجی شناخته می شود، چراکه منابع اصلی آن-یونوسفر و مگنتوسفر-خارج از سطح زمین که اندازه گیریهای مغناطیس زمین به صورت سنتی در آن انجام می شود، هستند. با اینحال این جمله می تواند گمراه کننده باشد و در هنگام استفاده از داده های ماهواره ای از آن صرفنظر می کنیم. چرا که یونوسفر پایین تر از ارتفاعی قرار دارد که این اطلاعات می آیند و بر همین اساس به صورت کامل در بطن این سطح پایش قرار گرفته است. برای اطلاعات بیشتر در مورد کراستال و میدانهای مزاحم (و اطلاعات کلی راجع به مغناطیس زمین) مریل و همکاران 1996 و پارکینسون1983 را ببینید.
بردار میدان مغناطیسی زمین B با 7 جزء مشخص می شود. این اجزاء عبارتند از:
– مولفه های قائمX (با شدت شمالی )
Y (با شدت شرقی)
Z (شدت عمودی-مثبت به سمت پایین)
F شدت کل، Hشدت افقی
I شیب مغناطیسی (زاویه میل، زاویه بین صفحه افقی و بردار میدان-مثبت اندازه گیری به سمت پایین)
D انحراف مغناطیسی(زاویه انحراف، زاویه افقی بین شمال حقیقی و بردار میدان- راستای مثبت اندازه گیری به سمت شرق).
GV، تغییرات شبکه
را می توان از روی مولفه های قائم با استفاده از رابطه های 1-16به دست آورد. جدول 2دامنه مقادیر مورد انتظار برای مولفه های مغناطیسی و GV در سطح زمین را نشان می دهد.
WMM برای 2005 تا 2010 یک مدل از میدان اصلی کروی-هارمونیک با درجه و مرتبه 12 برای 2005 را با یک مدل متغیر پیشگوی مستقل کروی-هارمونیک با درجه و مرتبه 8 برای دوره 2005 تا 2010 مقایسه می کند.
مدل برنامه کامپیوتری در نظر گرفته شده، مولفه های X،Y ،Z ،F ،D ، I،H و GV در مختصات زمین شناختیرا محاسبه می کند.
دامنه در سطح زمین
واحد Max Min نام جانشین نام جزء
nT 42،000 17،000- شدت شمالی مولفه شمالی X
nT 18،000 18،000- شدت شرقی مولفه شرقی Y
nT 61،000 67،000- مولفه پایین Z
nT 42،000 0 کل میدان شدت افقی H
nT 67،000 22،000 شیب مغناطیسی شدت کل F
درجه 90 90- تغییرات مغناطیسی زاویه میل I
درجه 180 180- انحراف مغناطیسی D
درجه 180 180- تغییرات مغناطیسی شبکه تغییرات شبکه GV
جدول SEQ جدول * ARABIC 2-دامنه تغییرات اجزاء مغناطیسی و GV در سطح زمیناطلاعات بدست آمده از داده ها و کنترل کیفیتداده های ماهوارهاساسی ترین مشخصه داده های ماهواره پوشش جهانی آنها است که غالباً در یک بازه نسبتاً کوچک زمانی بدست می آید. زاویه اینکلینیشن مدار (زاویه بین صفحه مداری مسیر گردش ماهواره و صفحه استوای زمین) دامنه طول جغرافیایی تحت پوشش را نشان می دهد. یک زاویه 90 درجه، پوشش 100% به دست می دهد. یک زاویه کمی کمتر یا بیشتر از 90 درجه، در مناطق کوچکی حول قطبهای جغرافیایی، فواصلی را ایجاد می کند که هیچ پوشش اطلاعاتی ندارد. مشخصه مهم دیگر داده های ماهواره این است که میدان کراستال به علت فاصله ماهواره از پوسته زمین، به شدت ضعیف شده است.
یک ماهواره با زاویه میل بالا نسبت به زمان وضعی در حالی که زمین زیر آن می چرخد، ثبوت کمتر و یا بیشتری دارد. بدینسان در مدت 24 ساعت، یک تصویر خام از زمین به دست می دهد. در این مدت زمان، ماهواره حدود 15 دور حول مدارش می گردد. با یک فاصله طولی در حدود 24 درجه. یک نقص این مدار خورشید آهنگ، این است که کل پایش در شب در یک عرض جغرافیاییمورد نظر، برای یک دوره زمانی طولانی، تقریباً زمان وضعی مشابهی دارد. در نتیجه، مدلسازی میدان های خارجی که وابسته به زمان وضعی می باشد، از روی یک چنین داده هایی می تواند مشکل باشد. ماهوارۀ مگ ست، که به مدت 7 ماه در زمستان 1979/1980 یک نقشه برداری (مساحی) دقیق بردار مغناطیسی انجام داد، یک مثال از یک مدار کاملاً خورشید آهنگ با نقص و کمبود زمان وضعی مشابه آنچه گفته شد، است. به صورت مشابه، ماهوارهSAC-C بر روی یک مدار ثابت ظهر/نیمروز قرار دارد. در حالیکه اورستد و چمپ به آرامی در زمان وضعی حرکت آرام می شوند.
حرکت آرام زمان وضعی وابسته به زاویه میل مدار است. که معمولاً به صورتی انتخاب می شود که از تضریب فرکانس های سالیانه جلوگیری کند تا قادر به تفکیک اثر هر یک از میدان مغناطیسی خارجی وابسته به سال و وابسته به زمان وضعی باشد. چون ارتباط بین ستاره نگار و مغناطیس سنج برداری درSAC-Cدارای خطاست، فقط داده های اورستد و چمپ برای تولید WMM2005 استفاده شده اند.
در ذیل به معرفی این ماهواره ها و نحوه عملکرد آنها اشاره می کنیم.
Orstedماهواره دانمارکی اورستد ماهواره ای است که برای مدل سازی میدان مغناطیسی زمین اختصاص داده شده است و داده ها را با کیفیت بالا جمع آوری و ارسال می کند و نقصی در عملکرد آن مشاهده نشدهاست.

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 3- نمای ماهواره اورستدمغناطیس سنج هادر ساکت ترین موقعیت، نوک بوم 8 متری، مغناطیس متر اورهویزر(OVM) شدت میدان مغناطیسی را اندازه می گیرد(بدون وابستگی به راستا) و تا نیم تسلا دقت دارد. کاربرد اصلی آن، کالیبراسیون دقیق(مطلق) مقادیر اندازه گیری شده توسط ابزار CSC (سیم پیچ کروی فشرده) است. برای جلوگیری از تداخل جزئی مغناطیس مترها، در فاصله معینی از OVM، بردار میدان مغناطیسی، توسط یک مغناطیس سنج حساس CSC اندازه گیری میشود و شدت و راستا و راستای آن تعیین میگردد. این وسیله تا بازه های زمانی چند روزه تا حدود 5/0 نانو تسلا پایدار است.
ابزار جمع آوری داده ها[data products]ابزار جمع آوری داده ها برای مدلسازی میدان اصلی عبارتند ازMAG-F برای اندازه گیری شدت میدان (مقادیر اسکالر) و MAG-L برای میدان برداری.

CHAMPماهواره کوچک تحقیقاتی چمپ یک ماهواره آلمانی با ماموریت بهبود مدلهای میدان مغناطیسی و جاذبه زمین می باشد. در ابتدا ماموریت برای 5 سال در نظر گرفته شده بود ولی تا سال 2008 تمدید شد. مدار چمپ دوبار برای طولانی تر کردن مدت ماموریت، افزایش داده شده است.
ابزار مغناطیسی چمپ بسیار مشابه با ابزار اورستد است. چمپ همان ابزار مغناطیس سنج برداری و اسکالر را حمل میکند.
مغناطیس سنج هادر فاصله چهار متری از سر بوم، یک مغناطیس سنج اورهیزر با دقت پروتن یکبار در هر ثانیه،کل شدت میدان مغناطیسی را اندازه می گیرد. این وسیله، دارای دقت مطلق 5/0 نانو تسلا است.

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 4-نمای روبروی ماهواره چمپوسایل جمع آوری داده هاوسایل علمی استاندارد چمپ از سطح 0 تا سطح 4 شماره بندی شده اند. بسته به میزان پیش پردازش که توسط آنها بر روی داده های اصلی انجام می شود، تجهیزات علمی از ابزار سطح 2 شروع می شوند که با مدارهای دقیق کالیبره، نشانه گذاری و ترکیب شده اند و به عنوان فایل های روزانه درCDF (فرمت داده های روزانه)ذخیره شده اند. تجهیزات سطح 3 آخرین اطلاعات تجزیه و تحلیل شده، اصلاح شده و کالیبره شده را مقایسه می کند.

SAC-Cفضاپیمای SAC-C آرژانتین، برای مطالعه ساختار و دینامیک جو زمین، یونوسفر و میدان مغناطیسی زمین طراحی شده بود.

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 5- ماهواره SAC-C در مدارمغناطیس سنج برداری و ستاره نگار بسیار با نمونه های به کار رفته در اورستد شبیه هستند. داده های رسیده از این ماهواره خیلی مفید هستند چونSAC-C در یک مدار زمانی موضعی ثابت قرار گرفته است. و تکمیل کننده حرکت آرام مدارهای اورستد وچمپ می باشد. بدلیل عدم وجود کالیبراسیون دقیق، از داده های SAC-C نمی توان برایWMM2005 استفاده کرد.
داده های پایشیکی از مشخصه های اصلی پایش، پوشش زمانی طولانی و پیوسته آن در زمان، در منطقه ای که قرار است WMM استفاده شود، است. این بدین معنی است که پیش بینی میدان مغناطیسی برای سالهای متمادی در آینده چنان که مورد نیاز WMM باشد، مقدور است و اینکه تغییرات با قاعده و بی قاعده در میدان خارجی می تواند دسته بندی و اثر آنها در WMM به حداقل رسانده شود. توزیع فضایی پایش به طور اعم توسط موقعیت مورد نظر و با توجه به تبحر محلی، بودجه، تامین انرژی و وقتهای پراکنده بدست آمده است و در برخی از موقعیت ها، تا حد منطقی نسبت به زمان ثابت است.
تامین تجهیزاتسه نوع تجهیزات در یک پایش وجود دارد. اولین گزینه متغیر سنج ها را مقایسه می کند که اندازه گیری های پیوسته از بردار مغناطیسی میدان زمین انجام می دهد. هم متغیر مترهای دیجیتال و هم آنالوگ، هر دو نیاز به محیط کنترل شده دمایی و سکوهای کاملاً ثابت دارند. ولی می تواند عموماً بدون دخالت دست کار کند. عادی ترین و ساده ترین نوع متغیر مترهای امروزی، مغناطیس متر سه محوره است. دومین گزینه، شامل ابزار دقیق است که می توانند از میدان مغناطیسی زمین بر مبنای واحد های پایه ای فیزیکی دقیق و یا ثابت های فیزیکی عمومی، اندازه گیری نمایند.
ساده ترین نوع ابزار دقیق، شاردروازه های اندازه گیری زاویه است. برای اندازه گیری D و I و مغناطیس مترهای با دقت پروتون برای اندازه گیریF.
در ابزار اول، واحد اندازه گیری زاویه است. برای تعیین این زوایا از سنسور شار ورودی که بر روی تلسکوپ یک زاویه سنج غیر مغناطیسی نصب شده است، استفاده می شود تا زمان عمود شدن آن بر بردار میدان مغناطیسی باشد ردیابی گردد.

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 6-مناطق پایش گر در نقاط مختلف زمینبرای تعیین D,I شمال واقعی با مراجعه به یک علامت ثابت در یک ارتفاع مشخص تعیین می شود. این کار با پایش نجومی انجام می گیرد. اندازه گیری توسط یک شاردروازه زاویه سنج تنها به صورت دستی انجام می گیرد. در حالیکه، یک مغناطیس متر پروتونی می تواند به صورت خودکارکار کند.
سومین گزینه مقادیر اندازه گیری شده نیمه دقیق را مقایسه می کند. این ها ابزار هایی هستند که انحراف از یک میدان که به صورت با قاعده و با استفاده از یک ابزار دقیق تعیین شده اند.
جمع آوری داده ها و کنترل کیفیتBGSو NGDCاطلاعات و داده های پایش را از طریق مشارکت فعالانه خود در سیستم مرکزی دادههای دنیا جمعآوری می کند .
آنها اطلاعات و داده های مناسب برای مدلسازی میدان مغناطیسی را نگه می دارند. با سازمانهایی که داده های پایش مغناطیسی را به کار می برند در تماس اند و با سایر WDC ها همکاری دارند.
هر سال BGS درخواست خود راجع به دریافت آخرین داده ها و سایر اطلاعات وابسته را به همه سازمانهایی که در حوزه پایش دادهها کار میکنند میفرستد. WDC ها در ادینبورگ BGS و بولدرNGDC مقادیر متوسط سالیانه یکسانی را برآورد می کنند.WDC ها در کپنهاگ و بولدر نیز مقادیر متوسط ساعتی یکسانی را بر آورد می کنند. مقادیر متوسط ساعتی که برای WMM استفاده می شوند، از سایت WDC کپنهاگن دریافت می شوند.
BGS نیز فعالانه داده های پایش جهانی را از طریق مشارکت خود در اینترمگنت (بین مغناطیسی) جمع آوری می کند. کار اینتر مگنت ایجاد یک شبکه جهانی از پایش گره های مغناطیسی مرتبط به منظور هماهنگ کردن مشخصات استاندارد مدرن برای تجهیزات اندازه گیری و ثبت و ضبط داده ها است. اینکه بتواند از این طریق تبادل داده ها را تسهیل کرده و تولید ابزار مغناطیس سنج زمین را به زمان واقعی نزدیک کند.
کیفیت داده ای که یک پایشگر تولید می کند، بستگی به مسئولیت پذیری اپراتور دارد. مهمترین جنبه مدلسازی جهانی پایداری خطوط پایه است. یک خط پایه عبارت است از اختلاف بین داده های متغیر متری کالیبره شده، و پایش های دقیق. یک خط پایه با نقاط بسیار، پراکندگی پایین، حرکت آرام و جابجایی کم نشانه ای از یک کیفیت عالی است. نقشه های خطوط پایه برای پایش های اینتر مگنت بر رویCD های سالیانه ای از داده های تعیین شده آورده شده اند. اطمینان از کیفیت و کنترل اندازه ها، به غیر از آنچه که توسط کاربر پایش گری انجام می گیرد، توسط اینتر مگنت از طریق برنامه استانداردسازی پایشگری آن انجام می گیرد. مراکز داده های جهانی، و با شرکت بسیاری از کاربران پایشگر در کارگاه های پایشگری بین المللی مرتبط با مغناطیس زمین آخرین پروسه کنترل کیفیت پایش از اجرای WMM توسط BGS انجام می گیرد. برای متوسط های ساعتی، این عمل شامل رسم کلیه داده ها برای تشخیص خطا های توپوگرافیک و پرش ها و رسم اختلاف بین داده ها و مدل های جهانی اولیه برای تشخیص حرکت های آرام است.
انتخاب داده برای WMM2005WMM میدان اصلی (Bm) و تغییرات آرام آن با زمان را مدل می کند (تغییرات سکیولار برای 2005 تا 2010). با این وجود، میدان مغناطیسی زمین آنچنان که بر روی سطح زمین اندازه گیری می شود و یا در ماهواره ، عرض جغرافیایی یک ترکیب از چندین میدان مغناطیسی است. ریسک بایاس کردن مدل Bm بسیاری از میدانهای تولید شده در خارج از زمین بسیار متغیر است و نسبت به زمان و مدلسازی آنها مشکل است. پروسه انتخاب داده ها از این رو به منظور کمینه کردن سهم این میدان ها و اثرت القا شده آنها در زمین است. سه گزینه استاندارد وجود دارد:
1- اطلاعات فقط در نیمه شب زمین انتخاب شده اند
2- داده فقط در دوره های آرام مغناطیسی انتخاب شده است
3-فقط داده های اسکالر در عرض های جغرافیایی بالا انتخاب شده اند.
اولین استاندارد برای کمینه کردن توزیع سهم میدان مغناطیسی تولید شده در یونوسفر بسیار موثر است. چون هدایت یونوسفر تنها در نیمه روز زمین بالا است. دوره های آرام مغناطیسی شامل آن بازه های زمانی است که میدانهای خارجی به شدت ضعیف هستند و زمانیکه آنها نسبت به زمان تغییرات اضافی ندارند. شناخت دوره های آرام مبتنی بر اندیس های DST واست. (محاسبه از داده های پایشگری) از قدرت و راستای اندازه گیری شده میدان مغناطیسی درون سیاره ای( IMF ) و سرعت بادهای خورشیدی خواهد بود. داده های اسکالر در ارتفاع بالا انتخاب شده است تا اثرات سیستم های جریانی موجود را در این مناطق به کمترین مقدار ممکن برساند؛ این مناطق به نوبه خود باعث تولید نویز بسیار زیادی در داده های برداری می شوند.
اندیسkp صفحه ای بر مبنای اندیس K است. یک اندیس موضعی از دامنه ای سه ساعتی در فعالیت مغناطیسی دو مولفه افقی میدان x,y نسبت به یک منحنی مفروض و روز آرام برای پایش مغناطیس زمین درجه اغتشاشات موضعی با اندازه گیری در بازه های زمانی 3 ساعته برای بسیاری از مولفه های میدان مغناطیسی دچار اغتشاش شده انجام می گیرد. سپس این دامنه، با استفاده از یک محور لگاریتمی شده که متعلق به وضعیت معلوم است، به یک اندیس K موضعی تبدیل می شود. این کار تلاشی برای نرمال کردن فرکانس حدوث اغتشاشات با اندازههای مختلف است. اندیس Kp سه ساعته (میانگین مقدار K از 13 مورد انتخاب شده از میان مشاهدات ایستگاههای لرویک، اسکدالمیور و هارتلند) که در مقیاس سه تایی ارائه شدهاست (28 مقدار).
ذرات بارداری که توسط میدان مغناطیسی زمین در حرکت های آرام مگنتوسفر حول زمین در فاصلهای معادل 3 تا 8 برابر شعاع زمین به دام افتاده اند، یک حلقه جریان الکتریکی در راستای غرب ایجاد می کنند. که میدان آن با میدان مغناطیسی اصلی زمین مخالفت می کند. قدرت این میدان از مرتبه 10 هاnT در دوره های زمانی آرام و چندین صد nT در زمان بادهای مغناطیسی است. جریان وقفه مغناطیسی، دم و حلقه جزئی موجب اغتشاشات اضافی می شوند و باعث عدم تقارن در میدان می شوند که در مدت طوفانهای مغناطیسی افزایش یافته اند. قسمت متقارن این میدان مزاحم مرکب توسط DST بررسی شده است. زمان طوفان مزاحم برای 4 مورد پایش و اندازه گیری در ارتفاع پایین به دست آمده است.
از آنجایی که WMM با اهداف تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرد، باید بتواند به صورت دقیق مقادیر میدان مغناطیسی را برای یک بازه زمانی 5 ساله محاسبه کند. بر این اساس، توانایی در محاسبه تغییرات ارضی، خیلی مهم است و داده های بازه های زمانی طولانی در این مرحله به کار می آید.
انتخاب و پیش پردازش برای مدل ها
مجموعه داده های ماهواره ای اورستد و چمپ نیازمندی های WMM را برطرف می کنند. چمپ پایین تر از دو ماهواره قرار دارد و از اینرو در معرض سطح آلودگی بیشتری است. این آلودگی ناشی از سیگنال میدان پوسته و همچنین سیستم های جریان الکتریکی که بین سطح زمین و مسیر ماهواره در جریان است، می باشد. از سوی دیگر، داده های چمپ که در ارتفاع پایین به دست آمده قید های بهتری را بر روی طول موج های کوچک مدل میدان مغناطیسی داخلی، تامین می کند.
هر دو ماهواره، داده های برداری و اسکالر با کیفیت بسیار بالا در تمام عرض ها و طول های جغرافیایی تأمین می کنند. گپ ها کاملاً در اتصالات بین مجموعه داده های متوسط ساعتی پایش شده تقریباً در کل دوره مورد نظر پیوسته است. هرچندکهپوشش فضایی ضعیفاستشکل1ضمیمه (الف) داده های پایشی از اینرو قید های خوبی را در مدت زمان تغییرات میدان مغناطیسی زمین به دست می دهد. سطح نویز در داده های پایش بیشتر از داده های ماهواره ای است. که علت آن نزدیکی پایشگرها به اجسام هادی در پوستهاست.میدان هایخارجیمتغیر بازمان،جریان هایالکتریکی را به اینهادی ها القا می کند و باعث تولید تزاحم مغناطیسی در پایشگرها می شود.
مقادیر اندازه گیری شده مغناطیسی ماهواره چمپ بدلیل اثر دیا مغناطیسی محیط پلاسمای اطراف، تحت تأثیر قرار می گیرد و باعث کاهش توانایی خواندن میدان مغناطیسی می شود. این اثر در مرتبه یک چندnT بوده و در نزدیکی استوای مغناطیسی در ساعت های پیش از نیمه شب قوی تر است. با استفاده از چگالی الکترون و دماهای خوانده شده توسط پراب(سنجنده) لانگمور چمپ، یک اصلاح دیا مغناطیسی ساده بر روی داده های چمپ اعمال می شود.
انتخاب برای توانایی پیشگویی پیشرو تا 2010پیشگویی تغییرات سکیولار تا 2010 تا حدودی وابسته به مجموعه طولانی از پایش های متوسط سالیانه در X،Y،Z از آنجایی که داده های ماهواره و داده های متوسط ساعتی پایش فقط حدود 5 سال را پوشش می دهند. این شامل انتخاب موضوعی بر مبنای پیوستگی و طول مجموعه های زمانی و توانایی پایش و رسم داده ها برای شناسایی، پرش های تعیین نشده و اولین قسمت های ضبط شده که نویزی بوده اند. هر عدم پیوستگی شناخته شده به عنوان مثال ناشی از تغییر موضع ستون، پایه- های پایش مطلق به کار گرفته شده است. لیست پایشگرهای استفاده شده و پوشش زمانی در جدول 6 ضمیمه (ب) آمده است.
روشهای مدلسازیابتدا یک مدل اصلی بر اساس تمامی دادههای موجود تشکیل داده میشود، تا به منظور سنتز مقادیر میدان مغناطیسی در خلال (1999-2000 الی 2004-2005) مورد استفاده قرار گیرد.
پیشبینی تغییرات ارضیپیشبینی تغییرات آتی میدان مغناطیسی، از روی دادههای میانگین سالیانه مشاهده شده بلندمدت و نیز برونیابی چند جملهای مدل اصلی و بر اساس دادههای ماهوارهای و مقادیر میانگین ساعتی مشاهده شده انجام میگیرد. دادههای میانگین با استفاده از تعیین و اعمال فیلترهای خطی پیشبینی کننده بر سری تفاضلی مرتبه اول پردازش میشوند و حاصل تقریبی از تغییرات ارضی تا سال 2010 (مک میلان و کوئین 2000) قابل استفاده می باشد.
تکنیکهای وزندهی به دادههایکی از عمدهترین مسایل در حین مدلسازی میدان ژئومغناطیسی، برآورد وزنی است که باید به هر یک از دسته دادهها اعمال گردد و در هر دسته از دادهها، وزنی که باید به هر یک از دادهها اعمال گردد. در اصل دادهها را باید با معکوس واریانس خطای اندازهگیری وزن دهی کرد، اما این واریانس نیز به نوبه خود اغلب مجهول است. علاوه بر این، مدل های میدان مغناطیسی، تمامی منابع میدان مغناطیسی اندازهگیری شده را مدل نمیکنند بنابراین وزن دادهها باید تأثیر این سیگنال های مدل نشده را نیز در خود بگنجانند. به منظور حفظ اثرات چگالی در نزدیکی قطبین و افزایش میزان نویز در عرض جغرافیایی بالا، به دادههای حاصل از ماهوارهها در این محدودهها وزن کاهیده اعمال میشود. روند مشابهی در بکارگیری دادههای مشاهداتی مورد استفاده قرار میگیرد که توزیع آنها در اروپای غربی و آمریکای شمالی زیاد است و در نیمکره جنوبی کم است.
لایه یونوسفر در عرض جغرافیایی بالا، همواره در معرض بارش ذرات بارداری است که باعث میشوند رسانایی آن حتی در شرایط تاریکی مطلق بالا باشد. تأثیر میدانهای مغناطیسی مگنتوسفیر در یونوسفر قطبی ظاهر میشود و سیستم های مختلف جریان از آن مشتق میشوند. این سیستم جریانها خیلی متغیر هستند اما حتی در دورههای سکوت مغناطیسی نیز وجود دارند. بنابراین دادههای جمعآوری شده در این نواحی باید به دلیل وجود نویز بالا با وزن کاهیده در سری دخالت داده شوند. به همین منوال، دادههای برداشت شده در طلوع و غروب خورشید از آنهایی که در نیمهشب برداشت میشوند خیلی نویزدارتر هستند؛ علیالخصوص در ارتفاعات بالا این مسئله جدیتر است و وزندهی باید به نحوی صورت گیرد که این نکته را در خود لحاظ کند. چگالی بالای داده بَرداری ماهوارهای در عرض جغرافیایی بالا، و شکافی که در دادههای مربوط به قطبین وجود دارد، از خصوصیات مدار ماهواره ناشی میشود. سایر نامنظمیهای پوشش دادههای فضایی از ارجح بودن انتخاب دادههای مربوط به دوره سکوت ناشی میشود. جهت جبران معضل ناشی از دادههای نامساوی، تعداد دادهها در نواحی مساوی شمرده میشود و دادههای هر یک از نواحی در معکوس تعداد دادههای همان ناحیه ضرب میشود.
قطب مغناطیسی و محل دوقطبی خارج از مرکزقطبهای ژئومغناطیسی، که از آنها تحت عنوان دو قطبی نیز یاد میشود را میتوان از طریق 3 ضریب نخست گاوسی مورد محاسبه قرار داد. با استفاده از ضرایب WMM2005 که در سال 2005 برای قطب مغناطیسی شمالی محاسبه شدهاست، این قطب در طول جغرافیایی 78/71 درجه غربی و عرض جغرافیایی ژئودزی 74/79 درجه شمالی قرار دارد؛ و قطب جنوب ژئومغناطیسی در طول جغرافیایی 22/108 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 79/74 درجه جنوبی قرار دارد.
قطبهای مغناطیسی که با عنوان قطبهای فرورفته نیز شناخته میشوند، از تمامی ضرایب گاوسی و با استفاده از یک روش تکراری محاسبه میشوند. در سال 2005 قطب مغناطیسی شمالی در طول جغرافیایی 23/118درجه غربی و عرض جغرفیایی ژئودزی 21/83 درجه شمالی قرار داشت و قطب جنوب مغناطیسی در طول جغرافیایی 86/137 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 53/64 درجه جنوبی قرار داشت. در عمل، میدان ژئومغناطیسی در این قطبین فرورفته کاملاً قائم است، اما در طول روز مسیر هایی به صورت بیضیگون را طی میکند که از روزی به روز دیگر تغییرات چشمگیری دارد و تقریباً در مرکز موقعیت فرورفتگی قرار دارد.
موقعیت مرکز دوقطبی خارج از مرکز که از آن با عنوان مرکز مغناطیسی نیز یاد میشود، با استفاده از 8 ضریب اول گاوسی محاسبه میشود که در سال 2005 تقریباً بودهاست.
پارامتریسازی مدلمیدان هندسی اندازهگیری شده در سطح زمین یا در مدار ماهواره، حاصلجمع میدانهای حاصل از منابع داخلی یا خارجی کره زمین است. برخلاف منابعش، میدان مغناطیسی داخلی B یک میدان پتانسیل است و بنابراین میتوان آن را به صورت منفی گرادیان یک کمیت اسکالر نوشت. این پتانسیل برحسب ترمهای هارمونیک کروی به صورت ذیل نوشته میشود:
(2-1)
که در آن a (2/6371 کیلومتر) شعاع مرجع میدان مغناطیسی استاندارد زمین است، عرض جغرافیایی، طول جغرافیایی و شعاع در یک دستگاه مختصات مرجع کروی ژئوسنتریک است وضرایب گاوسی وابسته به زمان از درجه n و مرتبه m است که منشاءهای داخلی میدان را توصیف میکند.توابع لژاندر شبه نرمال اشمیت هستند.[ضمیمه الف]
در این توابع تعداد n = 36جمله مورد استفاده قرار داده شده و از باقی جملات صرفنظر شدهاست. فرض آن است که ضرایب داخلی گاوسی[جدول 1 ضمیمه ب] از درجه 1 تا 8 چندجملهای درجه 2 نسبت به زمان هستند،
(3-1)

در سمت چپ معادله 3-2، وتوابع متغیر با زمان هستند ودر سمت راست معادله نماینده ثوابت هستند. زمان بر حسب سال دهدهی داده شده است و t0 تاریخ مرجع مدل است و تقریباً در نقطه میانی گستره زمانی ماهواره و مقادیر میانگین ساعتی مشاهده انتخاب شدهاند. از درجه 9 تا 12 وابستگی ضرایب گاوسی داخلی به زمان، به صورت خطی در نظر گرفته میشود، و در درجات بالاتر نسبت به زمان ثابت فرض میشود. این عدد، آخرین عددی است که در آن میتوان ضرایب را بدون اثر دمپینگ به صورت روباست تعیین کرد.
مدلی که در معادله 2-2 ارائه شده است، صرفاً در مواردی که منشاء داخل کره زمین است کاربرد دارد؛ نظیر میدان پوسته زمین و میدان داخلی اصلی زمین. برای میدانهای خارجی ناشی از جریانات یونوسفر و مگنتوسفیر، یک نمایش هارمونیک کروی نظیر معادله 2-1 مناسب است. با این حال، میدانهای خارجی معمولاً در دستگاه مختصات مرجع متصل به خورشید بیان میشوند. مدل فعلی ما، نوعی مدل پارامتری مگنتوسفیری درجه 2 ثابت است که در دستگاه مختصات مرجع خورشیدی بیان میشود. برای مشاهده کننده مدوری که به زمین متصل شدهاست، این میدان تغییرات منظم روزانه و فصلی دارد.
جابجاییهای جزر و مدی آب دریا از طریق میدان مغناطیسی زمین، میدانها و جریانهای الکتریکی القایی و میدانهای مغناطیسی ثانویپدید میآورد که تا حدود 7 نانو تسلا در سطح اقیانوسو 3 نانو- تسلا در مدار ماهوارهای میرسد. این میدانها به خوبی از دادههای ماهوارهای قابل استخراج و تجزیه و تحلیل هستند و با پیشبینیهای مربوط به جریانهای اقیانوسی جذر و مدی اشتراکاتی دارند (تایلر و دیگران، 2003).
در نهایت وقتی مجموعه دادهها شامل دادههای میانگین مشاهدات ساعتی باشد، جابجایی عددی در هر یک از جایگاههای ناظر نیز باید لحاظ گردد تا اثر میدانهای محلی که اکثراًً در پوسته زمین تولید میشوند و به وسیله مدل قابل توصیف نیستند نیز تفکیک گردد. سپس در جایگاه مشاهده، میدان مغناطیسی B به صورت:
(4-1)
خواهد بود. که بردار جابجایی عددی، که با عنوان انحراف پوستهای نیز خوانده میشود، نسبت به زمان ثابت میماند.
پارامتریسازی فوق برای برازش مجموعه دادههای منتخب از اندازهگیریهای ماهوارهای و مقادیر میانگین ساعتی مشاهده شده مورد استفاده قرار میگیرد.
نوع دیگری از دستگاه محورهای مختصات که در حوزه مدلسازی میدان مغناطیسی بکار میرود، سیستم مختصات ژئومغناطیسی است. لازم به ذکر است در نرم افزار طراحی شده ما، کاربر اطلاعات مربوط به طول و عرض جغرافیایی را وارد میکند و برنامه این اطلاعات را به مختصات ژئو مغناطیسی بر میگرداند. این سیستم مختصات در بدست آوردن WMM2005 برای شناسایی مکان دادهها در یک باند عرض جغرافیایی از استوای ژئومغناطیسی که در آن مقادیر دادههای برداری مورد نیاز هستند بکار میرود و بر مبنای میدان دوقطبی داخلی مرکزی شده قرار دارد و با سه ضریب اول میدان اصلی در یک مدل هارمونیکی کروی جهانی بیان میشود. محور مرجع آن همراستا با محور دوقطبی قرار دارد که از محور گردش زمین حدود 11 درجه انحراف داشته و سطح زمین را در قطبهای ژئومفناطیسی قطع میکند. استوای ژئومغناطیسی، دایره عظیمهای است که نسبت به قطبین ژئومغناطیسی در موقعیت 90 درجه قرار دارد و عرض جغرافیایی ژئومغناطیسی بین صفر درجه در استوای ژئومغناطیسی تا 90 درجه در قطبین ژئومغناطیسی متغیر است.[ضمیمه الف]
ضرایب مدلضرایب مدل، که از آنها با عنوان ضرایب گاوسی نیز یاد میشود، تصویر دقیق و مناسبی از میدان مغناطیسی اصلی زمین ارائه میکند. مقادیر مربوط به آنها در جدول 1 ضمیمه (الف) ارائه شدهاست. این ضرایب برای محاسبه مقادیر المانهای میدان و نرخ سالیانه آنها در نقاط مختلف نزدیک سطح زمین و در هر تاریخی در خلال سالهای 2005 الی 2010 مورد استفاده قرار میگیرند.
9-2 معادلات مربوط به محاسبه عناصر میدان مغناطیسی
روشی گام به گام برای محاسبه عناصر میدانهای مغناطیسی در یک مکان و زمان مشخص ارائه گردیدهاست. که در آن h ارتفاع جغرافیایی، و طول و عرض ژئودزی و t زمان برحسب سنوات دهدهی است.
در نخستین گام، مختصات ژئودزی بیضیگون بوسیله تبدیل زیر به مختصات کروی ژئوسنتریک منتقل میشود:
(5-2)
(6-2)
که در آن A = 6378.137 km محور شبهاصلی (شعاع استوایی) بیضیگون وB = 6356.75231 kmمحور شبه فرعی بیضیگون مرجع WGS84 است.
در قدم بعدی، ضرایب گاوسی درجه n و مرتبه m در زمان مشخصی تعیین میشوند. این کار از طریق تنظیم ضرایبمیدان در زمان 2005 برای تغییرات ارضی خطی انجام میگیرد:
(7-2)

که در آن زمان داده شده بر حسب سال دهدهی است و t0 = 2005زمان مرجع مدل است.
در گام سوم، مؤلفههای برداری میدان X'،Y' و Z' در مختصات ژئودزی به صورت ذیل محاسبه می شوند
(8-1)
(9-1)
(10-1)
در این نقطه، میتوان تغییرات ارضی مؤلفه های میدان را نیز به صورت زیر محاسبه کرد
(11-1)
(12-1)
(13-1)
در گام چهارم، مؤلفههای برداری X'، Y' و Z' به دستگاه مختصات ژئودزی برگردانده میشوند.
(14-1)

که در آن اختلاف میان عرضهای جغرافیایی ژئوسنتریک و ژئودتیک است و در گام 1 محاسبه شده است. به روش مشابه، مشتقات زمانی مؤلفههای برداری با استفاده از رابطه 15-1 محاسبه میشوند.
(15-1)

در گام بعدی، المانهای مغناطیسی H، F، D، Iو تغییرات شبکه GV به طرق زیر از روی مؤلفههای برداری محاسبه میشود
(16-1)

که در آن arctan(a, b)، tan-1(a/b) است. با در نظر داشتن ربع زاویهای، و اجتناب از تقسیم آن بر صفر که منجر به کاهش در بازه 180- درجه تا 180 درجه و افزایش در بازه 90- تا 90 خواهد شد؛ در H = 0 کاهش، تعریف نشده خواهد بود.
تغییرات ارضی این المانها با استفاده از
(17-1)
انجام میگیرد که در آن بر حسب درجه بر سال هستند. در اینجا، عاملاز رادیان به درجه تغییر میکند. این ضریب تبدیل در معادله 16-1 حضور نخواهد داشت، البته با این فرض که تابع arctan برحسب درجه خواهد بود.
بنابراین با توجه به اطلاعات به روز شده ماهواره های چمپ و اورستد و تعیین ضرایب مدل، به مدل- سازی میدان مغناطیسی زمین بپردازیم.

328422078105فصل دوم
00فصل دوم
36474401184275400000
-662305243205 تبدیل معادلات استخراج شده
به
مدل قابل استفاده
00 تبدیل معادلات استخراج شده
به
مدل قابل استفاده

معادلات به کار گرفته شده
در این بخش به معرفی معادلات به کار گرفته شده در الگوریتم ها می پردازیم. لازم به ذکر است که اثبات این معادلات در فصل قبلی آورده شده است.
مؤلفه های شتاب جاذبه را بصورت زیرمی باشد:
(1-2)
که در آنU، تابع پتانسیل جاذبه، ، فاصله از مرکز زمین،، عرض جغرافیایی زمین مرکزی و، طول جغرافیایی بوده و ،و بترتیب مولفه های بردار شتاب جاذبه در راستای ، و هستند .
حل مثال عددی
نام مدل ورودی ها خروجی ها
مدل شتاب ناشی از میدان جاذبه زمین ارتفاعm 1500
عرض جغرافیاییDegree 20 -9.8084
طول جغرافیاییDegree 85
درجه مدل تا 360 20
جدول SEQ جدول * ARABIC 3- حل مثال عددی برای مدل شتاب ناشی از میدان جاذبه زمینمدل باد خورشیدی پارکر به صورت زیر محاسبه می گردد.(2-2)

r فاصله مرکز خورشید تا نقطه مورد نظر وشعاع بحرانی( ) و سرعت صوت() می باشد.( پارامتر گرانشی خورشید و T دمای تاج خورشیدی و )
برای محاسبه دمای الکترون و پروتون در هنگام روز و شب از [ جدول 3 ضمیمه ب] و رابطه زیر استفاده می کنیم:
(3-2)
که در آن دمای لایه i ام و ارتفاع لایه i ام و نرخ نیواری دما (تغییرات دما بر حسب ارتفاع،) در لایه i می باشد.
مطابق جدول [2 ضمیمه ب]، عدد لکه خورشیدی(R) بر اساس F10.7
(4-2)
که در آن F10.7، شار خورشیدی در طول موج 7/10 سانتی متر می باشد.
رابطه باد خورشیدی با فعالیت های ژئومغناطیسی در 1AU
(5-2)
که در آن نمایه ‍ ژئومغناطیسی دامنه روزانه سیاره ای است.
حل مثال عددی:
نام مدل ورودی ها خروجی ها
مدل باد خورشیدی ارتفاعm
(1AU for solar wind)
زمانyear(1996-2017)
ماه(1-12)
روز یا شب 300000 71/310 4/18
1300 4/13
2008 800 5/9
10 36/493 87/106
* 92/449 53/42
53/411 76/6
7/151 3/96 7/68 برای محاسبه پارامتر های میدان مغناطیسی، مؤلفههای برداری میدان X'، Y'و Z'در مختصات ژئودزی به صورت ذیل محاسبه میشوند:(6-2)

مؤلفههای برداری X'، Y' و Z' به دستگاه مختصات ژئودزی برگردانده میشوند
(7-2)

که در آن اختلاف میان عرضهای جغرافیایی ژئوسنتریک و ژئودتیک است.
المانهای مغناطیسی H، F، D،I و تغییرات شبکه GV به طرق زیر از روی مؤلفههای برداری محاسبه میشود:
(8-2)

حل مثال عددی
نام مدل ورودی ها خروجی ها
مدل پارامتر های ناشی از میدان مغناطیسی زمینارتفاعm 2000 31 52/0
زمانyear(2005-2010) 20 7/87 7/47
عرض جغرافیاییDegree 30 7/33594 5/30-
طول جغرافیاییDegree 10 1/306 8/36973-
8/36973 7/33594-
1/33596 1/306
6/49957 جدول SEQ جدول * ARABIC 4- مدل پارامتر های ناشی از میدان مغناطیسی زمینپارامترهای ناشی از اتمسفر زمیندر مدل سازی اتمسفر برای ارتفاع های زیر 86 کیلومتر با استفاده از [جدول 4 ضمیمه ب] داریم:
T0 = 288.16 (k) ,P0 = 1.01325e5 (pa), = 1.225 (kg/m^3)
(9-2)

به ترتیب ارتفاع، فشار، دماوچگالیدرلایه میباشد و n عدد مربوطبه لایه میباشد و λ > 0 (λ، نرخ نیواری دما) به معنای افزایش دما با ارتفاع می باشد.
بدین ترتیب دما و فشار و چگالی بدست آمد. برای محاسبه سرعت صوت از رابطه:
(10-2)
استفاده می کنیم که:
= 1.4 نرخ گرمای ویژه
R = 287(J/kg-K)ثابت هوا
برای ارتفاع های بالاتر از 86 کیلومتر که اتمسفر تحت تاثیر فعالیت های خورشیدی و پارامتر F10.7می باشد از [جدول 5 ضمیمه ب] استفاده می کنیم.
حل مثال عددی
نام مدل ورودی ها خروجی ها
مدل پارامتر های ناشی از اتمسفر زمینارتفاعm 90000 54/193
6/179
5/182
18/0
17/0
18/0

8/278
67/268
85/270
جدول SEQ جدول * ARABIC 5- مدل پارامتر های ناشی از اتمسفر زمین
328422078105فصل سوم
00فصل سوم
36474401184275400000
-662305243205 توصیف نرم افزار شبیه ساز
میدان مغناطیسی
00 توصیف نرم افزار شبیه ساز
میدان مغناطیسی

299466078105فصل چهارم
00فصل چهارم
36474401184275400000
-662305243205 ماهیت میدان مغناطیسی
و
شبیه ساز کوثر100
00 ماهیت میدان مغناطیسی
و
شبیه ساز کوثر100

میدان مغناطیسی چیست ؟میدان عبارتست از فضایی اطراف المانی فرضی چون A که در آن محدوده المان غالب و تعیین کننده شرایط همان المان A است . حال اگر المان A دارای خاصیت مغناطیسی باشد ، میدان اطراف آن میدان مغناطیسی خواهد بود . در این صورت اگر ذره متحرک بار داری با بار q و سرعت V وارد فضای میدان مغناطیسی به بزرگی B شود ، بر آن نیرویی به بزرگی F وارد خواهد شد . در واقع میدان عامل این انحراف از مسیر اولیه ذره است . میزان این انحراف تابع میزان و راستای نیروی F است که از رابطه زیر قابل حصول است .
( 4- 1 ) F=q V×Bدر رابطه بالا F بر حسب نیوتن و q بر حسب کلون و V نیز برحسب متر بر ثانیه است . در این صورت میدان مغناطیسی مولد این نیرو دارای واحد تسلا خواهد بود . واحد میدان مغناطیسی در دستگاه SI تسلا است ( هرتسلا معادل نیوتن-ثانیه بر کولن- متر است ) و هر تسلا عبارتست از بزرگی میدانی که به ذره ای یک کولنی که با سرعت یک متر بر ثانیه عمود بر راستای میدان درحال حرکت است ، نیرویی یک نیوتنی وارد کند .
(1- 2 ) then T=N.sC.mB=FqVاما هر تسلا مقدار بزرگی است برای رفع این مشکل در مصارف آزمایشگاهی واحد دیگری به نام گوس مورد استفاده قرار می گیرد و بین گوس و تسلا رابطه زیر برقرار است .
1 تسلا = 10000 گوس
مبانی فیزیکی پیچه هلمهولتزاساس کارکرد پیچه هلمهولتز ، قانون و رابطه بیو و ساوار است . البته در مراجع اصلی فیزیک این رابطه با دو فرم دیفرانسیلی و غیردیفرانسیلی ذکر شده که در ادامه در قالب روابط 1-4 و 1-5 ارائه شده اند . در واقع این روابط میدان مغناطیسی حاصل از المان مبدل میدان را به صورت جزئی ( دیفرانسیلی ) از میدان مغناطیس نهایی در نظر گرفته و با انتگرال گیری از آن در تمام طول جریان به میدان نهایی می رسد . فرم کلی این روابط به شکل روابط 1-4 و 1-5 است .
(4- 4 )* dBr2=μ04π×IdI×(r2-r1)r2-r13(4- 5 )* Br2=μ04πIdI×(r2-r1)r2-r13
تصویر SEQ تصویر * ARABIC 7- میدان تولیدی ت.سط سیم حامل جریان*پارامتر هایی که به صورت پر رنگ نوشته شده اند ، بردار هستند .
19761203402965تصویر 1-1 ) میدان تولیدی توسط سیم حامل جریان
00تصویر 1-1 ) میدان تولیدی توسط سیم حامل جریان
در رابطه و تصویر فوق جنس متغیر ها به قرار زیراست :
: *I جریان مبدل میدان مغناطیسی بر حسب آمپر (A)
r2 : موقعیت نقطه ای که میدان در آن خواسته شده نسبت به مرجعی مطلوب
r1 : موقعیت المان مبدل میدان نسبت به مرجعی مطلوب
0µ : ضریب گذردهی مغناطیسی خلاء برابر با 4.10-7 (N.s2/C2)
B: میدان مغناطیسی تولیدی
* : باید توجه کرد که شدت جریان کمیتی برداری نیست و در روابطی مانند رابطه های 4-4 و 4-5 که در آنها لازم است I نقش بردار را بازی کند ؛ برداری فرضی در رابطه مورد استفاده قرار می گیرد که دارای بزرگی و جهت شدت جریان و راستای سیم حامل جریان است .
در انتهای این بحث باید این مطلب را ذکر کرد که بر اساس روابط 4-4 و 4-5 شدت میدان مغناطیسی در هر نقطه از فضا اولاً به موقعیت آن نقطه و سپس به شدت جریانی که از مدار می گذرد بستگی دارد . اما باید توجه کرد که در بحت پیچه ها شدت جریان گذرا از پیچه ها بر اثر عواملی چون القاء متقابل پیچه ها و دیگری پدیده خود القایی با جریانی که توسط منبع به پیچه ها اعمال می شود ( و البته در محدوده ای بسیار کوتاه از زمان ) متفاوت است و برای ثبت نتایج در آزمایش حلقه های هلمهولتز یا باید صبر شود تا این محدوده زمانی بگذرد و ثبت نتایج صورت گیرد و یا در صورت انجام آزمایش در این محدوده زمانی باید انواع پدیده های القاء وارد روابط شده و روابط اصلاح شوند ( مطالب مذکور در بخش القاء در انتهای همین فصل به طور کامل مورد بررسی قرار خواهد گرفت ) .
میدان مغناطیسی حلقه
میدان مغناطیسی حاصل از یک حلقه هلمهولتز به شعاع a ، در نقطه ای منطبق بر محور مرکزی آن و در فاصله z از مرکز حلقه ( مانند تصویر شماره 1-2 ) با استفاده از قانون بیو و ساوار با استفاده از روش زیر محاسبه می شود :

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 8- میدان در نقطه ای روی محور تک حلقه (4- 6 ) dI=adθ(-i Sinθ+j Cosθ) (4- 7 ) r2-r1=-ia Cosθ-j aSinθ+kz(4- 8 ) r2-r1=a2+z21/2از قرار دادن روابط فوق در رابطه 4-5 خواهیم داشت :
(4- 9 ) Bz=μ04πI02πi za Cosθ+j zaSinθ+ka2a2+z23/2 dθنتیجه انتگرال دو جمله اول صفر می شود و آنچه باقی می ماند عبارتست از :
(4- 10 )* Bz=μ0I2a2a2+z23/2k* iو j و k ، بردارهای واحد دستگاه دکارتی هستند .
پیچه هلمهولتز و میدان مغناطیسی آنپیچه هلمهولتز از دو پیچه مستدیر با شعاعهای مساوی و محور مشتورک تشکیل شده که جریانی همسو از آنها می گذرد . فاصله میان دو صفحه پیچه طوری انتخاب می شود که مشتق دوم میدان مغناطیسی در نقطه ای واقع بر محور و به فاصله مساوی از پیچه ها صفر شود . تصویر 1-3 چنین دستگاهی را نشان می دهد .

تصویر SEQ تصویر * ARABIC 9- حلقه های هلمهولتزمیدان مغناطیسی در نقطه P عبارتست از :
(4- 11 ) BKz=Nμ0Ia221a2+z23/2 +12b-z2+a23/2عدد N در رابطه بالا مربوط است به حالتی که در آن هر یک از پیچه ها N دور سیم پیچ دارند . مشتق اول Bz نسبت به z عبارتست از :
(4- 12 ) dBdz=Nμ0Ia22-322za2+z25/2 -322(z-2b)2b-z2+a25/2در نقطه z=b مقدار این مشتق صفر است و مشتق دوم تابع میدان نسبت به Z به شکل زیر است
(4-13)
d2Bdz2=-3Nμ0Ia221a2+z252-522z2a2+z272+12b-z2+a252-522z-2b22b-z2+a272 و در نقطه z=b مقدار آن برابر است با :
(4- 14 ) d2Bdz2z=b=-3Nμ0Ia22b2+a2-5b2+b2+a2-5b2b2+a27/2که به ازاء a2-4b2=0 صفر می شود . پس انتخاب مناسب برای b عبارتست از :
2b=aیعنی فاصله بین دو پیچه باید برابر با شعاع پیچه ها باشد . با این شرط و با استفاده از رابطه 4-11 بزرگی میدان در نقطه وسط حلقه ها برابر است با :
(4- 15 ) B(T)=Nμ0Ia853/2 =8.992×10-7NIaدر رابطه بالا شدت جریان بر حسب آمپر و شعاع حلقه بر حسب متر وارد معادله شده تعداد دور سیم نیز بدون بعد است . در نهایت میدان مغناطیسی تولیدی در مرکز فاصله بین دو پیچه بر حسب تسلا خواهد بود .
برای سهولت می توان رابطه 4-15 را به شکل زیر بازنویسی کرد :
(4- 16 ) B(G)=32πN532a*I10در رابطه 4-16 بزرگی میدان مغناطیسی بر حسب گاوس ، شعاع بر حسب سانتیمتر و شدت جریان نیز بر حسب آمپر هستند .
ویژگی و کاربردهای حلقه های هلمهولتزبنابر آنچه گفتیم میدان مغناطیسی به واسطه ذاتی که دارد چه از نظر بزرگی و چه راستا به شدت تابع موقعیت و فاصله نسبت به مولد میدان مغناطیسی است . ویژگی و معجزه حلقه های هلمهولتز تولید میدانی یکنواخت ( چه جهت و چه اندازه ) و درعین حال قابل پیش بینی در محدوده ای از فضاست . همین توانایی حلقه ها ، این حلقه ها را به سامانه های پرکاربرد در زمینه انجام تست و کالیبراسیون محصولات دیگر مرتبط با میدان مغناطیسی تبدیل کرده است . از آنجا که میدانهای الکترومغناطیس در امروزه بسیار پر کاربرد هستند ، حلقه های هلمهولتز اهمیتی صدچندان پیدا می کند .
حلقه های هلمهولتز در تست ابزارهای سنجش بزرگی میدان های الکترومغناطیس مانند اسیلوسکوپها ، تست رادارها و سونارها ، تعیین میزان پاسخگویی سطوح در مقابل میدانهای خارجی ، تعیین ضرایب گذردهی و پذیرفتاری مغناطیسی سطوح با جنس مختلف ( مخصوصاً مواد نانو و نوترکیب ) و ... کاربرد دارد . در عرصه هوافضا نیز هر جا میدان مغناطیسی مطرح است ( در مقدمه از اهمیت میدان مغناطیسی صحبت کرده ایم ) می توان از شبیه ساز میدان مغناطیسی نیز استفاده کرد . تست و تعیین دوپل مغناطیسی مگنتورکرها ، تست و تعیین میزان حساسیت سنسورها و آنتنها نسبت به امواج الکترومغناطیس و میدانهای مغناطیسی ، سمت و سو دادن و هدایت پرتوهای ذرات باردار و سنگین در دستگاههای شبیه ساز محیط تابشی فضا ؛ کاربردهای شبیه ساز میدان مغناطیسی یا حلقه های هلمهولتز است .
تغییرات میدان تولیدی توسط حلقه های هلمهولتز در فضای بین حلقه ها
پیچه های هلمهولتز نقش مهمی در تحقیق علمی دارند و غالباً برای تولید یک میدان مغناطیسی نسبتاً یکنواخت در ناحیه کوچکی از فضا به کار می روند . اما نکته دیگری نیز مطرح است و آن اینکه در چه محدوده ای از فضا می توان میدان را با تقریب خوبی یکنواخت انگاشت یا در دستگاه مختصات دکارتی و در راستای سه بعد از نقطه مرکزی تا چه فاصله ای می توان جابجا شد در عین اینکه میدان مغناطیسی تولیدی با تقریب خوبی ثابت بماند . برای بحث و بررسی این مطلب دو حالات زیر مورد برررسی قرار گرفته اند .
جابجایی در راستای محور حلقه ها
بحث تحلیل نحوه تغییرات مؤلفه های میدان عمود بر محورهای مختصات و نیز در راستای محورهای مختصات از این رو مطرح است که ، جسمی که به عنوان مورد آزمایش در داخل پیچه ها قرار می گیرد دارای ابعاد بوده و در واقع دارای طولی است که در راستای محور مختصاتی و سطحی است که عمود بر محور گسترده شده اند . در این قسمت بحث مربوط به تغییرات مؤلفه های میدان در راستای محورهای مختصات و در بخش آتی بحث مربوط به بررسی تغییرات مؤلفه ها در راستای عمود بر محورها به طور کامل مورد بررسی قرار خواهد گرفت .
به منظور بررسی این موضوع کافیست بسط تیلور میدان حول نقطه مرکزی دو پیچه را تا جمله مرتبه چهارم بنویسیم
(4- 17 ) Bz=Ba2+z-a2∂B∂za2+12z-a22∂2B∂z2a2+…در رابطه بالا Z همان فاصله از یکی از حلقه هاست مانند آن فاصله ای که در تصویر 1-3 نشان داده شده است . چون سه مشتق اول تابع در مرکز دو حلقه صفر است . با محاسبه مشتق چهارم تابع چنین می توان نوشت :
(4- 18 ) Bz=Ba2+124z-a24∂4B∂z4a2+…(4- 19 ) Bz≈Ba21-144125z-a2a4حال برای نقطه ای به فاصله از مرکز دو حلقه رابطه 1-18 و 19 چنین قابل نوشتن است :
(4- 20 )Ba2+ε≈Ba21-144125a2+ε-a2a4(4- 21 ) Ba2+ε-Ba2=-Ba2.144125εa4رابطه 4-20 همان رابطه 4-19 است که در آنa/2 + جایگزین Z شده است در این صورت با تغییر ، بزرگی میدان مغناطیسی در فاصله از مرکز حلقه محاسبه می شود . اما رابطه 4-21 نیز بیانگر اختلاف بزرگی میدان در نقطهa/2 + با نقطه مرکزی حلقه است که این اختلاف تابع بزرگی میدان در مرکز پیچه هاست .
حال اگر به اختلاف میدان در نقاطa/2 + و a/2مقدار دهیم ، می توانیم ماکسیمم فاصله ای را که در آن اختلاف به آن مقدار مفروض می رسد را بدست آوریم :
→110= 144125εa4Ba2+ε-Ba2=110Ba2⇒ε=0.543a→1100= 144125εa4Ba2+ε-Ba2=1100Ba2⇒ε=0.305a→11000= 144125εa4Ba2+ε-Ba2=11000Ba2⇒ε=0.172aنمودار تصویر 10 نشان دهنده تغییرات بزرگی میدان در نقطه مرکزی فاصله بین حلقه ها با فاصله گرفتن از نقطه مرکزی فاصله ، واقع بر خط واصل مرکز دو حلقه است .
برای رسم نمودار 10 فرضیات زیر در نظر گرفته شده است ( فرضیات مربوط به نمونه مورد آزمایش یا همان مدل 6402 شرکت ETS.LINDGREN است ) .
a=30.5 cm
N=36
I=20 A
then B(a/2) = 2.122*10-3 T = 21.22 G
( 1-22 ) Bz≈2.122*10-31-144125z-15.2530.54 z∈0,30.5
تصویر SEQ تصویر * ARABIC 10-نمودار تغییرات شدت میدان تولیدی منطبق بر محور حلقه های هلمهولتز

–381

شکل ‏23: سنتز پیریمیدینها با استفاده از 2-دی متیل آمینو 3-اکسو بوتانوات PAGEREF _Toc404963554 h 19
شکل ‏24: سنتز مشتقات 4-کلروپیریمیدین PAGEREF _Toc404963556 h 20
شکل ‏25: سنتز مشتقات 5 -آلکیل پیریمیدین PAGEREF _Toc404963557 h 21
شکل ‏26: سنتز پیرول]2،1-[cپیریمیدین ها PAGEREF _Toc404963558 h 21
شکل 2 -7: سنتز مشتقات پیریمیدینی با کاتالیزور پالادیم PAGEREF _Toc404963559 h 22
شکل ‏28: سنتز پیریمیدینهااز طریق واکنش بسته شدن حلقه/ آزا-ویتیگ PAGEREF _Toc404963560 h 22
شکل ‏29: سنتز پیریمیدین N-اکسیدها از مسیر افزایش هسته دوستی و واکنش آب زدایی PAGEREF _Toc404963561 h 23
شکل ‏210: سنتز مشتقات پیریمیدینی با شروع از دی اتیل مالونات24
شکل ‏211: سنتز پیریمیدینهای حاوی گروههای عاملی زیاد از طریق واکنش های سه جزئی24
شکل ‏212: مشتق دوحلقه ای پیریمیدین PAGEREF _Toc404963564 h 25
شکل ‏213: نمای کلی سنتز مشتقات پیریمیدین و ایمیدازول توسط بیضائی و همکاران25
شکل ‏214: سنتز پیریمیدین با استفاده از کاتالیزور نانو PAGEREF _Toc404963566 h 26
شکل ‏215: سنتز مشتقات 1-استیل با استفاده از استیک انیدرید PAGEREF _Toc404963567 h 27
شکل16 ‏2: واکنش نیترو دارشدن مشتقات پیریمیدین27
شکل ‏217: واکنش برم دارشدن اوراسیل در محیط آبی PAGEREF _Toc404963569 h 28
شکل ‏218: واکنش جانشینی آلکوکسید28
شکل ‏219: جانشینی گروه آلکوکسی به جای متیل سولفونیل PAGEREF _Toc404963571 h 29
شکل ‏220: سنتز سیتوزین PAGEREF _Toc404963572 h 29
شکل ‏221: سنتز 2-آلکیل آمینو پیریمیدین PAGEREF _Toc404963573 h 30
شکل ‏222: واکنش فرمیل دار شدن30
شکل2-23: حمله هسته دوستی به کربن موقعیت 2 پیریمیدینها 31
شکل ‏224: سنتز پیریدینو]2،3-d [پیریمیدین ها32
شکل ‏225: سنتز پیریدینو]2،3-d [پیریمیدینها33
شکل ‏226: سنتز 1H-کرمنو]2،3-d [ پیریمیدین-5-کربوکسامید33
شکل ‏227: واکنش بین پیریمیدینها و تیوفنها34
شکل ‏228: واکنشهای پیرازولو] 3،4- [dپیریمیدینها PAGEREF _Toc404963579 h 35
شکل ‏229: سنتز 4،2-بیس(فنوکسی)-6-(فنیل تیو)پیریمیدین ها از باربیتوریک اسید36
شکل ‏230: واکنش 6،4-دی کلرو-5-آمینوپیریمیدینها با ایزو تیوسیاناتها PAGEREF _Toc404963581 h 37
شکل ‏31: سنتز مشتقات 3،1--دی فنیل -2-پروپنون PAGEREF _Toc404963582 h 43
شکل ‏32: سنتز6،4،2-تری فنیل پیریمیدین45
شکل ‏33: سنتز 2-آمینو-6،4-دی فنیل پیریمیدین45
شکل ‏41: طیف سنجی مادون قرمز روی کاتالیزور -MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین PAGEREF _Toc404963585 h 50
شکل ‏42 : تصویر میکروسکوپ روبشی الکترونی کاتالیزور -MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین PAGEREF _Toc404963586 h 51
شکل ‏43ساختار هگزاگونالی α-Fe2O3-MCM-41 در تصویر TEM PAGEREF _Toc404963587 h 52
شکل ‏44: نمودار (a) آنالیزتخلخل سنجی و (b) α-Fe2O3-MCM-41 BJH PAGEREF _Toc404963588 h 53
شکل ‏45: نمودار (a) آنالیزتخلخل سنجی و (b) MCM-41 - α-Fe2O3 پی پیرازین PAGEREF _Toc404963589 h 54
شکل ‏46: نمودار پراش پرتو ایکس کاتالیزور - MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین55
شکل ‏47: واکنش الگو PAGEREF _Toc404963592 h 56
شکل ‏48: بازیافت کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین63

TOC t "تیتر1,1,Caption,1"
جدول 4-1: داده های حاصل از تجزیه و تحلیل تخلخل سنجی PAGEREF _Toc404964597 h 54
جدول 4-2: بررسی اثر دما روی سنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین با استفاده از نانوکاتالیزور MCM-41-پی پیرازین PAGEREF _Toc404964601 h 57
جدول ‏43: بررسی اثر مقدار نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین در سنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین PAGEREF _Toc404964602 h 58
جدول ‏44: بررسی اثر میزان گوانیدینیوم کربنات در سنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین با استفاده از نانوکاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین PAGEREF _Toc404964603 h 59
جدول ‏45: بررسی واکنش در حضور کاتالیزورنانو MCM-41-پی پیرازین درسنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین PAGEREF _Toc404964604 h 60
جدول ‏46: مشتقات 2-آمینو-6،4-دی آریل پیریمیدین بدست آمده تحت شرایط بدون حلال با نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در دمای 80 درجه سانتیگراد PAGEREF _Toc404964606 h 61
جدول ‏47: سنتز مشتقات 2-فنیل-6،4-دی آریل پیریمیدین تحت شرایط بدون حلال با نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در دمای 80 درجه سانتیگراد62

TOC p " " h z t "تیتر1,1,Caption,1"

78549510858500
کلیاتساختار پیریمیدین2238375214884000پیریمیدین (شکل 1-1) به ترکیب شیمیایی گفته می ‌شود که ساختاری حلقوی شبیه به حلقه بنزن یا پیریدین دارد که متشکل از دو اتم نیتروژن در موقعیت‌های ۱ و ۳ حلقه شش ‌ضلعی خود است. پیریمیدین‌ها یکی از سه فرم ایزومری دیازین هستند. نام آیوپاک آن پیریمیدین است و همچنین با نامهای 3،1-دیآزین و m-دی آزین نیز شناخته میشود. پیریمیدین دارای فرمول مولکولی 2N4H4C و جرم مولکولی g/mol088/80 و چگالی g/cm3 016/1 میباشد. این ترکیب بصورت جامد سفید رنگ وجود دارد (Katritzky et al., 1984).
28147621185490شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: ساختار پیریمیدین00شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: ساختار پیریمیدین
پیریمیدین‌ها به همراه پورین‌ها سازندهی بازهای آلی هستند که در ساختار DNA به صورت نوکلئوتید شرکت دارند. سه باز آلی سیتوزین، تیمین و اوراسیل که در ساختار DNA و RNA پیدا می‌شوند، از مشتقات پیریمیدینی هستند. سیتوزین و تیمین در ساختار DNA از طریق پیوندهای هیدروژنی به پورین متناظر خود متصل می‌شوند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Joshi</Author><Year>2012</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Joshi</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2012)</style></DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">4</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Joshi, Priyanka</author><author>Kothari, Ankur</author><author>Bahrani, Pankaj</author><author>Agrwal, Shikha</author><author>Manocha, Nimita</author></authors></contributors><titles><title>QSAR Study of 2-pyridyl pyrimidine derivatives using several physicochemical descriptors to design antileishmanial agents</title><secondary-title>Journal of Pharmacy Research</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Pharmacy Research</full-title></periodical><volume>5</volume><number>4</number><dates><year>2012</year></dates><isbn>0974-6943</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Joshi et al., 2012).
آمینو پیریمیدین‌ها با ساختار ایمینو وجود ندارند اما به صورت حلقه‌های آروماتیک پیریمیدین آمین‌ها موجود هستند. بازهای هسته‌ای اوراسیل (H=1R) و تیمین (Me=1R) به صورت توتومر دی‌اکسو موجود هستند و سیتوزین به صورت 4-آمینو پیریمیدین- 2(H1)-اون موجود است.
7449732111597شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 2: ساختار سه باز آلی سیتوزین، تیمین و اوراسیل0شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 2: ساختار سه باز آلی سیتوزین، تیمین و اوراسیل

نقطه ذوب، جوش و حلالیت پیریمیدینپیریمیدین یک ترکیب آلی با نقطه ذوب ˚C 22-20 و نقطه جوش ˚C124-123 میباشد ترکیبی قطبی محسوب میشود و محلول در آب و اتانول است .(Sasaki et al., 1975)
ویژگی آروماتیکی پیریمیدینپیریمیدین یک ترکیب مسطح می باشد که از قاعده هوکل تبعیت می کند یعنی تعداد الکترون‌های پای آن زوج می باشد و به همین جهت آروماتیک است ((Kubota et al., 2013.
خواص شیمیایی و آمفوتری پیریمیدینهتروسیکلهای شش عضوی دارای نیتروژن در حلقه، جزء سیستمهای دارای فقر الکترونی π محسوب میشوند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Albert</Author><Year>1968</Year><RecNum>11</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Albert, 1968)</style></DisplayText><record><rec-number>11</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">11</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Albert, Adrien</author></authors></contributors><titles><title>Selective toxicity and related topics</title></titles><dates><year>1968</year></dates><publisher>Methuen London</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Albert, 1968). وجود گروههای الکترونگاتیو یا نیتروژن اضافی این کمبود را تشدید میکند. پیریمیدین نسبت به پیریدین دارای چگالی ابر الکترونی کمتری میباشد. بنابراین جایگزینی الکترون دوستی در آن مشکل ولی جایگزینی هسته دوستی به راحتی انجام میشود.
در دسترس بودن جفت الکترون تنها در مقایسه با پیریدین کمتر است. در پیریمیدین نسبت به پیریدین، N-آلکیل دارشدن و N-اکسیدشدن مشکلتر میباشد. مقدار pKa برای پیریمیدین پروتوندار شده 23/1 برابر پیریدین پروتوندار نشده است. موقعیتهای 2،4 و 6 در حلقه پیریمیدین مانند پیریدین و نیترو- و دی نیترو بنزن دچار کمبود الکترون هستند. در کربن شماره 5 مربوط به پیریمیدین چون کمبود الکترون بیشتر میباشد بنابراین جانشینی الکترون دوستی مانند نیترو دارشدن و هالوژندار شدن در این موقعیت نسبتاً آسان است ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Taylor</Author><Year>1997</Year><RecNum>15</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Taylor</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 1997)</style></DisplayText><record><rec-number>15</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">15</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Taylor, Edward C</author><author>Zhou, Ping</author><author>Tice, Colin M</author></authors></contributors><titles><title>6-Trifluoromethanesulfonyloxy-4 (3H)-pyrimidinones as versatile intermediates for the synthesis of 6-functionalized 4 (3H)-pyrimidinones</title><secondary-title>Tetrahedron letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron letters</full-title></periodical><pages>4343-4346</pages><volume>38</volume><number>25</number><dates><year>1997</year></dates><isbn>0040-4039</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Taylor et al., 1997).
پیریمیدینها حتی در شهاب سنگها هم یافت میشوند، اما دانشمندان هنوز هم منشاء آن را نمیدانند. پیریمیدین در معرض نور UV به اوراسیل تجزیه شیمیایی میشود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nuevo</Author><Year>2009</Year><RecNum>16</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Nuevo</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2009)</style></DisplayText><record><rec-number>16</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">16</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nuevo, Michel</author><author>Milam, Stefanie N</author><author>Sandford, Scott A</author><author>Elsila, Jamie E</author><author>Dworkin, Jason P</author></authors></contributors><titles><title>Formation of uracil from the ultraviolet photo-ir--iation of pyrimidine in pure H2O ices</title><secondary-title>Astrobiology</secondary-title></titles><periodical><full-title>Astrobiology</full-title></periodical><pages>683-695</pages><volume>9</volume><number>7</number><dates><year>2009</year></dates><isbn>1531-1074</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Nuevo et al., 2009). پیریمیدین دارای pKa 10/1 میباشد. همچنین دارای خصلت آمفوتری است یعنی هم به عنوان یک اسید و هم به عنوان یک باز عمل میکند (Valentin et al., 2006 )خواص فیزیکی پیریمیدین هافقر الکترونی در حلقه پیریمیدین به جهت حضور دو عنصر الکترون کشنده نیتروژن قابل مقایسه با 3،1-دی‌نیترو بنزن است. این نیتروژن‌ها سبب کاهش دانسیته الکترونی بیشتر روی C2 ، C4 و C6 می‌گردند در نتیجه این کربن‌های پیریمیدین می‌توانند تحت حمله هسته دوست قرار گیرند در حالیکه واکنش‌های الکترون دوستی می‌تواند روی C5 یا اتم‌های نیتروژن انجام گیرد. حمله الکترون دوستی روی پیریمیدین می‌تواند تحت شرایط معمول انجام گیرد اگر حداقل یک گروه الکترون‌دهنده روی حلقه پیریمیدین موجود باشد. در این حالت، هالوژن دارشدن، نیترو دارشدن، نیتروز دارشدن، جفت‌شدن دی‌آزو، سولفون دارشدن و فرمیل دار شدن و واکنش‌هایی از این دسته در موقعیت 5 حلقه پیریمیدین انجام‌پذیر است.
از نظر میزان پایداری، پیریمیدین‌ها در مقابل حرارت بسیار پایدارند که مربوط به ساختار آروماتیکی و ساختارهای آمید مانند آنهاست. در مورد خاصیت بازی پیریمیدین می توان گفت، پیریمیدین باز ضعیفی است که گروههای الکترون‌دهنده خاصیت بازی آن را افزایش می‌دهند.
طیف‌های UV پیریمیدین‌ها به ساختار توتومری حلقه و استخلافات روی حلقه بسیار وابسته است، پیریمیدین‌های بدون استخلاف بوسیله دو پیک در 243 و 298 نانومتر که در سیکلوهگزان اندازه‌گیری شده‌اند، شناخته می‌شوند.
مهمترین روش برای تعیین ساختار پیریمیدین‌ها، طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) است. در طیف NMR H1 پیریمیدین‌ها جابجائی شیمیائی هیدروژن‌های حلقه در محدوده ناحیه ساختار آروماتیک است و در طیف NMR 13C پیریمیدین هم کربن‌های حلقه پیریمیدین در ناحیه ساختار آروماتیک پدیدار می‌گردند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Cesar</Author><Year>2005</Year><RecNum>2343</RecNum><DisplayText>(Cesar, 2005)</DisplayText><record><rec-number>2343</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="50wxdpzd9vd5r7e9t5b595djrfpttrxw9avp">2343</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Cesar, Jozko</author></authors></contributors><titles><title>Solid-Phase Synthesis of Structurally Diverse 2-Alkyl-and 2-Aryl-Pyrimidines from Support-Bound Amidines</title><secondary-title>Journal of combinatorial chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of combinatorial chemistry</full-title></periodical><pages>517-519</pages><volume>7</volume><number>4</number><dates><year>2005</year></dates><isbn>1520-4766</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>( Cesar, J. 2005)
خواص زیستی مشتقات پیریمیدینمشتقات پیریمیدین دارای گستره وسیعی از کاربردهای داروئی هستند. مشتقات پیریمیدین در ترکیب تعدادی از داروهای مفید وجود دارند .(Patel et al. 2003) گزارشهایی از مشتقات پیریمیدین به عنوان مواد ضد باکتری ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Deshmukh</Author><Year>2009</Year><RecNum>88</RecNum><DisplayText>(Deshmukh et al., 2009)</DisplayText><record><rec-number>88</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">88</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Deshmukh, MB</author><author>Salunkhe, SM</author><author>Patil, DR</author><author>Anbhule, PV</author></authors></contributors><titles><title>A novel and efficient one step synthesis of 2-amino-5-cyano-6-hydroxy-4-aryl pyrimidines and their anti-bacterial activity</title><secondary-title>European journal of medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>European journal of medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>2651-2654</pages><volume>44</volume><number>6</number><dates><year>2009</year></dates><isbn>0223-5234</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Deshmukh et al., 2009) ضددرد، ضدویروس، ضد التهاب ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Amr</Author><Year>2007</Year><RecNum>83</RecNum><DisplayText>(Amr et al., 2007)</DisplayText><record><rec-number>83</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">83</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Amr, Abd El-Galil E</author><author>Sabry, Nermien M</author><author>Abdulla, Mohamed M</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis, reactions, and anti-inflammatory activity of heterocyclic sys--s fused to a thiophene moiety using citrazinic acid as synthon</title><secondary-title>Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly</secondary-title></titles><periodical><full-title>Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly</full-title></periodical><pages>699-707</pages><volume>138</volume><number>7</number><dates><year>2007</year></dates><isbn>0026-9247</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Amr et al., 2007) ضد HIV ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Fujiwara</Author><Year>2008</Year><RecNum>89</RecNum><DisplayText>(Fujiwara et al., 2008)</DisplayText><record><rec-number>89</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">89</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Fujiwara, Norio</author><author>Nakajima, Takashi</author><author>Ueda, Yutaka</author><author>Fujita, Hitoshi</author><author>Kawakami, Hajime</author></authors></contributors><titles><title>Novel piperidinylpyrimidine derivatives as inhibitors of HIV-1 LTR activation</title><secondary-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>9804-9816</pages><volume>16</volume><number>22</number><dates><year>2008</year></dates><isbn>0968-0896</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Fujiwara et al., 2008)، ضدسل ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Ballell</Author><Year>2007</Year><RecNum>85</RecNum><DisplayText>(Ballell et al., 2007)</DisplayText><record><rec-number>85</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">85</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Ballell, Lluis</author><author>Field, Robert A</author><author>Chung, Gavin AC</author><author>Young, Robert J</author></authors></contributors><titles><title>New thiopyrazolo [3, 4-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidine derivatives as anti-mycobacterial agents</title><secondary-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic &amp; Medicinal Chemistry Letters</full-title></periodical><pages>1736-1740</pages><volume>17</volume><number>6</number><dates><year>2007</year></dates><isbn>0960-894X</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Ballell et al., 2007)، ضد سرطان ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Wagner</Author><Year>2008</Year><RecNum>98</RecNum><DisplayText>(Wagner et al., 2008)</DisplayText><record><rec-number>98</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">98</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Wagner, Edwin</author><author>Al-Kadasi, Kamal</author><author>Zimecki, Michał</author><author>Sawka-Dobrowolska, Wanda</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis and pharmacological screening of derivatives of isoxazolo [4, 5-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidine</title><secondary-title>European journal of medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>European journal of medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>2498-2504</pages><volume>43</volume><number>11</number><dates><year>2008</year></dates><isbn>0223-5234</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Wagner et al., 2008)، ضد پارکینسون ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Azam</Author><Year>2009</Year><RecNum>84</RecNum><DisplayText>(Azam et al., 2009)</DisplayText><record><rec-number>84</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">84</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Azam, Faizul</author><author>Alkskas, Ismail A</author><author>Ahmed, Musa A</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis of some urea and thiourea derivatives of 3-phenyl/ethyl-2-thioxo-2, 3-dihydrothiazolo [4, 5-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidine and their antagonistic effects on haloperidol-induced catalepsy and oxidative stress in mice</title><secondary-title>European journal of medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>European journal of medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>3889-3897</pages><volume>44</volume><number>10</number><dates><year>2009</year></dates><isbn>0223-5234</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Azam et al., 2009) و ضد قارچ ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Chhabria</Author><Year>2009</Year><RecNum>87</RecNum><DisplayText>(Chhabria and Jani, 2009)</DisplayText><record><rec-number>87</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">87</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Chhabria, Mahesh T</author><author>Jani, Mitesh H</author></authors></contributors><titles><title>Design, synthesis and antimycobacterial activity of some novel imidazo [1, 2-&lt; i&gt; c&lt;/i&gt;] pyrimidines</title><secondary-title>European journal of medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>European journal of medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>3837-3844</pages><volume>44</volume><number>10</number><dates><year>2009</year></dates><isbn>0223-5234</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Chhabria and Jani, 2009) و همچنین بعنوان داروی خواب آور ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Raman</Author><Year>2004</Year><RecNum>96</RecNum><DisplayText>(Raman et al., 2004)</DisplayText><record><rec-number>96</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">96</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Raman, Natarajan</author><author>Kulandaisamy, Antonysamy</author><author>Thangaraja, Chinnathangavel</author><author>Manisankar, Paramasivan</author><author>Viswanathan, Subramanian</author><author>Vedhi, Chinnapayan</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis, structural characterisation and electrochemical and antibacterial studies of Schiff base copper complexes</title><secondary-title>Transition metal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>Transition metal chemistry</full-title></periodical><pages>129-135</pages><volume>29</volume><number>2</number><dates><year>2004</year></dates><isbn>0340-4285</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Raman et al., 2004) در منابع شیمی ارائه شده است.
فولیک اسید که به نام‌های فولات یا ویتامین B9 نیز خوانده می‌شود برای بسیاری از اعمال بدن از جمله سلامتی سیستم عصبی، خون و یاخته‌ها حیاتی و اساسی است. این ویتامین بدن را در مقابل بیماری‌های قلبی، نقصهای مادرزادی، پوکی استخوان و سرطان‌های مشخصی حفظ می‌کند. در فراورده‌های غذایی (برای مثال جوشیده یا حرارت داده شده) فولیک اسید از بین می‌رود. نگه داشتن غذا در حرارت اتاق به مدت طولانی نیز می‌تواند محتوای فولیک اسید آن را از بین ببرد. کمبود فولیک اسید موجب اختلال رشد، کم‌خونی ماکروسیتیک، اسهال، نوروپاتی محیطی و نقائص لوله عصبی در جنین می شود Blakley, R. L)).20350091741225شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 3: ساختار فولیک اسید
0شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 3: ساختار فولیک اسید

-398780-11239500
14782802963545شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 4: ساختار پرازوسین00شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 4: ساختار پرازوسینپرازوسین یکی دیگر از مشتقات پیریمیدین می باشد که با بلوک‌کردن گیرنده‌های آلفا آدرنرژیک، عروق خون محیطی را گشاد می‌کند، مقاومت محیطی را پائین آورده و فشارخون را کم می‌نماید و در درمان افزایش فشارخون و هیپروتروفی خوش‌خیم پروستات کاربرد دارد (شکل1-4) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Gogoi</Author><Year>2013</Year><RecNum>30</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Gogoi et al., 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>30</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">30</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Gogoi, Junali</author><author>Gogoi, Pranjal</author><author>Bezbaruah, Pranjal</author><author>Boruah, Romesh C</author></authors></contributors><titles><title>Microwave-assisted Pd-catalyzed synthesis of fused steroidal and non-steroidal pyrimidines from β-halo-α, β-unsaturated aldehydes</title><secondary-title>Tetrahedron Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron letters</full-title></periodical><pages>7136-7139</pages><volume>54</volume><number>52</number><dates><year>2013</year></dates><isbn>0040-4039</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Gogoi et al., 2013).
ویتامین B1 یا تیامین دارای دو حلقه هتروسییکلی می‌باشد که یکی از آنها گوگرددار به نام تیازول و دیگری حلقه دو ازت‌دار پیریمیدین است. حلقه پیریمیدین به صورت 5،2-دی متیل-4- آمینو پیریمیدین و حلقه تیازول به صورت 4 متیل 5 هیدروکسی اتیل تیازول می‌باشد. این دو حلقه توسط ازت حلقه تیازول و متیل کربن شماره 5 پیریمیدین به یکدیگر متصل می‌شوند. ویتامین تیامین یکی از ویتامینهای محلول در آب است.
عملکرد تیامین در اندامها، فعال کردن آنزیمهای لازم برای سوختن قند در بدن است. این ویتامین نقش اساسی در ادامه عملکرد چرخه کربس دارد. نقش مهم دیگر آن در اعصاب است. ما برای انجام هر حرکت و یا درک احساس از محیط نیاز داریم پیامهای عصبی از مغز به اعصاب بدن و بالعکس منتقل شوند، ویتامین B1 در انتقال پیامهای عصبی نقش مهمی دارد.
کمبود ویتامین B1 در انسان سبب بروز بیماری بری‌بری می‌گردد که معمولاً با عوارض قلبی- عروقی و عوارض عصبی و خیز همراه است. عوارض قلبی- عروقی شامل تپش قلب، نفس تنگی و هیپرتروفی قلب می‌باشد که تدریجاً منجر به احتقان قلب، کبد، ریه و پیدایش خیز می‌گردد. عوارض عصبی نیز منجر به پلی نوریت اعصاب محیط می‌گردد که ممکن است با یک خونریزی مغزی همراه باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Zoltewicz</Author><Year>1994</Year><RecNum>92</RecNum><DisplayText>(Zoltewicz and Uray, 1994)</DisplayText><record><rec-number>92</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="e95ppwteuvrss5e9x245tvvjprwzpvz9t0tf">92</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Zoltewicz, John A</author><author>Uray, Georg</author></authors></contributors><titles><title>Thiamin: a critical evaluation of recent chemistry of the pyrimidine ring</title><secondary-title>Bioorganic chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic chemistry</full-title></periodical><pages>1-28</pages><volume>22</volume><number>1</number><dates><year>1994</year></dates><isbn>0045-2068</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Zoltewicz and Uray, 1994).
2095501714500022899761338828شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 5: ساختمان شیمیایی ویتامین B100شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 5: ساختمان شیمیایی ویتامین B1
ساختار زیر مشتقی از پیریمیدین را نشان میدهد که به عنوان ضد انگل کاربرد دارد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Deng</Author><Year>2010</Year><RecNum>35</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Deng</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2010)</style></DisplayText><record><rec-number>35</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">35</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Deng, Xianming</author><author>Nagle, Advait</author><author>Wu, Tao</author><author>Sakata, Tomoyo</author><author>Henson, Kerstin</author><author>Chen, Zhong</author><author>Kuhen, Kelli</author><author>Plouffe, David</author><author>Winzeler, Elizabeth</author><author>Adrian, Francisco</author></authors></contributors><titles><title>Discovery of novel 1&lt; i&gt; H&lt;/i&gt;-imidazol-2-yl-pyrimidine-4, 6-diamines as potential antimalarials</title><secondary-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</full-title></periodical><pages>4027-4031</pages><volume>20</volume><number>14</number><dates><year>2010</year></dates><isbn>0960-894X</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Deng et al., 2010)
12591461751285شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 6: ساختار پیریمیدین به عنوان ضد انگل00شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 6: ساختار پیریمیدین به عنوان ضد انگل
Weinhardt و همکارانش در سال 1985، موفق به تهیه ی مشتق های دیگری از پیریمیدین گردیدند(شکل 1-7) که بر سیستم اعصاب مرکزی تاثیر گذاشته و خصلت ضد افسردگی از خود نشان می دهند .(Weinhardt et al., 1985)

شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 7: مشتق پیریمیدین با خصلت ضد افسردگیتری متوپریم (شکل1-8) آنتی بیوتیکی است که در درمان عفونتها بخصوص عفونتهای ادراری مصرف دارد. البته اغلب تری متوپریم به همراه سولفامتوکسازول در ترکیب با هم (به نام کوتریموکسازول) بکار میرود. تریمتوپریم با تداخل در عملکرد آنزیم دی هیدروفولات ردوکتاز باکتریها ساخت تترا هیدروفولیک اسید را مهار میکند. تتراهیدروفولیک اسید کوفاکتور ضروری در ساخت تیمیدین و DNA میباشد. باکتریهایی که
فولیک اسید را خودشان تولید میکنند به این دارو حساس هستند لذا این دارو تکثیر آنها را متوقف میکند (Gogoi et al., 2013).
1543507106578شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 8: ساختار تری متوپریم00شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 8: ساختار تری متوپریم
پیریمیدین های سه حلقه ای به عنوان آنزیم بازدارنده DYRK1A/DYRK1B در درمان سندرم داون و یا بیماری آلزایمر کاربرد دارندGerard rosse et al ., 2013) ).

1413510171450شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 9: پیریمیدینهای سه حلقه ای00شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 9: پیریمیدینهای سه حلقه ای
ترکیب جدید دی پپتیدی (شکل 1-10 ) در سال 2007 گزارش شد که دارای خصلت ضد تومور بود (Yuan et al., 2010).
839470285115شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 10: مشتق پیریمیدین با خصلت ضد سرطان0شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 10: مشتق پیریمیدین با خصلت ضد سرطان
در شکل 1-11 مشتقاتی از پیریمیدین دارای خاصیت ضد باکتری هستند (Cieplik et al., 2011).

شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 11: مشتقاتی از پیریمیدین با خصلت ضد باکترییکی از عوامل ایجاد سرطان بویژه سرطان های انسانی از بین رفتن تنظیمات مسیرآنزیمی phospoinositide-3-kinases(pi3k) می باشد که با استفاده از 2-مورفولینو 4-استخلاف دارشده 6-(3-هیدروکسی فنیل) پیریمیدین مهار می شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Burger</Author><Year>2010</Year><RecNum>2347</RecNum><DisplayText>(Burger<style face="italic"> et al.</style>, 2010)</DisplayText><record><rec-number>2347</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="50wxdpzd9vd5r7e9t5b595djrfpttrxw9avp">2347</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Burger, Matthew T</author><author>Knapp, Mark</author><author>Wagman, Allan</author><author>Ni, Zhi-Jie</author><author>Hendrickson, Thomas</author><author>Atallah, Gordana</author><author>Zhang, Yanchen</author><author>Frazier, Kelly</author><author>Verhagen, Joelle</author><author>Pfister, Keith</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis and in Vitro and in Vivo Evaluation of Phosphoinositide-3-kinase Inhibitors</title><secondary-title>ACS Medicinal Chemistry Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>ACS Medicinal Chemistry Letters</full-title></periodical><pages>34-38</pages><volume>2</volume><number>1</number><dates><year>2010</year></dates><isbn>1948-5875</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Burger et a l., 2010).
14427202019300شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 12: ساختار پیریمیدین با فعالیت ضد سرطانی00شکل1 SEQ شکل * ARABIC s 1 12: ساختار پیریمیدین با فعالیت ضد سرطانی
شیمی سبز 1:
اصول شیمی سبز طراحی محصولات و فرایندهای شیمیایی است که هدف آن کاهش یا حذف استفاده یا تولید مواد خطرناک میباشد. شیمی سبز در تمام صنایع شیمیایی گسترش یافته است و شامل توسعه استفاده از مواد و فرآیندهای جدید است که در بخش های دیگری مانند کشاورزی، بهداشت، خودرو، هوافضا، انرژی، الکترونیک و مواد پیشرفته تاثیر می گذارد .(John et al .,2006)
چالش بزرگی که پیش روی دولت، صنعت و دانشگاه در رابطه با تکنولوژی های جدید وجود دارد، نحوه استفاده مجدد از مواد و اثرات آن بر محیط زیست است. برای پرداختن به این چالش ها نیاز به همکاری گروههای مختلف بین المللی و سرمایه گذاران می باشد. استفاده از مواد شیمیایی به طور سنتی خطر بالایی دارد بنابراین باید راهکارهایی در نظر گرفته شود که برای سلامتی انسان ها و محیط زیست خطر کمتری داشته باشد (John et al ., 2004).
در سال 1990 قانون پیشگیری از آلودگی های جدید جهت کاهش خطرات مورد تشویق قرار گرفت. شیمیدان ها در حال حاضر روشهای جدیدی که شامل مجموعه ای متنوع از دیدگاهها است برای تولید و استفاده از مواد جدید ارائه می کنند. این روشهای جدید با عنوان شیمی سبز شناخته می شوند که برای از بین بردن خطرهای ذاتی به جای تمرکز بر کاهش خطر یا به حداقل رساندن خطرات یا در معرض قرار گرفتن آن به کار می‌رود(Tucker., 2006). شیمی سبز در تمام چرخه عمر یک محصول شیمیایی از جمله طراحی آن، ساخت، استفاده و دفع نهایی آن نقش دارد. شیمی سبز به عنوان شیمی پایدار نیز شناخته می شود (Anastas et al., 2000).
اصول دوازده گانه شیمی سبز عبارتند از:
( HYPERLINK l "_ENREF_2" o "Anastas, 2002 #122" Anastas and Kirchhoff, 2002)
1-جلوگیری از اتلاف انرژی: طراحی روش سنتز شیمیایی برای جلوگیری از اتلاف انرژی
2-به حداکثر رساندن اقتصاد اتم: طراحی روشهای سنتزی به طوریکه محصول نهایی دارای بالاترین راندمان باشد نسبت به مقدار ماده اولیه مصرفی و تولید کمترین محصول جانبی.
3-طراحی روشهای سنتزی با خطر کمتر: طراحی روشهای سنتزی برای استفاده و تولید مواد با سمیت کم یا بدون سمیت برای هر دو گروه محیط زیست و انسان
4-طراحی و سنتز محصولات شیمیایی ایمن تر: سنتز محصولات شیمیایی که کاملاً مفید بوده و در عین حال سمیت نداشته باشند یا میزان سمیت آنها خیلی کم باشد.
5- استفاده از حلال ها و شرایط واکنش کم خطرتر: استفاده از حلال ها، عوامل جداسازی و یا دیگر مواد شیمیایی کمکی، که سمیت کمتر دارند و ایمن تر هستند.
6-افزایش بهره وری انرژی: انجام واکنش های شیمیایی در دمای اتاق و در بهترین فشار و زمان ممکن
7-استفاده از منابع مواد خام تجدید پذیر: استفاده از منابع مواد اولیه تجدید پذیر به جای منابع تجدید ناپذیر (منابع تجدید پذیر مواد اولیه مانند اغلب محصولات کشاورزی یا مواد زائد از فرایندهای دیگر و منابع تجدید ناپذیر مواد اولیه مانند اغلب سوختهای فسیلی نظیر نفت، گاز طبیعی و زغالسنگ یا مواد اولیه حاصل از استخراج معادن)
8-عدم استفاده از مشتقات شیمیایی: عدم استفاده از گروههای محافظت کننده یا هرگونه تغییرات موقت در مسیر واکنش و یا در صورت امکان استفاده از مشتقات جدید که منجر به ایجاد مواد اضافی و تولید زباله نمی شود.
9-استفاده از کاتالیزور به جای استفاده از نسبتهای هم ارزی از معرف ها: استفاده از کاتالیزور منجر به ایجاد حداقل زباله می شود. کاتالیزورها در مقیاس بسیار کم موثر هستند و قادر به انجام چندین واکنش می باشند در صورتی که استفاده از نسبتهای هم ارزی معرف ها به یک مقدار، زیاد می باشد و تنها برای انجام یک واکنش استفاده می شوند.
10-طراحی روشهایی برای از بین بردن مواد و محصولات شیمیایی پس از استفاده: طراحی روشهای تبدیل محصولات شیمیایی به مواد بی ضرری که وجود آن بر محیط تاثیر بدی نداشته باشد.
11-تجزیه و تحلیل زمان واقعی برای جلوگیری از آلودگی: شامل فرایند انجام واکنش و زمان واقعی نظارت و کنترل در طول سنتز می باشد که برای به حداقل رساندن یا حذف تشکیل محصولات جانبی انجام می شود.
12-به حداقل رساندن حوادث احتمالی: طراحی مواد شیمیایی و شکل فیزیکی آنها (جامد، مایع یا گاز) برای به حداقل رساندن حوادث شیمیایی شامل انفجار، آتش سوزی و حوادثی که منجر به انتشار مواد شیمیایی به محیط زیست میشود .( HYPERLINK l "_ENREF_2" o "Anastas, 2002 #122" Anastas and Kirchhoff, 2002)
کاتالیزورهای نانو:فن آوری نانو می‌تواند‌ با به ارمغان آوردن خصوصیات منحصر به فرد در زمینه سنتز ترکیبات شیمیایی با استفاده از کاتالیزورهای نانو با ویژگی‌هایی نظیر فعالیت، گزینش پذیری و پایداری حرارتی بالا کمک کند تا تبعیت از اصول دوازده‌گانه شیمی سبز به خوبی رعایت گردد. هر چند نانوکاتالیزورها دارای مزایای متفاوتی هستند، ولی جداسازی این کاتالیزورها از مخلوط واکنش چالش برانگیز است. برای نمونه، روش های معمول جداسازی مانند صاف کردن به دلیل سایز کوچک ذرات روش موثری نمیباشد. برای غلبه بر این مشکل استفاده از نانوذرات مغناطیسی هنگام سنتز آنها مورد توجه قرار گرفته است. این نوع از کاتالیزورها علاوه بر اینکه خواص نانویی را دارند، دارای خاصیت مغناطیسی بوده و از محلول واکنش به آسانی توسط یک آهنربای خارجی جداسازی می شوند (Vivek et al., 2011).
558165175895فصل دوم
مروری بر تحقیقات انجام شده
00فصل دوم
مروری بر تحقیقات انجام شده

مروری بر تحقیقات انجام شدهمقدمهکاربرد فراوان مشتقات پیریمیدین در زمینه های دارویی و پزشکی، تلاش در زمینه سنتز مشتقات جدید این ترکیبات را الزامی می نماید که در این فصل به بررسی برخی از آنها پرداخته و در ادامه به برخی از واکنشهای پیریمیدین و مشتقات آن اشاره میشود. این ترکیبات سنتز شده، توسط داده های طیفی NMR، IR و تجزیه و تحلیل عنصری مشخص شده اند. مطالعه سیستماتیک پیریمیدینها در سال 1884 آغاز شد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Pinner</Author><Year>1884</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Pinner, 1884)</style></DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">8</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Pinner, A</author></authors></contributors><titles><title>Ueber die Einwirkung von Acetessigäther auf die Amidine</title><secondary-title>Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft</secondary-title></titles><periodical><full-title>Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft</full-title></periodical><pages>2519-2520</pages><volume>17</volume><number>2</number><dates><year>1884</year></dates><isbn>1099-0682</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Pinner, 1884) که طی آن مشتقات پیریمیدین از اتیل استواستات غلیظ با آمیدها سنتز گردیدند.. سنتز پیریمیدینها به طور معمول، شامل حلقه زایی ترکیبات بتا- دی کربونیل با ترکیبات دارای اسکلت N-C-N می باشد. در واکنش ترکیبات بتا- دی کربونیل با مشتقات آمیدینی، مشتقات پیریمیدینی دارای استخلاف در موقعیت 2، با اوره، 2-پیریمیدونها و با گوانیدینها، 2-آمینوپیریمیدینها سنتز گردیدند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brown</Author><Year>1994</Year><RecNum>25</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Brown, 1994)</style></DisplayText><record><rec-number>25</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">25</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Brown, DJ</author></authors></contributors><titles><title>Primary Syntheses</title><secondary-title>Quinoxalines: Supplement II, Volume 61</secondary-title></titles><periodical><full-title>Quinoxalines: Supplement II, Volume 61</full-title></periodical><pages>1-92</pages><dates><year>1994</year></dates><isbn>0471533408</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Brown, 1994).
بررسی روش های سنتز مشتقات پیریمیدینیسنتز پیریمیدینها با استفاده از مشتقات 3،1-دی فنیل-2-پروپنون Kachrooو همکارانش از واکنش مشتقات 3،1-دی فنیل-2-پروپنون (1) با گوانیدین در حضور اسید مشتقات پیریمیدین (2) را سنتز کردند ( شکل2-1) (2014 Kachroo et al.,).

-318051367183شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: سنتز پیریمیدینها با استفاده ازمشتقی از 3،1-دی فنیل-2-پروپنون
00شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: سنتز پیریمیدینها با استفاده ازمشتقی از 3،1-دی فنیل-2-پروپنون

از تراکم مشتقات چالکون (3) و گوانیدین هیدرو کلرید در محیط بازی، مشتقات 2- آمینو پیریمیدین (4) سنتز گردید شکل (2-2) .(Van Veldhove et al ., 2008)
3994152509520شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 2: مشتقات 2-آمینو پیریمیدین0شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 2: مشتقات 2-آمینو پیریمیدین
سنتز پیریمیدین‌ها از طریق 2-دی متیل آمینو 3- اکسو بوتانواتاز واکنش مشتقات آمیدینی با 2-دی متیل آمینو 3- اکسو بوتانوات (5) درحلال اتانول، مشتقات پیریمیدین (6) سنتز شد (شکل2-3) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Tomma</Author><Year>2014</Year><RecNum>47</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Tomma</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2014)</style></DisplayText><record><rec-number>47</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">47</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Tomma, Jumbad H</author><author>Khazaal, Mus-- S</author><author>Al-Dujaili, Ammar H</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis and characterization of novel Schiff bases containing pyrimidine unit</title><secondary-title>Arabian Journal of Chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>Arabian Journal of Chemistry</full-title></periodical><pages>157-163</pages><volume>7</volume><number>1</number><dates><year>2014</year></dates><isbn>1878-5352</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Tomma et al., 2014).

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 3: سنتز پیریمیدینها با استفاده از 2-دی متیل آمینو 3- اکسو بوتانواتR1=alkyl, aryR2=Me, EtR3=NH2, Me, Ph
سنتز مشتقات 4-کلروپیریمیدینبرخی از مشتقات پیریمیدین به عنوان داروی ضد افسردگی کاربرد دارند و نیاز به داروهای ضدافسردگی جدید موجب تلاش برای سنتز این ترکیبات شده است. از واکنش نمک اسیدی ترکیبات آمیدینی با مشتقات کتو استر (7) در حضور سدیم اتوکسید و کلردار کردن توسط POCl3 مشتقات 4-کلروپیریمیدین (8) سنتز میشود (شکل2-4) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Kim</Author><Year>2010</Year><RecNum>32</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Kim</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2010)</style></DisplayText><record><rec-number>32</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">32</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Kim, Jong Yup</author><author>Kim, Deukjoon</author><author>Kang, Suk Youn</author><author>Park, Woo-Kyu</author><author>Kim, Hyun Jung</author><author>Jung, Myung Eun</author><author>Son, Eun-Jung</author><author>Pae, Ae Nim</author><author>Kim, Jeongmin</author><author>Lee, Jinhwa</author></authors></contributors><titles><title>Arylpiperazine-containing pyrimidine 4-carboxamide derivatives targeting serotonin 5-HT&lt; sub&gt; 2A&lt;/sub&gt;, 5-HT&lt; sub&gt; 2C&lt;/sub&gt;, and the serotonin transporter as a potential antidepressant</title><secondary-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</full-title></periodical><pages>6439-6442</pages><volume>20</volume><number>22</number><dates><year>2010</year></dates><isbn>0960-894X</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Kim et al., 2010).

شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 4: سنتز مشتقات 4-کلروپیریمیدینسنتز مشتقات 5 - آلکیل پیریمیدینkraljevic و همکارانش با شروع از دی هیدروفوران 2-(3H)- ان (9) ابتدا ترکیب 1-((Z)-(دی هیدرو-2-اکسوفوران-3(2H)-ایلیدین) اوره (10) را سنتز کرده و بعد در حضور اتوکسید، اتانول و تحت رفلاکس حلقهی فوران باز و حلقه پیریمیدین بسته میشود (11). در نهایت در واکنش با POCl3و-N,N دی اتیل آنیلین، حلقه پیریمیدین کلر دار شده و ترکیب 5 -(2- کلرو اتیل )-2،4-دی کلروپیریمیدین (12) به دست میآید ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Kraljević</Author><Year>2012</Year><RecNum>36</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Kraljević</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2012)</style></DisplayText><record><rec-number>36</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">36</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Kraljević, Tatjana Gazivoda</author><author>Klika, Mateja</author><author>Kralj, Marijeta</author><author>Martin-Kleiner, Irena</author><author>Jurmanović, Stella</author><author>Milić, Astrid</author><author>Padovan, Jasna</author><author>Raić-Malić, Silvana</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis, cytostatic activity and ADME properties of C-5 substituted and N-acyclic pyrimidine derivatives</title><secondary-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry letters</full-title></periodical><pages>308-312</pages><volume>22</volume><number>1</number><dates><year>2012</year></dates><isbn>0960-894X</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Kraljević et al., 2012).

Reagents and conditions: (i) NaOMe, ether, HCOOCH3, rt, 24 h; urea, 3 M HCl, 4 _C, 24 h; (ii) NaOEt, EtOH, reflux, 6 h; (iii) POCl3, N,N-diethylaniline, reflux, 1 h;
شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 5: سنتز مشتقات 5 - آلکیل پیریمیدینسنتز پیرول ] 2،1- [cپیریمیدین هاArafa و همکارانش در سال 2013 مشتقات پیرول ] 2،1-c [پیریمیدین ها (14) را به عنوان یک عامل ضد سرطان سنتز کردند. آنها از 2-پیرولیدین-2- ایلیدین مالونونیتریل (13) به عنوان ماده اولیه استفاده کردند.
940317225366شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 6: سنتز پیرول ] 1،2- C [پیریمیدین ها0شکل STYLEREF 1 s ‏2 SEQ شکل * ARABIC s 1 6: سنتز پیرول ] 1،2- C [پیریمیدین ها
سنتز مشتقات پیریمیدینی با کاتالیزور پالادیماز واکنش آمیدین هیدرو کلرید با β-هالو-α،β-آلدهیدهای غیراشباع (15) درحضور کاتالیزور پالادیم و لیگاند، مشتقات پیریمیدینی (16) سنتز گردیدند (شکل2-7) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Gogoi</Author><Year>2013</Year><RecNum>38</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Gogoi et al., 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>38</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">38</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Gogoi, Junali</author><author>Gogoi, Pranjal</author><author>Bezbaruah, Pranjal</author><author>Boruah, Romesh C</author></authors></contributors><titles><title>Microwave-assisted Pd-catalyzed synthesis of fused steroidal and non-steroidal pyrimidines from β-halo-α, β-unsaturated aldehydes</title><secondary-title>Tetrahedron Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron letters</full-title></periodical><pages>7136-7139</pages><volume>54</volume><number>52</number><dates><year>2013</year></dates><isbn>0040-4039</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Gogoi et al., 2013).

: سنتز مشتقات پیریمیدینی با کاتالیزور پالادیم شکل 2-7سنتز پیریمیدینها از طریق واکنش بسته شدن حلقه/ آزا-ویتیگ79513367515شکل STYLEREF 1 s ‏28: سنتز پیریمیدینها به واکنش بسته شدن حلقه/ آزا-ویتینگ0شکل STYLEREF 1 s ‏28: سنتز پیریمیدینها به واکنش بسته شدن حلقه/ آزا-ویتینگبا استفاده از مشتقات 5-آزیدو -1H-پیرازول-4-کربالدهید (17) به عنوان ماده اولیه، درحضور تری فنیل فسفین، آمینها و ایزوسیاناتها، با گذر از حدواسط (18) مشتقات پیرازول ]4،3-[dپیریمیدین (19) سنتز گردید (شکل 2-8 ) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Liao</Author><Year>2013</Year><RecNum>42</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Liao</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>42</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">42</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Liao, Subo</author><author>Xing, Li</author><author>Hamper, Bruce</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis of 1&lt; i&gt; H&lt;/i&gt;-pyrazolo [3, 4-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidines via solid-phase Aza-Wittig/electrocyclic ring closure reaction</title><secondary-title>Tetrahedron Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron letters</full-title></periodical><pages>6855-6857</pages><volume>54</volume><number>50</number><dates><year>2013</year></dates><isbn>0040-4039</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Liao et al., 2013).
سنتز پیریمیدین N-اکسیدها از طریق واکنش افزایش هسته دوستیپیریمیدین N-اکسیدها در سال های اخیر اهمیت فراوانی پیدا کرده است. این ترکیبات به عنوان ضد فشار خون بالا، درمان طاسی مردان، تنظیم کننده رشد و به عنوان علف کش کاربرد دارند. صرفنظر از خواص بیولوژیکی، پیریمیدین-N-اکسیدها به عنوان واسطه در سنتز هتروسیکلهای دیگر هم استفاده میشود. از واکنش 4-کلرو-3-فرمیل کوماریل با کربوکسامید اکسیم های آروماتیک بعد از بسته شدن حلقه همراه با خروج آب، پیریمیدین N-اکسیدها سنتز میشوند )شکل2-9( ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Jalli</Author><Year>2013</Year><RecNum>41</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Jalli</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>41</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">41</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Jalli, Venkata Prasad</author><author>Jaggavarapu, Satyanarayana Reddy</author><author>Kamalakaran, Anand Solomon</author><author>Gangisetty, Sravan Kumar</author><author>Nanubolu, Jagadeesh Babu</author><author>Gaddamanugu, Gopikrishna</author></authors></contributors><titles><title>Direct access to novel chromeno-pyrimidine-&lt; i&gt; N&lt;/i&gt;-oxides via tandem base catalyzed double nucleophilic addition/dehydration reaction</title><secondary-title>Tetrahedron Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron letters</full-title></periodical><pages>1491-1494</pages><volume>54</volume><number>11</number><dates><year>2013</year></dates><isbn>0040-4039</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Jalli et al., 2013).

شکل STYLEREF 1 s ‏29: سنتز پیریمیدین N-اکسیدها از طریق افزایش نوکلئوفیلی و واکنش آب زداییسنتز مشتقات پیریمیدینی پر استخلاف، با شروع از دی اتیل مالونات
مشتقات 1-فنیل سولفونیل-3-فنیل پیریمیدین 6،4،2-(1H،3H،5H) تریونها (25) دارای اثرات ضد تومور میباشند. در شکل2-10 این ترکیبات طی دو مرحله و با شروع از دی اتیل مالونات (23) و فنیل اوره در حلال اتانول با گذر از حد واسط (24) سنتز میشوند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>El-Deeb</Author><Year>2010</Year><RecNum>44</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(El-Deeb</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2010)</style></DisplayText><record><rec-number>44</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">44</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>El-Deeb, Ibrahim M</author><author>Bayoumi, Said M</author><author>El-Sherbeny, Magda A</author><author>Abdel-Aziz, Alaa A-M</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis and antitumor evaluation of novel cyclic arylsulfonylureas: ADME-T and pharmacophore prediction</title><secondary-title>European journal of medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>European journal of medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>2516-2530</pages><volume>45</volume><number>6</number><dates><year>2010</year></dates><isbn>0223-5234</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(El-Deeb et al., 2010).
8356602173605شکل STYLEREF 1 s ‏210: سنتز مشتقات پیریمیدینی با شروع از دی اتیل مالونات
0شکل STYLEREF 1 s ‏210: سنتز مشتقات پیریمیدینی با شروع از دی اتیل مالونات

سنتز پیریمیدینهای حاوی گروههای عاملی زیاد از طریق واکنشهای سه جزئی اسماعیلی و همکارانش با یک واکنش سه جزئی و استفاده از ایزوسیانیدها (26)، دی آلکیل استیلن دی کربوکسیلات (27) و 2-ایمینو-3،1-تیازولیدین-4- ان (28) به عنوان مواد اولیه توانستند 3-اکسو-3،2-دی هیدرو -5H-تیازول ]3،2-a [پیریمیدین ها (29) را سنتز کنند (شکل2-11) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Esmaeili</Author><Year>2012</Year><RecNum>40</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Esmaeili</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2012)</style></DisplayText><record><rec-number>40</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">40</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Esmaeili, Abbas Ali</author><author>Zangouei, Mahdieh</author><author>Fakhari, Ali Reza</author><author>Habibi, Azizollah</author></authors></contributors><titles><title>An efficient regioselective synthesis of highly functionalized 3-oxo-2, 3-dihydro-5&lt; i&gt; H&lt;/i&gt;-thiazolo [3, 2-&lt; i&gt; a&lt;/i&gt;] pyrimidines via an isocyanide-based three-component reaction</title><secondary-title>Tetrahedron Letters</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron letters</full-title></periodical><pages>1351-1353</pages><volume>53</volume><number>11</number><dates><year>2012</year></dates><isbn>0040-4039</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Esmaeili et al., 2012).
857251912620شکل STYLEREF 1 s ‏211: سنتز پیریمیدینهای حاوی گروههای عاملی زیاد از طریق واکنش های سه جزئی0شکل STYLEREF 1 s ‏211: سنتز پیریمیدینهای حاوی گروههای عاملی زیاد از طریق واکنش های سه جزئی
سنتز فضاگزین مشتقات پیریمیدینبیضائی و همکاران در سال 2013، مشتقی از پیریمیدین(30) را تحت شرایط بدون حلال و در دمای محیط تهیه نمودند. شمای کلی واکنش در شکل 2-13 نشان داده شده است. مسیر 1 با داشتن بازده بالاتر و زمان واکنش کوتاه تر موثرتر از مسیر 2 است، اما نیاز به گرمای بیشتری دارد.

شکل STYLEREF 1 s ‏212: مشتق دوحلقه ای پیریمیدین
شکل STYLEREF 1 s ‏213: نمای کلی سنتز مشتقات پیریمیدین و ایمیدازول توسط بیضائی و همکاران2-2-12سنتز پیریمیدین با استفاده از کاتالیزور با ساختار نانوگزارش‌هایی در مورد استفاده از کاتالیزور با ساختار نانو جهت سنتز پیریمیدین (31) به روش سه‌جزئی نیز وجود دارد که با استفاده از مالونونیتریل، آلدهید و مشتقات آمیدین اقدام به این کار شده است .(Sheibani et al .,2009)
8667751637665شکل STYLEREF 1 s ‏214: سنتز پیریمیدین با استفاده از کاتالیزور نانو0شکل STYLEREF 1 s ‏214: سنتز پیریمیدین با استفاده از کاتالیزور نانو واکنشهای پیریمیدیناز آنجا که در پیریمیدینها نسبت به پیریدینها جانشینی الکترون دوستی کمتر است، پروتون یا آلکیل دار شدن معمولاً روی یکی از نیتروژنهای حلقه انجام میشود. مونو -Nاکسیداسیون توسط واکنش با پراسیدها انجام میگیرد. واکنشهای جایگزینی الکترون دوستی، از جمله: نیترو دارکردن، نیتروز دارکردن، جفت شدن آزو، هالوژن دارکردن، سولفون دارکردن، فرمیل دارکردن، هیدروکسی متیل دارکردن و آمینومتیل دارکردن در موقعیت 5-پیریمیدین رخ میدهد.
واکنش جانشینی الکترون دوستی
اتم‌های نیتروژن پیریمیدین‌ها خصلت هسته دوستی دارند و می‌توانند آلکیل دار شوند، پیریمیدین‌هایی که دارای گروه الکترون‌دهنده باشند می‌توانند روی نیتروژن‌های خود آسیل دار شوند، به عنوان مثال اوراسیل و تیمین (32) آسیل دار می‌شوند و مشتقات 1-استیل مربوطه را با استیک انیدرید (33) تولید می‌نمایند.
10477501517650شکل STYLEREF 1 s ‏215: سنتز مشتقات 1-استیل با استفاده از استیک انیدرید00شکل STYLEREF 1 s ‏215: سنتز مشتقات 1-استیل با استفاده از استیک انیدرید
حلقه‌های پیریمیدین که دارای استخلافات آلکیل یا آلکوکسی هستند می‌توانند توسط 3- کلرو پربنزوئیک اسید یا هیدروژن پراکسید در استیک اسید به صورت N-اکسید در آیند (Tamura et al ., 1977).
از واکنش نیترو یا نیتروز دار شدن در موقعیت C5 پیریمیدین جهت تهیه پورین از پیریمیدین استفاده می گردد )شکل2- 16).

-466725327025: واکنش نیترو دارکردن مشتقات پیریمیدین شکل 2-16
0: واکنش نیترو دارکردن مشتقات پیریمیدین شکل 2-16
واکنش برم‌دار شدن اوراسیل در محیط آبی از حد واسط (34) می‌گذرد (Tee et al ., 1980)
10001251444625شکل STYLEREF 1 s ‏217: واکنش برم دارشدن اوراسیل در محیط آبی0شکل STYLEREF 1 s ‏217: واکنش برم دارشدن اوراسیل در محیط آبی واکنش‌های جانشینی هسته دوستی
واکنش‌های جانشینی هسته دوستی می‌تواند به وسیله ترک‌کننده‌های خوب در موقعیت‌های 2 و 4 و 6 حلقه پیریمیدین به طور معمول رخ دهد.
به عنوان مثال کلر می‌تواند توسط گروه‌های آمین، آلکوکسید و تیول‌ها و هیدرازین جانشین شود و کلر در موقعیت C4 بهتر از C2 در 4،2- دی‌کلروپیریمیدین می‌تواند جانشین شود.
18097501435735شکل STYLEREF 1 s ‏218: واکنش جانشینی آلکوکسید0شکل STYLEREF 1 s ‏218: واکنش جانشینی آلکوکسید
از گروه‌های دیگر که می‌توانند به عنوان ترک‌کننده عمل کنند می‌توان متیل سولفونیل را نام برد که ترک‌کننده خوبی می‌باشد )شکل 2-19) (Gaare et al .,1993).
8763001331404شکل STYLEREF 1 s ‏219: جانشینی گروه آلکوکسی به جای متیل سولفونیل0شکل STYLEREF 1 s ‏219: جانشینی گروه آلکوکسی به جای متیل سولفونیل
همچنین گروه متوکسی می‌تواند توسط هسته دوست قویتر جانشین شود به عنوان مثال سنتز سیتوزین
(36) از 4- متوکسی-2-پیریمیدینون (35) و آمونیاک را می‌توان نام برد (شکل 2-20)
12639451570355شکل STYLEREF 1 s ‏220: سنتز سیتوزین00شکل STYLEREF 1 s ‏220: سنتز سیتوزین
نوآرایی دیمروت در برخی پیریمیدین‌ها می‌تواند رخ دهد، 1-آلکیل-2-ایمینو پیریمیدین (37) در محیط قلیائی توسط نوآرایی دیمروت تبدیل به 2- آلکیل آمینو پیریمیدین (38) می‌شود (Brown et al ., 1974).
شکل STYLEREF 1 s ‏221: سنتز 2-آلکیل آمینو پیریمیدینواکنش فرمیل دار‌شدن از طریق آسیل دار شدن فریدل-کرافتس در پیریمیدین‌ها به علت کمبود چگالی الکترونی نمی‌تواند رخ دهد اما حضور گروه آمینو یا هیدروکسی در موقعیت 4 یا 6 حلقه‌های پیریمیدین، آنها را جهت واکنش ویلز- مایر فرمیل‌دار شدن مهیا می‌سازد (شکل 2-22) (Tarsio et al ., 1957).
9620251402819شکل STYLEREF 1 s ‏222: واکنش فرمیل دارشدن0شکل STYLEREF 1 s ‏222: واکنش فرمیل دارشدن
واکنش هسته دو ستی در موقعیت 2 پیریمیدینهااز جفت شدن میتسونوبو 4،3-دی هیدروپیریمیدین-2(1H)-ان با هسته دوستهای مختلف، جایگزینی در کربن موقعیت 2 پیریمیدینها انجام میشود (شکل2-23) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Wang</Author><Year>2011</Year><RecNum>49</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Wang</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2011)</style></DisplayText><record><rec-number>49</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">49</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Wang, Xi-Cun</author><author>Yang, Guo-Jun</author><author>Jia, Xiao-Dong</author><author>Zhang, Zhang</author><author>Da, Yu-Xia</author><author>Quan, Zheng-Jun</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis of&lt; i&gt; C&lt;/i&gt; 2-functionalized pyrimidines from 3, 4-dihydropyrimidin-2 (1&lt; i&gt; H&lt;/i&gt;)-ones by the Mitsunobu coupling reaction</title><secondary-title>Tetrahedron</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron</full-title></periodical><pages>3267-3272</pages><volume>67</volume><number>18</number><dates><year>2011</year></dates><isbn>0040-4020</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Wang et al., 2011).

شکل STYLEREF 1 s ‏223: حمله هسته دوستی به کربن موقعیت 2 پیریمیدینها
چند روش سنتز پیریدینو]3،2-d [پیریمیدینها

شکل STYLEREF 1 s ‏224: سنتز پیریدینو]3،2-d [پیریمیدینها در این واکنش از جفت شدن سه ترکیب 6-آمینو-3،1-دی متیل اوراسیل (39)، آلدهید و دی آلکیل استیلن دی کربوکسیلات (40) در حلال اتانول مشتقات جدیدی از پیریدینو]3،2-d [پیریمیدین (40) سنتز شدند (شکل 2-25) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Samai</Author><Year>2011</Year><RecNum>50</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Samai</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2011)</style></DisplayText><record><rec-number>50</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">50</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Samai, Subhasis</author><author>Chandra Nandi, Ganesh</author><author>Chowdhury, Sushobhan</author><author>Singh, Maya Shankar</author></authors></contributors><titles><title>l-Proline catalyzed synthesis of densely functionalized pyrido [2, 3-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidines via three-component one-pot domino Knoevenagel aza-Diels–Alder reaction</title><secondary-title>Tetrahedron</secondary-title></titles><periodical><full-title>Tetrahedron</full-title></periodical><pages>5935-5941</pages><volume>67</volume><number>33</number><dates><year>2011</year></dates><isbn>0040-4020</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Samai et al., 2011).

شکل STYLEREF 1 s ‏225: سنتز پیریدینو]3،2-d [پیریمیدینهاسنتز 1H-کرمنو]3،2-d [ پیریمیدین-5-کربوکسامیدSoleimani و همکارانش توانستند از واکنش به صورت درجا از سه ترکیب سالیسیل آلدهید (42)، باربیتوریک اسید (43) و ایزوسیانید (44) ترکیب 1H-کرمنو]3،2-d [ پیریمیدین-5-کربوکسامید (45) را سنتز کنند et al., 2013) .(Soleiman-425451537970شکل STYLEREF 1 s ‏226: سنتز 1H-کرمنو]3،2-d [ پیریمیدین-5-کربوکسامیدشکل STYLEREF 1 s ‏226: سنتز 1H-کرمنو]3،2-d [ پیریمیدین-5-کربوکسامید
واکنش بین پیریمیدینها و تیوفنهااز واکنش بین پیریمیدین و 2-برمو تیوفن (یا 2-(4-بروموفنیل) تیوفن) در حضور تری فلوئورو استیک اسید حدواسط2,1-دی هیدرو پیریمیدین (46) بدست میآید. درنهایت با اکسایش این حدواسط 4-(5-بروموتیوفن-2-ایل) پیریمیدین (و یا 4-[5-(4-برموفنیل)تیوفن-2-ایل [پیریمیدین) (47) به دست می آید (شکل2-27) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Verbitskiy</Author><Year>2014</Year><RecNum>52</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Verbitskiy</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2014)</style></DisplayText><record><rec-number>52</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">52</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Verbitskiy, Egor V</author><author>Cheprakova, Ekaterina M</author><author>Subbotina, Julia O</author><author>Schepochkin, Aleksandr V</author><author>Slepukhin, Pavel A</author><author>Rusinov, Gennady L</author><author>Charushin, Valery N</author><author>Chupakhin, Oleg N</author><author>Makarova, Nadezhda I</author><author>Metelitsa, Anatoly V</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis, spectral and electrochemical properties of pyrimidine-containing dyes as photosensitizers for dye-sensitized solar cells</title><secondary-title>Dyes and Pigments</secondary-title></titles><periodical><full-title>Dyes and Pigments</full-title></periodical><pages>201-214</pages><volume>100</volume><dates><year>2014</year></dates><isbn>0143-7208</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Verbitskiy et al ., 2014).

شکل STYLEREF 1 s ‏227: واکنش بین پیریمیدینها و تیوفنهاچند واکنش پیرازولو] 4،3- [dپیریمیدینها
219075142621000اهمیت دارویی پیرازولو] 4،3- [dپیریمیدینها در سیستم مرکزی اعصاب، سیستم قلبی عروقی، سرطان، التهاب توجه زیادی را به سنتزشان معطوف کرده است. در شکل 2-28 چند واکنش از این ترکیبات ذکر شده است ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Chauhan</Author><Year>2013</Year><RecNum>53</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Chauhan and Kumar, 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>53</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">53</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Chauhan, Monika</author><author>Kumar, Raj</author></authors></contributors><titles><title>Medicinal attributes of pyrazolo [3, 4-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidines: A review</title><secondary-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioorganic &amp; medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>5657-5668</pages><volume>21</volume><number>18</number><dates><year>2013</year></dates><isbn>0968-0896</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Chauhan and Kumar ., 2013)
59055060325شکل STYLEREF 1 s ‏228: واکنشهای پیرازولو] 4،3- [dپیریمیدینهاشکل STYLEREF 1 s ‏228: واکنشهای پیرازولو] 4،3- [dپیریمیدینهاسنتز 4،2-بیس(فنوکسی)-6-(فنیل تیو)پیریمیدین ها از باربیتوریک اسیداز واکنش بین باربیتوریک اسید (48) با فسفریل تری کلرید در حضور,N 'N-دی متیل آنیلین تحت رفلاکس 6،4،2-تری کلرو پیریمیدین (49) به دست میآید. ترکیب به دست آمده توسط سدیم هیدروکسید آبکافت میشود که 6-کلرو یوراسیل (50) سنتز میگردد که در واکنش با تیوفنول در حلال پیریدین ترکیب 6-فنیل تیو یوراسیل (51) به وجود میآید. محصول توسط فسفریل تری کلرید اضافی کلردار میشود. از واکنش 4،2-دی کلرو-6-(فنیل تیو)پیریمیدین (52) سنتز شده در حلال تولوئن 4،2-بیس(فنوکسی)-6-(فنیل تیو)پیریمیدین ها (53) به دست میآیند (شکل2-29) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Goudgaon</Author><Year>2013</Year><RecNum>54</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Goudgaon and Sheshikant, 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>54</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">54</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Goudgaon, NM</author><author>Sheshikant, BU</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis of novel 2, 4-&lt; i&gt; bis&lt;/i&gt;(substituted phenoxy)-6-(phenylthio) pyrimidine analogs and their antimicrobial activities</title><secondary-title>Journal of Pharmacy Research</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of Pharmacy Research</full-title></periodical><dates><year>2013</year></dates><isbn>0974-6943</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Goudgaon and Sheshikant ., 2013).

شکل STYLEREF 1 s ‏229: سنتز 4،2 بیس(فنوکسی)-6-(فنیل تیو)پیریمیدین ها از باربیتوریک اسید2-3-9واکنش 6،4-دی کلرو-5-آمینوپیریمیدینها با ایزوتیوسیاناتها
از واکنش بین 6،4-دی کلرو-5-آمینو پیریمیدینها (54) با ایزوتیوسیاناتها مشتقات تیازولو[5،4-d] پیریمیدین (55) سنتز میشود (شکل2-30) ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Singh</Author><Year>2013</Year><RecNum>55</RecNum><DisplayText><style font="Times New Roman" size="12">(Singh</style><style face="italic" font="Times New Roman" size="12"> et al.</style><style font="Times New Roman" size="12">, 2013)</style></DisplayText><record><rec-number>55</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="055ewx0epzdxzzespttp522xeaxws0ap0r90">55</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Singh, Baljinder</author><author>Guru, Santosh K</author><author>Kour, Smit</author><author>Jain, Shreyans K</author><author>Sharma, Rajni</author><author>Sharma, Parduman R</author><author>Singh, Shashank K</author><author>Bhushan, Shashi</author><author>Bharate, Sandip B</author><author>Vishwakarma, Ram A</author></authors></contributors><titles><title>Synthesis, antiproliferative and apoptosis-inducing activity of thiazolo [5, 4-&lt; i&gt; d&lt;/i&gt;] pyrimidines</title><secondary-title>European journal of medicinal chemistry</secondary-title></titles><periodical><full-title>European journal of medicinal chemistry</full-title></periodical><pages>864-874</pages><volume>70</volume><dates><year>2013</year></dates><isbn>0223-5234</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(Singh et al ., 2013).

1323975429895شکل STYLEREF 1 s ‏230: واکنش 6،4-دی کلرو-5-آمینوپیریمیدینها با ایزوتیوسیاناتها00شکل STYLEREF 1 s ‏230: واکنش 6،4-دی کلرو-5-آمینوپیریمیدینها با ایزوتیوسیاناتها
421640145719فصل سوم مواد و روشها
00فصل سوم مواد و روشها

مواد و روش‌هادستگاه ها و مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید محصولاتساختار کلیه محصولات سنتز شده به وسیله طیف های IR،(1H, 13C) NMR و تعیین نقطه ذوب شناسایی شدهاند. این طیفها در بخش پیوست ارائه شده است. نقطه ذوب محصولات توسط دستگاه KRUSS اندازهگیری شده است. طیف IR ترکیبات به وسیله اسپکتروفوتومتر TENSOR 27 و با استفاده از قرص KBr به دست آمده است. طیف های NMR ترکیبات به وسیله دستگاه NMR مدل BRUKER-400 MHz در حلال DMSO به دست آمده است. مواد شیمیایی استفاده شده در این پروژه، شامل مشتقات بنزآلدهید، مشتقات استوفنون، دی آمینها، سدیم کربنات میباشد. حلالهای به کار رفته در واکنشهاDMF و اتانول 96% میباشد. کلیه مواد و حلالها از شرکتهای مرک (Merk) و لبا هند (Loba Hend) تهیه شده و خالص سازی بیشتری روی آن صورت نگرفته است.
کارهای سنتزی انجام شده در این پروژهسنتز MCM-41به یک بالن یک لیتری حاوی 840 میلی لیتر آب مقطر، مقدار 4 گرم CTABمی افزاییم. پس از انحلال کامل (یک ساعت) محلولی همگنی بدست می آید. در مرحله آخر 16 میلی لیتر سدیم سیلیکات به عنوان منبع سیلیکاتی به مخلوط واکنش اضافه شده و پس از گذشت 20 ساعت محصول واکنش صاف می گردد و با آب دیونیزه و اتانول به طور مرتب شستشو داده شده تا حالت بازی ترکیب حذف گردد. در این مرحله مواد مزو حفره سیلیکاتی (MCM-41) حاصل در دمای اتاق خشک شده و به منظور حذف مواد فعال سطحی در دمای 450 درجه سانتیگراد کلسینه می شود.
سنتزMCM-41 پی پیرازین5/0 گرم از MCM به 5 میلی‌لیتر اتانول در یک بالن اضافه و مخلوط شده، و در مرحله بعد داخل یک بشر کوچک 35/0 گرم از پی پیرازین به محلول اتانولی افزوده می شود تا به مدت 3 تا 4 ساعت هم بخورد. سپس حلال اتانول بوسیله روتاری جدا می شود.
سنتزنانو ذرات Fe3O4به منظور سنتز Fe3O4 ، ابتدا 2 گرم FeCl3.4H2O و مقدار 8/0 گرم FeCl2.6H2O را در 10 میلی لیتر آب مقطر حل می نماییم، پس از اطمینان از انحلال کامل آهن (III) و آهن (II) در آب، این مخلوط قطره قطره به یک بالن 250 میلی لیتری که حاوی 100 میلی لیتر آمونیوم هیدروکسید یک مولار و 4 میلی گرم CTAB است، در دمای 80 درجه سانتیگراد و تحت گاز ازت اضافه شده توسط همزن مغناطیسی باrpm 700 همزده می شود. بعد از گذشت 2 ساعت واکنش کامل شده و نانو ذرات سیاه رنگ کلوئیدی Fe3O4 تشکیل می شوند.
تهیه Fe2O3-MCM-41-αبه یک بالن یک لیتری حاوی 840 میلی لیتر آب مقطر مقدار 4 گرمCTAB می افزاییم. پس از انحلال کامل (یک ساعت) محلولی همگنی بدست می آید. سپس 20 میلی لیتر از محلول کلوئیدی Fe3O4 را پس از پراکنده کردن توسط دستگاه امواج فراصوت قطره قطره به محلول فوق افزوده و سوسپانسیون حاصل به مدت نیم ساعت با هم زن مغناطیسی هم زده می شود تا نانو ذرات Fe3O4 به طور یکنواخت بین میسل های تشکیل شده پخش گردند. در مرحله آخر 16 میلی لیتر سدیم سیلیکات به عنوان منبع سیلیکاتی به مخلوط واکنش اضافه شده و پس از گذشت 20 ساعت محصول واکنش با آهن ربا جدا و با آب دیونیزه و اتانول به طور مرتب شستشو داده شده تا ذرات غیرمغناطیسی حذف گردد. در این مرحله مواد مزو حفره مغناطیسی حاصل در دمای اتاق خشک شده و به منظور حذف مواد فعال سطحی در دمای 450 درجه سانتیگراد کلسینه می شود.
تهیه Fe2O3-MCM-41-α-پی پیرازین5/0 گرم از Fe2O3-MCM-41-α به 5 میلی‌لیتر اتانول در یک بالن اضافه و مخلوط شده، و در مرحله بعد داخل یک بشر کوچک 35/0گرم از پی پیرازین به محلول اتانولی افزوده می شود تا به مدت 3 تا 4 ساعت هم بخورد. سپس حلال اتانول بوسیله روتاری جدا می شود.
روش عمومی سنتز مشتقات 3،1-دی فنیل-2-پروپنون:
جهت تهیه‌ی مشتقات 3،1-دی فنیل-2-پروپنون، به محلول شامل 32/1 گرم پتاس در 5 میلی‌لیتر آب و 30 میلی‌لیتر متانول که در دمای صفر درجه سانتیگراد (حمام آب یخ) تهیه گردیده است، 5 میلی مول بنزآلدهید اضافه شده و محلول در همان دما به مدت 10 الی 20 دقیقه هم زده می‌شود. سپس 6 میلی مول استوفنون اضافه شده و 3 ساعت دیگر نیز تحت همین شرایط هم زده می‌شود. نهایتا، مخلوط واکنش از حمام آب و یخ خارج شده تا دمای آن به دمای اتاق برسد. در این زمان محصولات مورد نظر تشکیل می شوند، رسوبات را صاف کرده تا محصولات مورد نظر جدا گردد (شکل 3-1).

شکل STYLEREF 1 s ‏3 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: سنتز مشتقات 3،1-دی فنیل-2-پروپنون
روش نمونه برای تهیه 3-فنیل-1-(4-کلروفنیل)-2-پروپنون: به محلول شامل 32/1 گرم پتاس در 5 میلی‌لیتر آب و 30 میلی‌لیتر متانول، که در دمای صفر درجه سانتیگراد (حمام آب یخ) تهیه گردیده است، 7025/0گرم کلرو بنزآلدهید اضافه می‌شود پس از اتمام افزایش، محلول در همان دما به مدت 10 الی 20 دقیقه هم زده می‌شود. سپس 72/0 گرم استوفنون اضافه شده و 3 ساعت دیگر نیز تحت همین شرایط هم زده می‌شود. سپس مخلوط واکنش از حمام آب و یخ خارج شده تا دمای آن به دمای اتاق برسد. در این زمان محصولات مورد نظر تشکیل می شوند، این رسوبات را صاف کرده تا محصولات مورد نظر جدا شود.
روش عمومی سنتز مشتقات 6،4-دی فنیل پیریمیدین از طریق کاتالیزور مغناطیسیMCM-41 پی پیرازین:
یک میلی مول از مشتق 3،1-دی فنیل-2-پروپنون مربوطه و یک میلی مول از یکی از مشتقات آمیدین را با 1 گرم از کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین مخلوط نموده و به ظرف واکنش منتقل می نماییم، بعد از یک ساعت هم‌خوردن مخلوط در دمای 80 درجه سانتیگراد، رنگ مخلوط از حالت سفید رنگ به زرد رنگ تبدیل می‌شود، روند تکمیل واکنش را توسط کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) در مخلوط حلال‌های 1:2، n-هگزان: اتیل‌استات کنترل می‌نمائیم. بعد از 3-4 ساعت واکنش متوقف شده، کاتالیزورها از محلول واکنش به آسانی توسط یک آهنربای خارجی جداسازی می شوند و محصول 6،4،2-تری فنیل پیریمیدین با بازده 85 درصد در ظرف واکنش باقی می‌ماند.
روش نمونه برای سنتز 6،4،2-تری فنیل پیریمیدین از طریق کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین:مقدار 208/0 گرم از ترکیب 3،1-دی فنیل-2-پروپنون و 0936/0 گرم از بنزآمیدین هیدرو کلرید با مقدار 1 گرم از نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین، مخلوط نموده و به ظرف واکنش منتقل می نماییم، بعد از یک ساعت هم‌خوردن مخلوط در دمای 80 درجه سانتیگراد، رنگ مخلوط از حالت سفید رنگ به زرد رنگ تبدیل می‌شود، روند تکمیل واکنش، توسط کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) در مخلوط حلال‌های 1:2، n-هگزان: اتیل‌استات کنترل می‌گردد. بعد از 3-4 ساعت واکنش متوقف گردیده و محصول 6،4،2-تری فنیل پیریمیدین با بازده 85 درصد جدا می شود. شکل 3-2 واکنش کلی این سنتز را نشان می‌دهد.

شکل STYLEREF 1 s ‏3 SEQ شکل * ARABIC s 1 2: سنتز 6،4،2-تری فنیل پیریمیدینروش نمونه برای سنتز 2-آمینو-6،4-دی فنیل پیریمیدین از طریق کاتالیزور مغناطیسیMCM-41 پیپرازین
مقدار 208/0گرم از ترکیب 3،1-دی فنیل-2-پروپنون و 108/0 گرم گوانیدینوم کربنات با مقدار 1 گرم از نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین، مخلوط نموده و به ظرف واکنش منتقل مینماییم، بعد از یک ساعت هم‌خوردن مخلوط در دمای 80 درجه سانتیگراد، رنگ مخلوط از حالت سفید رنگ به زرد رنگ تبدیل می‌شود، روند تکمیل واکنش، توسط کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) در مخلوط حلال‌های 1:2، n-هگزان: اتیل‌استات کنترل می‌گردد. بعد از 3-4 ساعت واکنش متوقف گردیده و محصول 2-آمینو-6،4-دی فنیل پیریمیدین، با بازده 85 درصد جدا می شود. شکل3-3 واکنش کلی این سنتز را نشان می‌دهد.

شکل STYLEREF 1 s ‏3 SEQ شکل * ARABIC s 1 3: سنتز 2-آمینو-4،6-دی فنیل پیریمیدین643890280035فصل چهارم نتایج و بحث
00فصل چهارم نتایج و بحث

نتایج وبحثشناسایی نانوکاتالیزور مغناطیسی عامل دار شده توسط پی پیرازینروش های بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی نانوکاتالیزورهای مغناطیسی عامل دار شده توسط پی پیرازینتکنیک های مختلفی برای بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی مواد مزوحفره به کار می روند. هر تکنیک اطلاعات مهمی را برای درک ویژگی های ساختاری مواد مزوحفره فراهم می کند. تکنیک هایی که معمولاً برای بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی مواد مزوحفره مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، طیف بینی پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ پیمایشی الکترونی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آنالیز تخلخل سنجی.
شناسایی کاتالیزور -MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین4-1-2-1طیف بینی مادون قرمز
طیف بینی مادون قرمز اطلاعات ارزنده ای راجع به ساختار یک مولکول به دست می دهد. با این تکنیک می توان جذب های مربوط به هر پیوند را مشخص کرد. ساختار MCM-41-α-Fe2O3 (شکل a ) دارای پیوندهای Fe-O، سیلانولی Si-OH و -O-Si-O- می باشد. پیوند Fe-O باعث ایجاد جذب های کششی در نواحی cm-1 455، cm-1 1633می شود. پیوند -O-Si-O- جذب کششی نامتقارنی را در ناحیه cm-11079 به دست می دهد. پیوند Si-OH نیز باعث ایجاد جذب کششی در ناحیه cm-1 3448 میشود (شکل a).
ساختار -MCM-41-α-Fe2O3پی پیرازین علاوه بر پیک های بالا، پیک های مربوط به ارتعاش کششی پیوندهایC-H آلیفاتیکی در مولکول پی پیرازین را در نواحیcm-1 2783 و cm-1 2932 و پیک ناحیه cm-1 3400 مربوط به ارتعاش کششی گروه NH پی پیرازین را نشان می دهد (شکل b). در نهایت در شکل c، طیف FT-IR کاتالیزور بعد از سه بار بازیافت نشان داده شده است (شکل 1-4).

شکل STYLEREF 1 s ‏4 SEQ شکل * ARABIC s 1 1: طیف بینی مادون قرمز روی کاتالیزور -MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین4-1-2-2میکروسکوپ پیمایشی الکترونی (SEM)
میکروسکوپ پیمایشی الکترونی یکی از ابزارهای مهم است که برای بررسی شکل مواد مزوحفره به کار میرود. با این تکنیک میتوان انواع متفاوتی از ریخت شناسی مواد سنتز شده در نمونهها را مشخص نمود. مزیت اصلی میکروسکوپ پیمایشی الکترونی این است که می توان توده نمونه ها را مستقیماً به وسیله آن مورد مطالعه قرار داد. تصویر میکروسکوپ پیمایشی الکترونی کاتالیزور -MCM-41-α-Fe2O3پی پیرازین که دارای ریخت شناسی کروی می باشد در شکل (4-2) نشان داده شده است.

شکل STYLEREF 1 s ‏4 SEQ شکل * ARABIC s 1 2 : تصویر میکروسکوپ پیمایشی الکترونی کاتالیزور -MCM-41- α-Fe2O3پی پیرازین4-1-2-3میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)
اطلاعات به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، روشی کلیدی برای بررسی ساختار و شناسایی فازهای متنوع از مواد مزوحفره یعنی فازهای شش وجهی، مکعبی و لایه ای به دست می دهد. تصاویر TEM حاصل از -MCM-41-α-Fe2O3پی پیرازین نشان داده شده است. همان طور که قابل مشاهده است، ساختار شش وجهی α-Fe2O3-MCM-41 در تصویر TEM شکل (4-3) به خوبی قابل مشاهده است.
-762002314575شکل STYLEREF 1 s ‏43ساختار هگزاگونالی α-Fe2O3-MCM-41 در تصویر TEMشکل STYLEREF 1 s ‏43ساختار هگزاگونالی α-Fe2O3-MCM-41 در تصویر TEM-76200371475
4-1-2-4تجزیه و تحلیل تخلخل سنجی
معمولاً جذب مولکول های گازی نیتروژن و یا آرگون و یا دیگر مولکولهای شیمیایی بسته به هدف تجزیه و تحلیل بر روی سطح ترکیبات متخلخل، روش استانداردی برای حصول مساحت سطح، حجم کلی حفرهها و میانگین اندازه حفرهها است. در شکل های زیر نمودارهای حاصل از تجزیه و تحلیل تخلخلسنجی α-Fe2O3-MCM-41 عامل دار نشده، شکل (4-4) و MCM-41 - α-Fe2O3 پی پیرازین ، شکل (4-5) نشان داده شده است.
3114675434340b00b
1028700453390a0a

657225-89535
885825104140شکل STYLEREF 1 s ‏44: نمودار (a) تجزیه و تحلیل تخلخلسنجی و (b) α-Fe2O3-MCM-41 BJH0شکل STYLEREF 1 s ‏44: نمودار (a) تجزیه و تحلیل تخلخلسنجی و (b) α-Fe2O3-MCM-41 BJH
2571753015615شکل STYLEREF 1 s ‏45: نمودار (a) تجزیه و تحلیل تخلخلسنجی و (b) BJH MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازینشکل STYLEREF 1 s ‏45: نمودار (a) تجزیه و تحلیل تخلخلسنجی و (b) BJH MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین2571755715
مقایسه تجزیه و تحلیل تخلخل سنجی بین بستر بدون عامل α-Fe2O3-MCM-4و بستر عامل دار شده پی پیرازین، نشان می دهد که مولکول پی پیرازین در داخل نانو حفرات بستر مغناطیسیα-Fe2O3-MCM-41 قرار گرفته است جدول (4-1).
جدول 4-1: دادههای حاصل از تجزیه و تحلیل تخلخل سنجیکاتالیزور حجم حفرهها
cm3g-1 میانگین اندازه حفرهها
Nm مساحت ویژهm2 g-1α-Fe2O3-MCM-41 59/1 26/5 1213
- MCM-41 - α-Fe2O3پی پیرازین 22/0 51/3 300
4-1-2-5پراش پرتو ایکس
25717517513300پراش پرتو ایکس برای شناسایی ساختار، درجه کریستالیزاسیون، تعیین فاز مواد و اندازه کریستال به کار می رود. مواد مزوحفره پیک های مشخصی را در محدوده Ɵ2 بین 2 الی 10 درجه و اکسید آهن III، پیک های مشخصی را در محدوده Ɵ2 بین 10 الی 80 درجه نشان می دهند. طیف XRD کاتالیزور α- - MCM- Fe2O3 -41 پی پیرازین در شکل (4-6) آورده شده است.
2571752507615شکل STYLEREF 1 s ‏46: نمودار پراش پرتو ایکس کاتالیزور - MCM-41 - α-Fe2O3 پی پیرازین
شکل STYLEREF 1 s ‏46: نمودار پراش پرتو ایکس کاتالیزور - MCM-41 - α-Fe2O3 پی پیرازین
2000252510790فصل اول مقدمه
فصل اول مقدمه
فصل اول مقدمه
فصل اول مقدمه

سنتز پیریمیدین هابا توجه به مطالب فصول پیشین درباره اهمیت و گستردگی روشهای سنتز مشتقات پیریمیدین گزارش شده در منابع پژوهشی شیمی، در این کار تحقیقاتی سعی شده است تا سنتز ترکیبات هتروسیکل سه استخلافی پیریمیدین تحت شرایطی صورت پذیرد که علاوه بر سهولت انجام از لحاظ زیست محیطی نیز مناسب باشد. جهت سنتز این ترکیبات از استوفنون، آلدهید و انواع مشتقات آمیدین استفاده شد.
این تحقیق با سنتز مشتقات ترکیب 3،1-دی فنیل-2-پروپنون از استوفنون و مشتقات آلدهید شروع می‌شود و با واکنش آن با آمیدین‌ها ادامه پیدا می‌کند.
در ابتدا جهت ساخت مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین، واکنش بین 1میلی مول 1-(4-کلروفنیل)-3-فنیل-2-پروپنون و 6/ 0میلی مول گوانیدینیوم کربنات به عنوان واکنش الگو انتخاب گردید (شکل 4-7).

شکل STYLEREF 1 s ‏47: واکنش الگونتایج واکنش در حضور کاتالیزور نانو مغناطیسی MCM-41-پی پیرازین:بررسی دمای واکنش
در ابتدا 1میلی مول از 1-(4-کلروفنیل)-3-فنیل-2-پروپنون و 6/0 میلی مول از گوانیدینیوم کربنات و 1/0 گرم کاتالیزور نانو مغناطیسی MCM-41-پی پیرازین با هم مخلوط گردیدند و در دمای اتاق در شرایط بدون حلال هم زده شدند، بررسی روند واکنش توسط کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) در مخلوط حلال‌های 1:2، n-هگزان: اتیل‌استات نشان داد واکنش بعد از 10ساعت، کامل نشده و ماده اولیه باقی مانده است.
در مرحله بعد واکنش الگو در دمای 50 درجه سانتیگراد قرار گرفت و بررسی روند واکنش توسط TLC نشان داد واکنش بعد از 10 ساعت، کامل نشده و ماده اولیه باقی مانده است.
دمای واکنش الگو تا 80 درجه سانتی گراد افزایش داده شد پس از 2ساعت، TLC نشان داد که واکنش کامل شده است (جدول 4-2)
جدول 4-2: بررسی اثر دما روی سنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین با استفاده از نانوکاتالیزور MCM-41 -پی پیرازینردیف دما) C º) زمان ( h) کاتالیزور(gr) بازده (%)
1 rt 10 1/0 واکنش کامل نشد
2 50 10 1/0 واکنش کامل نشد
3 80 5/2 1/0 92
4 120 2 1/0 92
بررسی میزان کاتالیزور روی سرعت واکنش
ابتدا واکنش الگو در دمای 80 درجه سانتی گراد بدون استفاده از کاتالیزور تا 10 ساعت قرار داده شد بررسی روند واکنش توسط TLC نشان داد چند حد واسط، تشکیل شده است.
سپس واکنش الگو با مقدار 00312/0 گرم کاتالیزور مغناطیسی MCM-41-پی پیرازین، در دمای 80 درجه سانتی گراد قرار داده شد بررسی روند واکنش توسط TLC نشان داد که بعد از 10 ساعت ماده اولیه در مخلوط واکنش موجود است و واکنش کامل نشده است..
در مرحله بعد، واکنش الگو با مقدار 00625/0 گرم کاتالیزورمغناطیسی MCM-41-پی پیرازین، در دمای 80 درجه سانتی گراد قرار داده شد بررسی روند واکنش توسط TLC نشان داد که بعد از 5/2 ساعت واکنش کامل شده است.
واکنش الگو با مقدار 1/0 گرم کاتالیزور مغناطیسی MCM-41-پی پیرازین، در دمای 80 درجه سانتی گراد قرار داده شد، و بعد از 2 ساعت واکنش کامل شد. مقدار کاتالیزور را 2 برابر کردیم مشاهده شد که سرعت واکنش نیز 2 برابر شده و طی 1 ساعت واکنش کامل شد (جدول 4-3).
جدول STYLEREF 1 s ‏43: بررسی اثر مقدار نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در سنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدینردیف دما) C º) زمان ( h) کاتالیزور (gr) بازده (%)
1 80 10 - -
2 80 10 03 /0 -
3 80 5/2 05/0 85%
4 80 2 1/0 92%
5 80 1 2/0 93%


بررسی میزان ماده اولیه (گوانیدینیوم کربنات)روی سرعت واکنش
واکنش الگو با 5/0 میلی‌مول گوانیدینیوم کربنات در حضور 2/0 گرم کاتالیزورمغناطیسی MCM-41-پی پیرازین، در دمای 80 درجه سانتی گراد قرار داده شد، بررسی روند واکنش توسط TLC نشان داد که واکنش بعد از 6 ساعت کامل شده است. در واکنش دیگر میزان گوانیدینیوم کربنات به 75/0 میلی‌مول افزایش داده شد و واکنش در 1 ساعت کامل شد (جدول 4-4).
جدول STYLEREF 1 s ‏44: بررسی اثر میزان گوانیدینیوم کربنات درسنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدین با استفاده از نانوکاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازینردیف دما) C º) زمان ( h) گوانیدینیوم کربنات (m mol) کاتالیزور (gr) بازده (%)
1 80 1 6/0 2/0 92
2 80 6 5/0 2/0 84
3 80 1 75/0 2/0 93
4-2-2بررسی واکنش در حضور کاتالیزورنانو MCM-41-پی پیرازین :در مرحله آخر که واکنش الگو در دمای 80 درجه سانتی گراد با استفاده از 1/0 گرم کاتالیزور MCM-41-پی پیرازین (نانوکاتالیزور غیرمغناطیسی) قرارداده شد، بعد از 10ساعت، TLC نشان داد که هیچ محصولی تشکیل نشده است. این تجربه نشان می دهد که نانوذرات اکسید آهن قرار داده شده در بستر MCM-41 نه تنها موجب بازیافت کاتالیزور با استفاده از یک آهنربای خارجی می گردند بلکه در واکنش به عنوان یک اکسید کننده به کامل شدن محصول واکنش کمک می نماید.
جدول STYLEREF 1 s ‏45: بررسی واکنش در حضور کاتالیزورنانو MCM-41-پی پیرازین درسنتز مشتق 2-آمینو-4-(4-کلروفنیل)-6-فنیل پیریمیدینردیف زمان(h) دما( Cº) باز بازده(%)
1 10 rt Na2CO3 واکنش کامل نشد
2 10 80 - واکنش کامل نشد
3 6 80 Na2CO3 92
4 10 120 - واکنش کامل نشد
5 5 120 Na2CO3 94
به این ترتیب، سنتز سایر مشتقات 2-آمینو-6،4-دی آریل پیریمیدین با استفاده از مشتقات 3،1-دی آریل-2-پروپنون (1 میلی‌مول) و گوانیدینیوم کربنات (75/0 میلی‌مول) در حضور نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین (2/0گرم) در دمای C° 80 بدون استفاده از حلال، به عنوان شرایط بهینه، انجام گرفت (جدول 4-6).

جدول STYLEREF 1 s ‏46: مشتقات 2-آمینو-6،4-دی آریل پیریمیدین بدست آمده تحت شرایط بدون حلال با نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در دمای 80 درجه سانتیگرادردیف R1 R2 زمان(h) بازده(%) نقطهذوب(obs) (ºC) نقطهذوب(lit) (ºC)
1 ph ph 3 82 135 135-140
2 C6H4Cl ph 5/2 93 156 147-149
3 C6H4NO2 ph 5/1 90 174 120-122
4 C6H4CN ph 2 85 80 -
5 C6H4NHCOCH3 ph 5 80 107-110 -
6 C6H4Cl C6H4CH3 2 92 152-155 -
7 C6H4NHCOCH3 C6H4CH3 3 83 215-217 -
سنتز مشتقات 2-فنیل-6،4-دی آریل پیریمیدین با استفاده از مشتقات 3،1-دی آریل-2-پروپنون (1 میلی‌مول) و بنزآمیدینیوم هیدروکلراید (5/1 میلی‌مول) در حضور نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین (2/0گرم) در دمای 80 درجه سانتی‌گراد بدون استفاده از حلال صورت گرفت (جدول4-7).

جدول STYLEREF 1 s ‏47: سنتز مشتقات 2-فنیل-6،4-دی آریل پیریمیدین تحت شرایط بدون حلال با نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در دمای 80 درجه سانتیگراد
ردیف R1 R2 زمان(h) بازده(%) نقطهذوب(obs) (ºC) نقطه ذوب(lit) (ºC)
1 C6H4NO2 ph 3 95 172 212-213
2 C6H4NHCOCH3 ph 2 88 170 -
3 C6H4NHCOCH3 C6H4CH3 5 87 220 -
مشتقات فوق (جدول4-7) در مدت زمان 5/1 تا 5 ساعت در دمای 80 درجه سانتی‌گراد با بازده بالا به روش دو جزیی و با استفاده از کاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین سنتز شدند. الکترون دهندگی و گیرندگی استخلافات در مشتقات 3،1-دی آریل-2-پروپنون، تأثیر چندانی بر سرعت واکنش نداشت. این مورد نشان دهنده عمومیت بالا و بهره وری بسیار خوب روش پیشنهادی برای سنتز پیریمیدین ها می باشد.
در جدول(4-6) مشتقات شماره 5، 6 و 7 و از جدول (4-7) مشتقات شماره 2 و 3 جدید هستند.1840230135001018421351313815بازده واکنش
00بازده واکنش
لازم بذکر است که این کاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین تا 3 بار قابل بازیافت بوده و همانطور که در نمودار زیر قابل مشاهده است بعد از 3 بار استفاده از کاتالیزور بازده محصول تنها 10% کاهش می یابد (شکل4-8)
123825089535شکل STYLEREF 1 s ‏48: بازیافت کاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین0شکل STYLEREF 1 s ‏48: بازیافت کاتالیزور مغناطیسی MCM-41پی پیرازین
4-2-3شرایط بهینه واکنشبه این ترتیب با توجه به آزمایشات انجام شده، استفاده از مشتقات 3،1-دی آریل-2-پروپنون (1 میلی‌مول) و گوانیدینیوم کربنات (6/0 میلی‌مول) یا بنزآمیدینیوم هیدروکلرید (5/1 میلی‌مول) در حضور (2/0گرم) کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در دمای 80 درجه سانتیگراد به عنوان شرایط بهینه جهت سنتز مشتقات پیریمیدین معرفی می گردد.
4-2-4مزایای روش ارائه شدهمزیتهای روش ارایه شده نسبت به روش های گزارش شده عبارتند از:
استفاده از کاتالیزور نانو و حذف حلال در جهت پیروی از قوانین شیمی سبز
روش استخراج ساده محصول
سنتز مشتقات متنوع با بازده خوب تا عالی
دما و شرایط ملایم واکنش
بازیافت چند باره نانوکاتالیزور مغناطیسی
4-2-5بخش طیف‌ها4-2-5-1طیف IR
در طیف IR محصول پیریمیدین، اثری از گروه کربونیل آلدهیدی در فرکانس 1705 تا 1- cm 1735 مربوط به ماده اولیه آلدهیدهای آروماتیک نمی‌باشد و این مطلب نشان‌دهنده مصرف شدن کامل مواد اولیه در طول سنتز پیریمیدین می‌باشد. پیک‌های مشخص محصول پیریمیدین در IR که کمک به شناسایی این ترکیب می‌نماید، پیک‌های ناحیه cm-1 3450 تا 3500 و پیک‌های ناحیه cm-1 3350 تا 3390 که مربوط به ارتعاش‌های کششی نامتقارن و متقارن گروه NH2 می‌باشد. پیکی در محدوده فرکانس cm-1 1600 تا 1640 که مربوط به پیوند C=N در حلقه هتروسیکل پیریمیدینی می‌باشد نیز تاییدی بر تشکیل ساختار پیریمیدینی محصولات در طیف IR می‌باشد.
4-2-5-2طیف NMR H1
در ترکیبات پیریمیدینی 2-آمینو،6،4-دی‌آریل پیریمیدین، پیک‌های مربوط به هیدروژن‌های آریل در محدوده ppm 9-7 = δ ظاهر می‌شود و پیک مربوط به (NH2) روی حلقه پیریمیدینی که یک هیدروژن فعال است در حلال‌های مختلف در فرکانس‌های متفاوتی ظاهر می‌شود. در طیف‌های HNMR 1 ضمیمه شده مربوط به ترکیبات پیریمیدینی ساخته شده، پیک NH2 در حلال DMSO دوتره در محدوده ppm 6-5 δ= به صورت پهن ظاهر شده است.
4-2-5-3طیف NMR 13C
در پیریمیدین‌های سنتز شده، کربن‌های حلقه پیریمیدین در ناحیه ppm 170-160 δ = ظاهر می‌شوند، کربن‌های حلقه‌های آریل در‌ ppm 160-120 δ = ظاهر می‌شود و در پیریمیدین‌هایی که کربن کربونیل موجود است در ppm 180-170 δ =ظاهر می‌شود.
نتیجه گیری
با توجه به آزمایشات متعددی که انجام شد نهایتاً مشتقات سه استخلافی پیریمیدین با استفاده از مشتقات 3،1-دی آریل-2-پروپنون و مشتقات آمیدینی در حضور نانو کاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین در دمای ملایم سنتز شدند.
نانوکاتالیزور مغناطیسی MCM-41 پی پیرازین قادر است در سنتز مشتقات سه استخلافی پیریمیدین‌ها با استفاده از مشتقات 3،1-دی آریل-2-پروپنون به عنوان ماده اولیه، تا 3 بار مصرف و بازیافت شود.
شرایط بدون حلال در حضور یک نانوکاتالیزور جدید در سنتز مشتقات سه استخلافی پیریمیدین ها به دست آمد.
مشتقات متنوع پیریمیدین های سه استخلافی تحت شرایط ساده با بازده های خوب تا عالی، زمانهای کم و خالص سازی آسان، سنتز شدند.
وجود گروههای الکترون دهنده یا کشنده تاثیر اندکی بر بازده و زمان واکنشها دارند. این مسئله میزان مقبولیت و عمومیت روش پیشنهاد شده را افزایش می دهد.
به طور کلی در این کار پژوهشی سنتز مشتقات سه استخلافی پیریمیدین ها در حضور نانو کاتالیزور مغناطیسی جدید ارائه شده است که این روش مزایایی از قبیل استفاده از کاتالیزور نانو و سازگار با محیط زیست و قابل بازیافت، عدم استفاده از حلال، بهره های بسیار خوب محصولات و زمانهای کوتاه واکنش را دارا می باشد.
پیشنهادات
پیشنهاد می گردد از این روش و این نوع کاتالیزورها برای سنتز دیگر مشتقات پیریمیدین و همچنین ترکیبات هتروسیکل دیگر استفاده شود. طراحی نانو کاتالیزورهای جدیدتر با کارایی های چند گانه جهت سنتز ترکیبات شیمیایی می تواند انجام گیرد. انجام تست ضد باکتری و دارویی دیگر روی مشتقات جدید پیریمیدین می تواند یکی دیگر از موارد پیشنهادی برای تحقیقاتآینده باشد.
1152525479425فهرست منابع00فهرست منابع
منابع
Amr, A. E., Nermien, M. S. and Abdulla, M. M. 2007. Synthesis, reactions and anti-inflammatory activity of heterocyclic sys--s fused to athiophene moiety using citrazinic acid as synthon. MonatshChem, 138: 699–707. ADDIN EN.REFLIST
Anastas, P.T., Kirchhoff, M.M. 2002. Origins, current status, and future challenges of green chemistry. Accounts of chemical research 35: 686-694.Arafa, R.K., Nour, M.S. and El-Sayed, N.A. 2013. Novel heterocyclic-fused pyrimidine derivatives: Synthesis, molecular modeling and pharmacological screening. European journal of Medicinal Chemistry, 69: 498-507.
Blakley, R. L. 1987. Nomenclature and symbols for folic acid and related compounds. European Journal of Biochemistry, 168: 251-253.
Brown, D. 1994. Primary Syntheses. Quinoxalines: Supplement II, Volume 61: 1-92.
Cesar, J. 2005. Solid-Phase Synthesis of Structurally Diverse 2-Alkyl-and 2-Aryl-Pyrimidines from Support-Bound Amidines. Journal of combinatorial chemistry 7: 517-519.
Chauhan, M., and Kumar, R. 2013. Medicinal attributes of pyrazolo [3, 4-d] pyrimidines: A review. Bioorganic & medicinal chemistry, 21: 5657-5668.
Cieplik, J. E. R. Z. Y., Stolarczyk, M., Pluta, J., Gubrynowicz, O. L. A. F., Bryndal, I., Lis, T. A. D. E. U. S. Z., & Mikulewicz, M. 2011. Synthesis and antibacterial properties of pyrimidine derivatives. Ac Polo Pharm Drug Res, 68: 57-65.
Deshmukh, M. B., Salunkhe, S. M., Patil, D. R. and Anbhule, P. V. 2009. A novel and efficient one step synthesis of 2-amino-5-cyano-6-hydroxy-4-aryl pyrimidines and their anti-bacterial activity. European Journal Medicinal Chemistry, 44: 2651–2654.
Deng, X., Nagle, A., Wu, T., Sakata, T., Henson, K., Chen, Z., Kuhen, K., Plouffe, D., Winzeler, E., and Adrian, F. 2010. Discovery of novel 1H-imidazol-2-yl-pyrimidine-4, 6-diamines as potential antimalarials. Bioorganic & medicinal chemistry letters, 20: 4027-4031.

–384

در هیدرات‌های گازی، مولکول‌های آب بهعنوان میزبان عمل کرده و مولکول‌های گاز را در داخل حفره‌ی خود جای میدهند. همه‌ی مولکول‌های گازی قادر به تشکیل هیدرات نیستند و تنها مولکول‌هایی قادر به ایجاد هیدرات هستند که غیرقطبی بوده یا قطبیت کمی داشته باشند و از نظر اندازه کوچک بوده و در این حفرهها بتوانند قرار بگیرند.
1-2- هیدرات‌های گازی در گذر زمانتاریخچه‌ی هیدرات گازی به سه دوره‌ی اصلی تقسیم میشود:
دوره‌ی اول: این دوره از زمان کشف آن در سال 1810 آغاز شده و تا به حال ادامه دارد و مربوط به جالببودن پدیده‌ی تشکیل هیدرات گازی از نظر علمی است، چرا که تجمع آب و گاز در یک فاز جامد (هیدرات)، از نظر علم قابل توجه است.
دوره‌ی دوم: تقریباً از سال 1934 با بیان این که تشکیل هیدرات باعث گرفتگی خطوط انتقال گاز طبیعی میباشد، شروع شده و تاکنون ادامه دارد. در این دوره، هیدرات عمدتاً بهعنوان مشکلی برای تولیدکنندگان گاز طبیعی در نظر گرفته میشود.
دوره‌ی سوم: با کشف ذخایر هیدرات گاز طبیعی ارتباط دارد. وجود هیدرات‌های گاز در طبیعت در دهه‌ی 1960 توسط ماکوگون اثبات شد که بعد از آن تلاش‌های زیادی جهت کشف و توسعه‌ی ذخایر هیدرات صورت گرفت. بدون شک، مشکلات پیش روی تولید از ذخایر عظیم هیدرات گازی، یکی از چالش‌های مهم صنعت انرژی در قرن بیستویکم است. اولین تولید تجاری از ذخایر هیدرات گاز طبیعی، در سیبری اتفاق افتاد [1]. شکل (1-1) تعداد مقالات مربوط به هیدرات‌های گازی در قرن بیستم را نشان میدهد.


شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 1) رشد پروژه - ریسرچ‌های مربوط به هیدرات‌های گازی در قرن بیستم [2].1-3- ساختار هیدرات‌های گازیهیدراتهای گازی ترکیبات جامد بلوری هستند که در اثر همجواری مولکولهای آب و بعضی از گازها در دما و فشار خاصی به وجود میآیند. مولکولهای آب بهوسیله پیوند هیدروژنی ساختارهای بلوری ناپایداری با چندین قفس تشکیل میدهند. مولکولهای گاز میتوانند قفسهای بلور را اشغال کرده و هنگامی که تعداد قفسهای اشغال شده به حداقل لازم برسد، ساختار بلوری پایدار خواهد شد و هیدرات گازی جامد شکل خواهد گرفت.
امروزه، سه ساختار عمده برای هیدرات‌های گازی شناخته شده است که بر اساس نوع قفس و نسبت قفس‌های با اندازه‌های متفاوت از هم متمایز میشوند. هر ساختار، حداقل شامل دو نوع قفس چندوجهی است که واحد سازنده‌ی اصلی همه‌ی آنها، یک دوازدهوجهی است که هر وجه آن پنجضلع دارد. در شکل (1-2) انواع قفس‌هایی که در ساختار هیدرات‌های گازی بهکار رفته، نشان داده شده است [2].

شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 2) انواع قفس‌های موجود در ساختار‌های هیدرات گازی: (الف) دوازدهوجهی پنجضلعی (512)؛ (ب) چهاردهوجهی (51262)، (ج) شانزدهوجهی (51264)، و (د) بیستوجهی (51268) [2].در اواخر دهه‌ی 1940 و اوایل دهه‌ی 1950، واناستکلبرگ و همکارانش با آزمایش‌های پراش اشعه‌ی X، هیدرات‌های گازی را جمعآوری و مطالعه کردند. تفسیر نتایج آزمایش‌های پراش توسط واناستکلبرگ، کلوسن، پائولینگ و مارش [4] منجر به تعیین دو ساختار بلوری هیدرات، ساختار sI و ساختار sII شد. وجود سومین ساختار هیدرات، ساختار sH، در سال 1987 توسط ریمپستر و همکارانش کشف شد [5]. این ساختارها در شکل (1-3) نشان داده شده است. در ادامه به بررسی جزئیات این سه ساختار پرداخته شده است.

شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 3) سلول واحد (الف) ساختار sI ، (ب) ساختار sII، و (ج) ساختار sH ]3[1-3-1- ساختار sIسلول واحد ساختار sI، یک مکعب با ابعاد Å12 است که شامل دو نوع قفس کوچک و بزرگ میباشد. دو قفس کوچک، دوازدهوجهی پنجضلعی هستند، در حالی که شش قفس بزرگتر، بهصورت چهاردهوجهی هستند که دوازده وجه آن، پنجضلعی و دو وجه آن، ششضلعی میباشند که این دو وجه ششضلعی روبهروی هم قرار دارند. حفره‌های کوچک با شعاع Å 5/3 تقریباً کُروی و حفره‌های بزرگ با شعاع Å 33/4 تخممرغ شکل میباشند[3].
شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 4) شکل حفرهها در ساختار sI ]3[1-3-2- ساختار sIIسلول واحد ساختار sII شامل یک مکعب به ابعاد Å3/17 میباشد که هر واحد ساختمانی آن از 136 مولکول آب و 24 حفره برای مولکول‌های گاز (کوچک و بزرگ) تشکیل شده است. 16 حفره‌ی کوچک 12 وجه پنج ضلعی و 8 حفره‌ی بزرگ شانزده وجهی هستند که شامل 4 وجه ششضلعی و 12 وجه پنج ضلعی میباشند[3].

شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 5) شکل حفرهها در ساختار sII [3]1-3-3- ساختار sHسلول واحد این ساختار، یک شبکه‌ی شش وجهی است که هر واحد ساختمانی آن از 34 مولکول آب و 6 حفره برای مولکول‌های گاز (حفره‌ی کوچک، بزرگ، متوسط) تشکیل شده است. 3 حفره‌ی کوچک 12 وجه 5 ضلعی است که ساختار‌های قبلی نیز آن را دارا میباشند، و یک حفره‌ی بزرگ 12 وجه 5 ضلعی و 8 وجه شش ضلعی است و دو حفره با اندازه‌ی متوسط و کمی بزرگتر از حفره‌ی کوچک، که یک 12 وجهی (3 وجه چهارضلعی، 6 وجه پنج ضلعی و 3 وجه شش ضلعی) میباشد [3].

شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 6) شکل حفرهها درساختار sH [3]برخلاف sI، sII که معمولاً بهسهولت یک مهمان در قفس بزرگ و یا قفس کوچک میپذیرند، تمام هیدرات‌های گازی sH حداقل دارای دو نوع مهمان هستند. همچنین تحقیقات آزمایشگاهی پیشبینی میکند که هیدرات‌های گازی sH میتوانند در دما‌های بالاتر و فشار کمتری در مقایسه با sI و sII تشکیل شوند، که باعث اهمیت این ساختار میشود[3].
1-3-4- نکاتی مربوط به ساختار‌های هیدراتهیدرات‌های گازی طبیعی، بهطور معمول در ساختار مکعبی sI، ساختار مکعبی sII یا در ساختار sH تشکیل میشوند.
پیوند هیدروژنی اساس برهمکنش‌های پیوند مولکول‌های آب در ساختار چهارضلعی شبیه به یخ است. خوشه‌های آب پنج و ششضلعی به وسیله‌ی پیوند هیدروژنی تشکیل میشوند که بارها در آب یافت میشوند. خوشه‌های مربع در فواصل کمتر وجود دارند[6].
یک حفره‌ی مشترک ساختار‌های هیدرات، دوازدهوجهی پنجضلعی است.
فضا‌های بین حفره‌های 512 بزرگتر از حفره‌های 51262 در ساختار sI، یا حفره‌های 51264 در ساختار sII هستند. در ساختار sH، هر دو حفره‌ی بزرگ (51268) و حفره‌های متوسط (435663) بین لایه‌های حفره‌های 512 شکل گرفتهاند.
مولکول‌های کوچک علاوه بر اشغال کردن حفره‌های کوچک، حفره‌های بزرگ را نیز اشغال میکنند. مولکول‌های بزرگ تنها با اشغال حفره‌های بزرگ میتوانند ساختار‌های sI و یا sII را پایدار کنند. در ساختار H لازم است که هر دو حفره‌ی بزرگ و کوچک اشغال شوند.
اشغال حفره‌های هیدرات و ساختار هیدرات به میزان زیادی توسط اندازه‌ی مهمان در ساختار sI و sII تعیین میشود. در ساختار sH، اندازه و شکل برای مولکول مهمان ضروری است. برهمکنش‌های دافعه‌ی بین مهمان و میزبان باعث پایداری ساختار هیدرات میشود. نسبت اندازه‌ی مهمان به حفره یک راهنمای کلی برای تعیین ساختار‌های بلوری و اشغال قفس است [6].
1-4- مشخصات مولکول مهمانهیدرات‌های گازی بر اساس مولکول مهمان نیز تقسیم شدهاند. این تقسیمبندی بر اساس دو عامل ماهیت پیوند شیمیایی مولکول مهمان و اندازه و شکل آن صورت میگیرد [7]. جفری با این بیان که مولکول‌های مهمان نمیتوانند شامل یک یا تعدادی از گروه‌هایی با پیوند هیدروژنی نسبتاً قوی باشند، آنها را بر اساس ماهیت شیمیایی طبقهبندی کرد. مولکول‌های ترکیبات گاز طبیعی دارای پیوند هیدروژنی نیستند و بنابراین ماهیت شیمیایی آنها یک محدودکننده نمیباشد. در یک بررسی مروری از مولکول‌های مهمان در هیدرات‌های گازی، دیویدسون بیان کرد در صورتی که محدودیت‌های ماهیت شیمیایی رعایت شود، تمام مولکول‌هایی که بین اندازه‌ی آرگون Å (8/3) و سیکلو بوتان Å (5/6) قرار میگیرند، میتوانند هیدرات‌های sI و sII تشکیل دهند [8].
1-5- هیدراتهای گازی در طبیعتدانشمندان روسی با بهرهگیری از روشهای نظری در سال 1970 محاسبه کردند که باید رسوبات طبیعی هیدراتهای گازی در سطح زمین وجود داشته باشند. هنگامی که در سال 1980 نمونههای هیدرات گازی از کف دریا توسط کشتیهای روسی و همچنین در فلات قارهی آمریکا توسط کشتیهای حفاری بازیافت گردید، این تئوری تأیید شد. در اواخر قرن بیستم، برخی مباحث مهم و جهانی و بسیاری از کشورها را بر این داشت که برنامه تحقیقاتی بین المللی برای تحقیقات در زمینهی هیدراتهای گازی طرح نمایند. مهمترین این اقدامات توسط کشورهای ژاپن، کانادا، آمریکا و هند انجام شد[16]. تخمینهای بسیار متنوعی در مورد میزان منابع جهانی هیدراتهای وجود دارد و اغلب پیشبینی میکنند که هیدراتهای گازی با سایر منابع گاز طبیعی، بهصورت ترکیب شده وجود دارند.
پیشبینیهای اخیر از مقدار حجم گازی که در هیدراتهای گازی محبوس شده است، در محدوده صد هزار تا یک میلیون تریلیون فوت مکعب خبر میدهد. اگر فقط 5 درصد از مخازن گازی هیدراته قابل برداشت باشند، مقدار آن به مقدار گازهای پیشبینی شده قابل برداشت از منابع گازی غیرهیدراته خواهد رسید. در شکل (1-7) منابع هیدراتهای گازی نسبت به سایر منابع هیدروکربنی نشان داده شده است[16].
هیدراتهای گازی دورتادور کرهی زمین، خارج از رسوبات پوستهای قارهها، در اعماق بیش از 500 متر و در جاهایی که دما فقط چند درجه بالاتر از نقطه انجماد آب است و همچنین در بسترهای قطبی یافت میشوند. منطقه پایداری هیدرات گازی، یعنی محلی که هیدراتهای گازی پایدار هستند، بستگی به دما، فشار، تغییرات گرمایی، حجم و ترکیب درصد گاز دارد. عوامل فوق، محدودهای که منطقه پایداری هیدرات گازی تشکیل میشود، را هم کنترل میکنند. در شکل (1-8) منابع پیشبینی شده و کشفشدهی هیدراتهای گازی در کرهی زمین نشان داده شده است[16].
هیدرات متان یکی از بالقوهترین منابع گازطبیعی در آینده نزدیک است زیرا مقادیر عظیمی از مخازن آن به شکل هیدراتهای گازی در رسوبات دریایی و مناطق لجنی سراسر دنیا وجود دارد. هر چند هیدراتهای گازی هیدروکربنهایی دارند که تمام آنها بیرنگ نیستند. بعضی از هیدراتهای گازی اعماق خلیج مکزیک در طیفهای زرد، نارنجی، و حتی قرمز، به شدت رنگی هستند[15].

شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 7) توزیع کربن آلی در منابع زمین ) بجز در صخرهها( برحسب گیگا تن [16]
شکل (1- SEQ شکل_1- * ARABIC 8) منابع پیشبینی شده و کشف شدهی هیدراتهای گازی در کرهی زمین [16]1-6- اهمیت هیدرات‌های گازیتشکیل هیدرات، چه بهعنوان یک پدیده‌ی مضر در خطوط انتقال گاز و چه کاربرد‌های آن در نگهداری و انتقال یا جداسازی مواد گوناگون مدّ نظر محققان است.
1-6-1- مزایای هیدرات گازیاز مزایای هیدرات‌های گازی میتوان به انتقال گاز طبیعی، منبع مهم انرژی و کاربرد آن در صنعت غذایی اشاره کرد.
1-6-1-1- انتقال گاز طبیعیدر طول 20 سال اخیر منابع اثبات شدهی گاز طبیعی در حدود دو برابر افزایش یافته است. ولی بیشتر میادین گاز طبیعی در جهان به طور معمول در نقاطی واقع شدهاند که از بازار مصرف دور هستند. همچنین هزینههای مربوط به تولید، فراوری و مهمتر از آن انتقال گاز طبیعی زیاد است و به صورت عاملی بازدارنده ظاهر میشود.
گاز طبیعی به طور عمده از متان تشکیل شده است، بنابراین بررسی شرایط تشکیل هیدرات متان به شرایط هیدرات گاز طبیعی بسیار نزدیک است. بهترین گزینه برای ذخیرهسازی بیشترین حجم متان ساختار sIاست که میزان ذخیرهسازی آن 224 متر مکعب به ازای هر متر مکعب هیدرات متان در شرایط استاندارد است. زیرا متان میتواند هر دو قفس کوچک و بزرگ این ساختار را اشغال کند ولی برای تشکیل هیدرات متان خالص به این صورت، نیاز به فشار زیادی است. از طرفی، وجود گازهایی مانند پروپان که ترکیب گاز طبیعی وجود دارند منجر به پیدایش ساختار sII خواهد شد، بنابراین به منظور کاهش فشار بسیار بالای تشکیل هیدرات گازی متان میتوان با یک افزودنی مناسب که توانایی نشستن در قفسهای بزرگ این ساختار را دارد، فشار تشکیل هیدرا ت گازی را کاهش داد. این افزودنیهای مناسب میتواند برای مثال اتیلناکسید برای ساختار sIو تتراهیدروفوران برای ساختار sII باشد که توانایی اشغال قفسهای بزرگ این ساختار را دارند و متان نیز در قفسهای کوچک تر این ساختارها مینشیند. به این ترتیب فشار تشکیل هیدرات گازی کاهش مییابد[9].
بعد از کشف هیدرات، استفاده از هیدرات جهت ذخیرهسازی و انتقال گاز بهصورت جدی مطرح گردید. این خاصیت به هیدرات اجازه میدهد که در فشار پایینتر از فشار تشکیل آن پایدار بماند. بعد از تشکیل هیدرات در فشار بالا آن را تا زیر صفر درجه‌ی سانتیگراد سرد میکنند و فشار را به فشار اتمسفر کاهش میدهند. در این صورت، اگر به آن گرما نرسد (شرایط آدیاباتیک) هیدرات تجزیه نمیشود. در واقع از سطح هیدرات تجزیه میگردد. آبِ بهوجود آمده یخ میزند و مانند لایه محافظی اطراف آن را میپوشاند و مانع تجزیه‌ی بیشتر آن میگردد [9].
1-6-1-2- منبع انرژیامروزه مخازن بزرگ هیدرات حاوی متان کشف شده که میتواند بهعنوان منبع جدید انرژی در آینده استفاده گردد. هیدرات گازی میتواند مقدار بسیار زیادی از گاز را در خود حبس کند. پیشبینی میشود هیدرات گازی کشفشده در دنیا، حدود 100 گیگا تُن کربن میباشد که این مقدار به تقریب دو برابر مقدار کل کربن موجود در سوخت‌های فسیلی در کره‌ی زمین است [10].
1-6-1-3- جداسازی دیاکسیدکربنحدود 64 درصد از اثر افزایش گاز‌های گلخانهای به دلیل انتشار دیاکسیدکربن است که بیش از 6 گیگا تن برسال است و به فعالیت‌های انسانی نسبت داده شده است. با توجه به این که اثر گلخانهای باعث گرم شدن کره‌ی زمین میشود، کاهش مقدار دیاکسید کربن منتشر شده در داخل جو چالش عمده‌ی محیط زیست است. دیاکسیدکربن را میتوان تا حدودی با استفاده از روش‌های مختلفی همچون جذب شیمیایی در آمین یا جداسازی در لایه‌ی میانی زمین و اقیانوسها به دام انداخت. این قبیل روشها را میتوان با انتشار دیاکسیدکربن در آب و با استفاده از یک فرآیند سازگار، با تزریق به عمق آب انجام داد. دیاکسیدکربن تا عمق 400 متری به آب تزریق میشود و پس از آن با انحلال در آب به دام افتاده میشود. در عمق بین 1000 و 2000 متر، دیاکسیدکربن میتواند در آب دریا بهطور غنی ظاهر شود و سپس با توجه به چگالی خود، در اعماق دریا تهنشین شود، که در اینجا دیاکسید کربن به مدت طولانی ثابت میماند. جداسازی دیاکسیدکربن دریایی در حال حاضر در مرحله‌ی آزمایش است و تحقیقات بیشتر در زمینه‌ی حلالیت دیاکسیدکربن، سرعت تشکیل هیدرات‌های دیاکسیدکربن و ثبات هیدرات دیاکسیدکربن در حال انجام است [11].
1-6-1-4- هیدرات‌های گازی در صنعت غذاییبلور‌های هیدرات گازی فقط شامل آب خالص و مولکول مهمان هستند و ترکیب مواد تشکیلدهنده‌ی هیدرات گازی در بلور با مخلوط اولیه متفاوت است و این بهعنوان پایه‌ی جداسازی مواد قرار میگیرد. تشکیل بلور‌های هیدرات در دمای بالاتر از نقطه‌ی انجماد نرمال آب صورت میگیرد که این مسئله باعث صرفهجویی انرژی میشود. در نهایت مواد بلورشده بهطور فیزیکی توسط سانتریفیوژ‌های سبدی از محلول تغلیظشده جدا میشوند. در نهایت بلور‌های جدا شده با بالابردن دما و یا کاهش فشار یا ترکیب این دو عامل به آب و گاز تجزیه شده و گاز برای تشکیل هیدرات گازی بعدی وارد خط تولید خواهد شد.
1-6-1-4-1- تغلیظ آب میوههااز هیدرات گازی برای تغلیظ آب میوه‌هایی نظیر سیب، پرتقال، گوجهفرنگی تا گرفتن آب به میزان 80 درصد استفاده میگردد. تغلیظ محلول‌های عصاره‌ی قهوه، نیشکر، نمک طعام با تشکیل هیدرات گازی بهوسیله‌ی اکسیداتیلن، تریکلروفلوئورمتان، اکسیدپروپیلن، دیاکسیدفلوئور و متیلکلراید صورت میگیرد. همچنین در صنایع قند و شکر این فرآیند میتواند جایگزین فرآیند تبخیر که انرژی بالایی دارد، شود.
1-6-1-4-2- شیرینسازی آب دریادر فرآیند شیرینسازی آب دریا با هیدرات گازی، گاز در فشار بالا به آب دریای نسبتاً سرد تزریق میشود. مولکول‌های آب و گاز ساختار شبکه‌ای قفس مانندی را به وجود میآورد که ناخالصیها و نمک به آن نمیتواند وارد شوند. بلور‌های هیدرات گازی از آب نمک باقی مانده جدا میشوند. این بلورها برای جداسازی آب نمک چسبیده به آنها شسته میشوند. سپس بلور‌ها ذوبشده و گاز برای تزریق دوباره به اول خط برگردانده میشود[12]
1-6-1-4-3- جداسازی آنزیمهااز هیدرات گازی میتوان در جداسازی آنزیمها از محلول استفاده کرد. برای این کار از گاز‌هایی شامل کلرودیفلوئورمتان که یک گاز آبدوست است و پروپان که یک گاز آبگریز است، استفاده میشود. آنزیم‌هایی که مورد بررسی قرار گرفتند شامل آنزیم سیتوکروم که آبگریز است و از قلب اسب گرفته میشود، و α-سیتوتیپسین است که آبدوست بوده و از پانکراس گاو گرفته میشود.
گاز با فشار بالا به محلول شامل آنزیم رانده میشود. واکنش هیدرات گازی به دلیل فوق اشباع محلول، باعث تهنشین شدن آنزیم میشود [13].
هیدرات‌های گازی علاوه بر فوایدی که دارند، دارای مضراتی هم هستند که در بخش بعدی به آنها پرداخته شده است.
1-6-2- مضرات هیدرات گازیتشکیل هیدرات گازی در خطوط لوله‌ی انتقال گاز باعث جلوگیری از انتقال گاز و انسداد خطوط لوله میشود. لذا باید از تشکیل هیدرات‌های گازی جلوگیری شود، زیرا هزینه‌های گرفتگی به سبب تشکیل هیدرات، بالا و فرآیند کار طولانی مدت است. از دیگر مضرات هیدرات میتوان به اثرات اقلیمی اشاره کرد، بدون وجود فشار نسبتاً زیاد و دمای کم،هیدراتهای گازی تجزیه شده وگاز متان را وارد اتمسفر میکند. از آن جایی که اثر گلخانهای گاز متان ده برابر گاز دیاکسیدکربن است، نقش این گاز در گرم شدن کرهی زمین باید کاملاً جدی گرفته شود. امروزه دانشمندان سعی میکنند برخی از علل تغییرات آب و هوایی را که تا بهحال ناشناخته باقی مانده است، با هیدراتهای گازی توضیح دهند. بنا به نظر محققین پایین آمدن سطح آب دریاها باعث شد که فشار ایجاد شده توسط آب برروی رسوبهای حاوی هیدراتهای گازی که خارج از ناحیه قطب قرار داشتند کم شود. در این صورت متان آزاد شد و به اتمسفر راه یافت و باعث شدت یافتن اثر گلخانهای و در نتیجه گرم شدن آب و هوا شد. نقش هیدراتهای گازی در تغییرات آب و هوایی به ما امکان میدهد که بتوانیم علت پایان گرفتن سریع برخی از دوران یخبندان را توضیح دهیم.
1-7- بازدارندههاتشکیل هیدراتهای گازی در خطوط لوله انتقال گاز باعث جلوگیری از انتقال گاز و انسداد خطوط لوله می شود. از آن جا که هزینههای گرفتگی لوله توسط هیدراتهای گازی زیاد است و این فرآیند مرتباً تکرار میشود، لذا باید از تشکیل آنها جلوگیری شود.
برای جلوگیری از تشکیل هیدرات چهار روش وجود دارد:
1-کنترل فشار: هر چه فشار کم باشد امکان تشکیل هیدرات کم میشود ولی در خطوط انتقال گاز به علت تقویت فشار جهت انتقال آن، این امر غیر ممکن است.
2-کنترل دما: با گرم شدن سیستم توسط حرارت الکتریکی از رسیدن به نقطه تشکیل هیدرات جلوگیری میشود.
3-تزریق بازدارندههای شیمیایی: این بازدارندهها جلوی تشکیل هیدرات گازی را میگیرند و نسبت به سایر راههای موجود از اولویت برخوردارند و بهصورت گسترده در صنایع گاز استفاده میشوند. بازدارندههای شیمیایی را به دو دسته مهم به نام بازدارندههای ترمودینامیکی و بازدارندههای غیرترمودینامیکی تقسیم میکنند.
4- نمزدایی از گاز: بخار آب موجود در خطوط لوله را توسط هیدراته کردن حذف میکنند با این وجود، در یک عملیات میدان صنعتی، از لحاظ اقتصادی، آّب را فقط تا فشار بخار خاصی میتوان حذف کرد[14].
1-7-1- بازدارنده‌های ترمودینامیکیبازدارنده‌های ترمودینامیکی به این صورت عمل میکنند که عوامل مورد نیاز برای تشکیل هیدرات را یا حذف کرده یا کنترل میکنند که این عوامل عبارتند از حضور مولکول‌های مهمان تشکیلدهنده هیدرات، حضور آب، فشار بالا و دمای پایین. مولکول‌های سنگینتر مثل n-بوتان، سیکلوپنتان و سیکلوهگزان فقط در حضور گاز‌های کمککننده از تشکیل هیدرات جلوگیری میکنند [14]. از پرمصرفترین بازدارنده‌های ترمودینامیکی، اتیلنگلیکول، دیاتیلنگلیکول و متانول میباشد. این بازدارندهها گران و برای محیط زیست مخرب هستند و همچنین سمّی و فرّار میباشند.
1-7-2- بازدارنده‌های غیرترمودینامیکیبه طور کلی، بازدارنده‌های غیرترمودینامیکی رشد بلورها و به دامافتادن هیدروکربنها در شبکه‌ی بلوری هیدرات گازی را به تأخیر میاندازند. زمان تأخیر، زمان جریان گاز در خط لوله تا لحظه‌ی تشکیل هیدرات گازی میباشد. اثر آنها به این شکل است که روی مولکول‌های آب جذب سطحی میشوند و جلوی تشکیل پیوندشیمیایی مولکول‌های گازی با آب را میگیرند. این بازدارندهها با غلظت پایین به خطوط لوله اضافه میشوند. از معروفترین بازدارنده‌های غیرترمودینامیکی میتوان به پلیوینیلپیرولیدین، پلیوینیلکاپرولاکتام و پلیمتیلوینیللاکتامید اشاره کرد. این بازدارندهها هزینه‌ی کمتری نسبت به بازدارنده‌های ترمودینامیکی داشته و سمّی هم نیستند [14].
1-7-3- معیار‌های بازدارندهبرای انتخاب بازدارنده باید ابتدا وابستگی آن به سیال‌هایی که باید انتقال یابد معین شود. مواد شیمیایی باید از نظر محیطی مسئلهساز نباشند و بتوانند در محدودهی معین از غلظت مؤثر باشند. مواد باید تا بالاترین دمایی که در سیستم مواجه میشوند، قابل حل باشند. این دما ممکن است 100-9 درجه‌ی سانتیگراد باشد. مواد نباید ویسکوز باشند، چون تزریق آنها با مشکل مواجه میشود [14].
یکی دیگر از راه‌های جلوگیری از تشکیل هیدرات، استفاده از فرآیند جذب است که در بخش بعدی به آن پرداخته شده است.
1-8- جذبدر هیدراتزدایی در روش جذب، آبگیری از گاز با استفاده از تماس گاز با یک مایع خاص صورت میگیرد. عموماً گلیکول بهعنوان این مایع مورد استفاده قرار میگیرد. هیدراتزدایی بهوسیله‌ی جذب با استفاده از گلیکول از لحاظ اقتصادی مقرونبهصرفه است[14].
گلیکول‌هایی که برای هیدراتزدایی گاز طبیعی مورد استفاده قرار میگیرند، اتیلنگلیکول، دیاتیلنگلیکول، تریاتیلنگلیکول و تتراگلیکولاست. بهطور معمول از یک نوع گلیکول خالص در هیدراتزداها استفاده میشود. از میان گلیکولها تریاتیلن گلیکول، بهطور جهانی بهخاطر تنزل نقطه‌ی شبنم، هزینه‌های عملیات، قابلیت اطمینان عملیات در هنگام استفاده، قابل قبولتر و پراستفادهتر از سایرین است. افزایش ویسکوزیته‌ی گلیکول، ممکن است باعث مشکلاتی در گاز‌هایی با دمای پایین شود. از جهتی، حرارت دادن گاز طبیعی نیز مطلوب نیست، چرا که جریان‌های خیلی داغ از گاز باعث تبخیر تریاتیلنگلیکول میشوند، بنابراین این جریان دما را ابتدا در یک فرآیند سرد میکنند[14].

744220700045100
فصل دومشبیهسازی دینامیک مولکولی15233651561677001256665236876200
شبیهسازی رایانهای یکی از بهترین روشهای موجود برای بررسی ساختار مواد است. شبیهسازیهای رایانهای روشی مناسب برای بررسی سامانهها میباشد و معمولاً نتایج به دست آمده از آن دارای تطابق خوبی با نتایج تجربی است. تعداد روشهای شبیهسازی زیاد است که بهعنوان مثال میتوان به روشهای دینامیک مولکولی، مونتکارلو، دینامیک تصادفی، مونتکارلوی کوانتومی، دینامیک مولکولی آغازین، نظریهی تابعی چگالی و ... اشاره کرد [17].
2-1- تاریخچهی شبیهسازیروش دینامیک مولکولی ابتدا توسط آلدر و وینرایت [19،18] در اواخر دههی 1950 میلادی به منظور مطالعهی برهمکنشهای مدلی از کرات سخت معرفی شد. از این مطالعه، ایدههای بسیار مهمی دربارهی رفتار مایعات ساده حاصل شد. پیشرفت عمدهی بعدی در سال 1964 میلادی زمانی حاصل گردید که رحمان [20] نخستین شبیهسازی را با استفاده از پتانسیل لنارد- جونز برای آرگون انجام داد.
اولین شبیهسازی روی پروتئین توسط مککامن [21] و همکاران در سال 1997 میلادی روی بازدارندههای تیپسین در لوزالمعدهی گاو انجام شد. امروزه نمونههای زیادی از شبیهسازی روی پروتئینهای حلشده، کمپلکسهای پروتئین-DNA و سامانههای لیپیدی در پروژه - ریسرچها یافت میشود که شامل بررسی ترمودینامیکی پیوند لیگاند و تاخوردگی پروتئینهای کوچک میباشند. شبیهسازی رایانهای با معرفی روشهای تعادلی در تعیین خواص انتقالی و با در نظر گرفتن اثرات مکانیک کوانتومی توسعه یافته است.
2-2- شبیهسازی دینامیک مولکولیدینامیک مولکولی شکلی از شبیهسازی رایانهای است که در آن اتمها و مولکولها اجازه دارند برای یک بازهی زمانی معین تحت قوانین خاص باهم برهمکنش داشته باشند و طرحی از حرکت اتمها را ارائه کنند.
دینامیک مولکولی روشی مناسب برای محاسبهی خواص تعادلی و انتقالی سامانهها میباشد. در شبیهسازی دینامیک مولکولی قوانین مکانیک کلاسیک به ویژه قوانین نیوتن برای بررسی تحول زمانی اتمها به کار برده میشود. در این شبیهسازی، ابتدا نمونهی اولیه تهیه شده یا به زبان شبیهسازی، مکانها و سرعتهای اولیهی ذرات سامانه مشخص میشود. سپس مدل پتانسیل برای محاسبهی نیروی وارد بر ذرات موجود در سامانهی Nذرهای انتخاب میشود. پس از حل معادلات حرکت که در مورد سامانههای کلاسیکی میتواند معادلهی نیوتن باشد، مکانها و سرعتهای جدید سامانه محاسبه میشود و این کار تا زمانی ادامه دارد که سامانه به تعادل برسد. پس از رسیدن به تعادل، اندازهگیریهای واقعی برروی سامانه انجام میشود. نکتهای که باید به آن توجه داشت این است که شبیهسازی دینامیک مولکولی نیز مانند سایر روشها با خطا همراه است. برای کاهش میزان خطای آماری، زمان شبیهسازی و یا تعداد اندازهگیریها برای عمل متوسطگیری باید افزایش یابد.
2-3- سامانههای مدل و پتانسیلهای برهمکنشبزرگترین جزء سازنده در یک شبیهسازی، مدلی است که برای یک سامانهی فیزیکی مورد مطالعه بهکار میرود. در شبیهسازی دینامیک مولکولی، واقعیت با یک مدل بیان میشود. هر چند یک سامانهی واقعی بسیار پیچیده است، اما در یک شبیهسازی با سادهسازی و استفاده از تقریبها و به بیان دیگر با ارائهی یک مدل میتوان نتایجی نزدیک به واقعیت بهدست آورد. یک مدل از دو قسمت تشکیل شده است:
برهمکنش بین مولکولهای سازندهی سامانه
برهمکنش بین مولکولها و محیط اطراف
هدف در شبیهسازی دینامیک مولکولی، محاسبهی موقعیت و اندازه حرکت مولکولها در مدل است. ایدهی اصلی در این محاسبات، بررسی حرکت مولکولهای سازندهی سامانه یعنی موقعیتها، سرعتها و تغییرات آنها است. بنابراین میتوان گفت مهمترین مرحله در دینامیک مولکولی، طرح یک مدل مناسب برای توصیف سامانه است. برای شبیهسازی یک سامانهی فیزیکی این نکته به معنی انتخاب یک پتانسیل پیکربندی مناسب است. پتانسیل پیکربندی، پتانسیل حاکم بر ذرات موجود در سامانه است، وقتی که آن ذرات پیکربندی ویژهای دارند. در واقع اهمیت اساسی در بررسی یک سامانه، شناخت حالت سامانه است. در مکانیک کلاسیک، حالت سامانه با آگاهی کامل از موقعیت و اندازهحرکت آن تعیین میشود. اگر موقعیت و اندازهحرکت ذرهای مشخص باشد، آیندهی آن معین خواهد بود. با دانستن پتانسیل پیکربندی، میتوان نیروهای حاکم برسامانه را با استفاده از معادلهی حرکت نیوتن محاسبه کرد:
(2-1) Fit=mrit=-∂V(rN)∂ri
در معادله (2-1) ، Fi نیروی وارد شده بر ذرهی iام در یک سامانهی Nذرهای، توسط N-1 ذرهی دیگر است. m جرم ذره، r بردار مکان، V پتانسیل پیکربندی و rN نمایندهی مجموعه بردارهای مکانی مرکز جرم اتمها است: rN={r1, r2, r3, …, rN}. در واقع، rN پیکربندی سامانه را مشخص میکند. با استفاده از انتگرالگیری از معادلهی (2-1) میتوان مکان و اندازهحرکت هر ذرهی سازندهی سامانه را با گذشت زمان به دست آورد.
سادهترین روش برای استفاده از پتانسیل پیکربندی V، استفاده از تقریب جمعپذیر جفتگونه است:
(2-2) Vr1,r2,…,rn=ij>iϕri-rj
که براساس معادلهی (2-2) ، V حاصل جمع پتانسیلهای جفتهای موجود در سیستم و ϕ پتانسیل جفت است.
2-4- معرفی مدل پتانسیل برای برهمکنش بین مولکولهای سازندهی سامانهبهطور معمول در مدلهای مکانیک مولکولی، یک مولکول را بهصورت مجموعهای از گلولهها (اتمها) و میلهها (پیوندها) نمایش میدهند. میدان نیرو تابعی ریاضی شامل مجموعهای از پارامترهای بینمولکولی و درونمولکولی است که تابع انرژی پتانسیل سامانهی U(r,N) توسط آنها بیان میشود. بهطور کلی، تابع انرژی پتانسیل در سامانهی مولکولی را میتوان بهصورت معادله (2-3) خلاصه کرد:
(2-3)
UtotrN=bondskb(r-req)2+angleskθθ-θeq2 +dihedralsi=13Vi21+-1i-1cosiΦ+i=1N-1j>1N4εijσijrij12-σijrij6+qiqj4πε0rijسه جملهی اول برهمکنشهای پیوندی درونمولکولی را شامل میشوند و بهترتیب سهمهای انرژی مربوط به کشش پیوندی، خمش زاویهای و حرکت پیچشی (چرخش حول پیوندهای ساده) را نشان میدهند.
برهمکنشهای بینمولکولی (ناپیوندی) نیز در جملهی انتهایی مشخص شده است که شامل دو سهم انرژی برهمکنش واندروالسی با پتانسیل لنارد- جونز و انرژی برهمکنشهای الکتروستاتیک با پتانسیل کولنی است. پتانسیل مورد استفاده، پتانسیل لنارد- جونز میباشد که این پتانسیل دارای جاذبهای با برد بلند و یک نقطهی کمینه در حوالی σ122/1 است. جملهی دافعهای r-12 در فواصل کم غالب و جملهی جاذبهی r-6 در فواصل زیاد غالب است.
2-5- معرفی مدل پتانسیل برای برهمکنش بین سامانه و محیطقسمت دوم مدل در شبیهسازی شامل شرایط مرزی است که توصیفکنندهی چگونگی برهمکنش مولکولها با محیط اطراف آنها میباشد. ویژگی شرایط مرزی به طور عمده تحت تأثیر شرایط فیزیکی سامانهای است که شبیهسازی روی آن انجام میشود.
2-5-1- شرایط مرزی دورهایبه کمک شرایط مرزی دورهای میتوان با استفاده از تعداد نسبتاً کمی از ذرهها یک شبیهسازی را به گونهای انجام داد که نیروهای وارد بر ذرهها مشابه شرایط تودهی یک سیال واقعی باشد. یک جعبهی مکعبی محتوی ذرهها را در نظر بگیرید که تا بینهایت در تمام جهات فضا تکرار شده و یک آرایهی متناوب را تولید کرده است. در شکل (2-1) یک جعبهی دوبعدی نشان داده شده است[23] که، هر جعبه با 8 جعبهی همسایه احاطه شده و در حالت سهبعدی، هر جعبه دارای 26 همسایهی نزدیک است. مختصات ذرهها در جعبههای مجازی را میتوان بهسادگی با اضافه-کمکردن مضربهای صحیحی از ابعاد جعبه بهدست آورد. بنابراین، نیازی به ذخیرهکردن تمام این مختصات (که تعداد آنها بینهایت است) وجود ندارد. اگر در حین شبیهسازی ذرهای جعبه را ترک کند، یک ذره مجازی از وجه مقابل جعبه وارد و جایگزین این جعبه میشود؛ بنابراین، تعداد ذرهها (یا دانسیتهی تعداد) در جعبهی مرکزی ثابت میماند شکل (2-1).

شکل (2- SEQ شکل_2- * ARABIC 1) شرایط مرزی دورهای [23]سلول مکعبی سادهترین سیستم متناوب است که تجسم و برنامهسازی آن بهراحتی امکانپذیر است. با این حال، ممکن است یک شبیهسازی خاص، مستلزم استفاده از شکل دیگری از سلول متناوب باشد. این امر بهویژه در شبیهسازی سیستمهای متشکل از یک مولکول و یا کمپلکسهای بینمولکولی که با حلال احاطه شدهاند، اهمیت دارد. در چنین سیستمهایی معمولاً رفتار مولکول حلشونده مرکزی است که بیشترین اهمیت را دارد [17]. 2-5-2- قطع پتانسیل و قرارداد نزدیکترین تصویراعمال شرایط مرزی دورهای در شبیهسازی سلول مکعبی به طول L، تعداد همسایهها را به نسبت 4πrc33L3 کم میکند و باعث صرفهجویی در زمان میشود. این امر مشخصکننده قرارداد حداقل تصویر برای بهدست آوردن نیروها است. براساس این قرارداد، به ازای هر ذرهی i از بین ذرهی j و همهی تصاویر آن، نزدیکترین ذره انتخاب میشود و بقیهی ذرات کنار گذاشته میشوند. در حقیقت، فقط نزدیکترین ذره برای برهمکنش در نظر گرفته میشود. اعمال این شرایط اجرای برنامهی دینامیک مولکولی را فوقالعاده ساده میکند [22].
پتانسیلهای جفتی کوتاهبرد با افزایش فاصلههای بینمولکولی سریعاً از بین میروند. برای پتانسیل لنارد- جونز در فاصلههای بیشتر از σ5/2 سریعاً به صفر میرسد. میتوان از برهمکنش جفتی مربوط به فاصلههای بزرگتر از σ5/2 در پتانسیل لنارد- جونز صرفنظر کرد. فاصلهی σ5/2 را فاصله قطع مینامند و با rc نمایش میدهند. فاصلهی قطع فاصلهای است که در فواصل بیشتر از آن، جفت ذرات یکدیگر را نمیبینند. فاصلهی قطع نباید بیشتر از L2 باشد (L طول جعبهی شبیهسازی است)، تا با قرارداد حداقل تصویر سازگاری داشته باشد [22].
2-6- الگوریتم انتگرالگیری زمانیاساس محاسبات دینامیک مولکولی، بر پایهی الگوریتم انتگرالگیری زمانی از معادلهی حرکت است. در واقع، براساس این الگوریتم، از معادلهی حرکت، بر حسب زمان انتگرالگیری و مسیرها (موقعیت و اندازهحرکت) محاسبه میشود. الگوریتم انتگرالگیری زمانی بر پایهی روش «اختلاف ناچیز» است که در آن زمان، به شبکههای کوچک و محدود قسمت میشود. یک گام زمانی Δt فاصلهی بین دو نقطهی متوالی در شبکه است. به این ترتیب اگر اطلاعات موقعیت و دیگر خصوصیات وابسته به زمان در لحظهی t مشخص باشد، میتوان با انتگرالگیری از معادلهی حرکت، مقادیر مشابه را برای زمان بعدی t+Δt محاسبه کرد. با ادامهی این محاسبه، میتوان تحول زمانی سامانه را در یک زمان طولانی بررسی و دنبال کرد.
2-6-1- الگوریتم ورلهالگوریتم ورله، متداولترین روش انتگرالگیری از معادلههای حرکت در شبیهسازیهای مولکولی است. این روش با استفاده از r(t)، a(t) و r(t-δt) موقعیتهای جدید بعدی، r(t+δt) را محاسبه میکند. این کار با استفاده از معادلهی (2-4) انجام میشود:
(2-4) rt+δt=2rt-rt-δt+δt2at
همانطور که مشاهده میشود، سرعتها بهطور مستقیم در این الگوریتم وارد نمیشوند. سرعتها هنگام جمعکردن معادلههای حاصل از بسط تیلور حول r(t) در دو جهت مختلف حذف میشود:
(2-5) rt+δt=rt+δtvt+12δt2at+… rt-δt=rt-δtvt+12δt2at+…

محاسبهی سرعتها برای محاسبهی مسیرها لازم نیست. اما برای تخمین انرژی جنبشی و در نتیجه، انرژی کل مفید است. با استفاده از معادلهی (2-6) میتوان سرعتها را بهدست آورد:
(2-6) vt=rt+δt-r(t-δt)2δt
خطا در معادلهی (2-4)، از مرتبهی δt4 و برای سرعتها معادلهی (2-6) از مرتبهی δt2 است. مشکلی که در ارتباط با محاسبهی سرعت وجود دارد، آن است که قبل از دانستن موقعیت در زمان بعدی t+δt نمیتوان سرعت در زمان t را محاسبه کرد. نکتهی دوم در ارتباط با الگوریتم ورله آن است که این الگوریتم کاملاً متمرکز است یعنی r(t-δt) و r(t+δt) در معادلهی (2-4) نقش متقارنی دارند و این سبب برگشتپذیری زمانی آن میشود. سوم آن که پیشروی موقعیتها در یک مرحله انجام میشود (در بعضی از الگوریتمها برای این کار دو مرحله لازم است). حافظهی رایانهی مورد نیاز الگوریتم ورله 9N کلمه حافظه است و این سبب کمحجم شدن الگوریتم و سادگی برنامهنویسی آن میشود. مزیت دیگر این الگوریتم آن است که حتی برای گامهای زمانی بزرگ، بقای انرژی به خوبی در آن رعایت میشود. بهعلاوه با پایسته بودن نیروها میتوان مطمئن بود که بقای اندازهحرکت خطی نیز برقرار است[17].

–269

بررسی متون:35
فصل سوم :مواد وروشها39
3-1-مواد و تجهیزات40
3-1-1-دستگاه ها ووسایل مورد نیاز:40
3-1-2-مواد مصرفی مورد نیاز: 41
3-1-3- محیطهای کشت مورد استفاده: 41
3-2-ترکیبات و محلولهای مورد نیاز و فرمول ساخت آنها42
3-2-1-تهیه محلول(%25) SDS:42
3-2-2- محلول EDTA(5/0 مولار):42
3-2-3-تامپون لیز کننده سلول42
3-2-4- تامپون TE حاوی RNase42
3-2-5- بافر(5X)TBE:42
3-2-7- محلول فنل-کلروفروم-ایزو آمیلیک الکل(PCI):43
3-3- روش انجام طرح:44
3-3-1- نوع مطالعه:44
3-3-2-جامعه مورد مطالعه:44
3-3-3- جمع آوری اطلاعات:44
3-3-4- انجام امور باکتریولوژیک:44
3-4- ژنوتایپینگ ایزوله های سالمونلا با استفاده از روش MLVA46
3-4-1- انجام آزمایش PCR جهت تکثیر لوکوس های VNTR46
3-4-2- الکتروفورز محصولات VNTR50
3-4-3- محاسبه ی اندازه و تعداد تکرار های VNTR52
3-4-4-تجزیه و تحلیل داده های VNTR 52
فصل چهارم یافته ها54
4-1- نمتایج حاصل از جمع آوری نمونه ها 55
4-2- نتایچ حاصل از استخراج ژنوم باکتریایی57
4-3- نتایج حاصل از واکنش PCR جهت تکثیر لوکوس های VNTR58
4-4- میزان تنوع الل های VNTR74
4-5- آنالیز داده ها با استفاده از الگوریتم Minimum Spanning Tree 74
4-6- آنالیز داده های VNTR با استفاده از روش NJ75
فصل پنجم :بحث ونتیجه گیری 77
5-1- بحث78
5-2- نتیجه گیری و جمع بندی91
منابع:92
چکیده انگلسی 96

فهرست جداول و نمودارها
عنوان صفحه
جدول1-1، ویژگی های بیو شیمیایی سالمونلا8
جدول 1-2، طبقه بندی نوین سالمونلا و میزان سروتایپ ها در زیر گونه ها9
جدول 3-1، نام لوکوس ها و پرایمر های اختصاصی47
جدول 3-2،مقادیرموردنیازجهت انجام واکنش هایPCRبرای تکثیرلوکوسهایVNTR48
جدول 3-3، برنامه ریزی دستگاه ترموسایکلر جهت تکثیر لوکوس های SENTR2،
SENTR3 و SE-749
جدول3-4،برنامه ریزی دستگاهترموسایکلرجهت تکثیرلوکوسهایENTR6وSE-849
جدول 3-5، برنامه ریزی دستگاه ترموسایکلر برای تکثیر لوکوس SE-4 49
جدول 3-6، برنامه ریزی دستگاه ترموسایکلر جهت تکثیر لوکوس SE-1050
جدول 3-7، برنامه ریزی دستگاه ترموسایکلر جهت تکثیر لوکوس SE-650
جدول 4-1، در فایل EXCEL73
جدول 4-2، ضریب تنوع هانتر- گاتسون برای هر لوکوس محاسبه شده 74
نمودار 4-1، میزان فراوانی هر یک از سرو تایپ های سالمونلا در پژوهش حاضر56
نمودار 4-2، میزان شیوع هر یک از سرو تایپ های سالمونلا در پژوهش حاضر56
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-1 تصویر دکتر سالمون دامپزشک آمریکایی.5
شکل1-2 باکتری سالمونلا 6
شکل 1-4مای شماتیک از VNTR ها 23
شکل 1-5 پروفایل اللی 24
شکل 1-6 آنالیز MLVA بوسیله MST 25
شکل 1-7، مزایای MLVA 26
شکل 1-8، مراحل انجام MLVA 27
شکل 4-1، میزان خلوص DNA نمونه ی شماره ی 5357
شکل 4-2، میزان خلوص DNA نمونه ی شماره ی 2457
شکل 4-3، لوکوس ENTR6 58
شکل 4-4، لوکوس SE4 59
شکل 4-5، لوکوس SE4 60
شکل 4-6، لوکوسSE6 61
شکل 4-7، لوکوس SE6 62
شکل 4-8، لوکوسSE7 63
شکل 4-9، لوکوسSE7 64
شکل 4-10، لوکوسSE8 65
شکل 4-11، لوکوسSE8 66
شکل 4-12، لوکوسSE10 67
شکل 4-13، لوکوسSE10 68
شکل 4-14، لوکوسSENTR2 69
شکل 4-15، لوکوسSENTR2 70
شکل 4-16، لوکوسSENTR3 71
شکل 4-17، لوکوسSENTR3 72
شکل 4-18، آنالیز داده های VNTR با استفاده از الگوریتم MST. 75
شکل 4-22، درختچه ی NJ 76
چکیده فارسی :
ژنوتایپینگ سویه های سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس جدا شده از نمونه های بالینی در تهران بر پایه روش آنالیز چند لوکوسی متغیر تکراری( MLVA)
مقدمه:سالمونلاانتریکا سبب ایجاد سالمونلوزیس در انسان می شود. سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس، دومین سروتایپی می باشد که در سطح دنیا سبب ایجاد سالمونلوزیس می شود. تکنیک MLVA، یکی از روش های نوین ژنوتایپینگ جهت تمایز ایزوله های باکتریایی در همه گیری ها و یا تعیین قرابت فیلوژنتیکی این ایزوله ها می باشد. هدف از این پژوهش، ژنوتایپینگ سویه های سالمونلا انتریتیدیس جدا شده از نمونه های بالینی در تهران بر پایه ی روش MLVA.
مواد و روش ها: در این پژوهش، 51 ایزوله ی سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس از نمونه های بالینی در طی سال های 1387 تا 1389 در تهران جدا شدند. ایزوله های سالمونلا انتریتیدیس با استفاده از تکنیک های بیوشیمیایی و سرولوژیکی تایید شدند. جهت انجام تکنیک MLVA، از هشت لوکوس VNTR استفاده شد.
نتایج: 10 ژنوتایپ متفاوت MLVA، در این پزوهش شناسایی شد. با استفاده از روش MST، 51 ایزوله ی سالمونلا انتریتیدیس در 2 کلونال کمپلکس قرار گرفتند. همچنین با استفاده از تکنیک NJ، این ایزوله ها در دو کلاستر جای گرفتند.
بحث و نتیجه گیری: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که تکنیک MLVA، یک روش قدرتمند و آسان می باشد و می توان از این تکنیک در اپیدمی ها ی ناشی از سالمونلا انتریتیدیس استفاده نمود.
کلمات کلیدی: سالمونلا، MLVA، VNTR
68580077470

کلیات تحقیق
بیان مسئله
سالمونلا باسیل گرم منفی،واجدتاژک پری تریش وجزءخانوادهیانتروباکتریاسهمیباشد.گروه سالمونلا شامل یک جنس منفرد به نام سالمونلا است. این جنس شامل ارگانیسم هایی است که قبلا تحت عنوان سالمونلا و آریزونا شناخته می شدند. وقتی سالمونلا ها از طریق مسیر خوراکی به انسان و حیوانات منتقل شوند، بیماریزا هستند. این باکتری از طریق حیوان و فروارده های حیوانی به انسان سرایت می کنند و موجب تب روده ای، مسمومیت های غذایی و گاستروانتریت در انسان می شوند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(7).
طبقه بندی سالمونلا در طی سالیان متمادی دچار تغییرات زیادی شده است. سالمونلا گروه بزرگی از باکتری های روده ای شامل تقریبا 2200 سروتایپ می باشد. بر مبنای مدل اخیر طبقه بندی CDC تنها یک گروه منفرد از سالمونلا وجود دارد که به هفت زیر گروه(1،2،،a3،b3،4،5،6) طبقه بندی می شوند. طبقه بندی اخیر بر مبنای شباهت ژنتیکی ایزوله های سالمونلا) 16S r RNA) است. سیستم های طبقه بندی قدیمی تر شامل 1) طبقه بندی کافمن_وایت: که هر سروتایپ را به صورت یک گونه منفرد سالمونلا شناسایی می کند. 2) سیستم ادواردز_اوینگ: که سالمونلاها را به سه گونه( سالمونلا کلراسوئیس، سالمونلا تایفی، سالمونلا انتریتیدیس) و صدها سروتایپ تقسیم بندی می کند. 3) مدل هیبریداسیون DNA: که سالمونلا ها را به یک گونه به نام سالمونلا انتریتیدیس و زیر گونه های اریزونه، بونگوری، دی اریزونه، انتریکا، سالاما،هاتنا، تقسیم می نمایند که طبقه بندی CDC با کمی تغییر از همین طبقه بندی استفاده می کند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Murray</Author><Year>2013</Year><RecNum>2</RecNum><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">2</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Murray, P.R.</author><author>Rosenthal, K.S.</author><author>Pfaller, M.A.</author></authors></contributors><titles><title>Medical Microbiology</title></titles><dates><year>2013</year></dates><publisher>Mosby/Elsevier</publisher><isbn>9780323054706</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=O92zd8fV-RcC</url></related-urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4-6).
روش های مختلفی برای جداسازی باکتری سالمونلا از نمونه های محیطی وجود دارند که شامل: روش های کشت سنتی و بیوشیمیایی، سرولوژی و مولکولی می باشد. در کشت سنتی از محیط های پیش انتخابی و اختصاصی نظیر S.S Agarو XLD Agar استفاده می شود. روش های سرولوژی براساس واکنش انتی بادی با انتی ژن تولیدی توسط باکتری می باشد.
استفاده از روش های سرولوژیک بدلیل تنوع گسترده خصوصیات آنتی ژنتیکی باکتریایی و نیاز به طیف گسترده و وسیعی از آنتی بادی ها و همچنین هزینه گزاف تولید و مصرف آن، به مرور جایگاه خود را از دست داده اند. تا کنون از روش های مولکولی متنوعی جهت ژنوتایپینگ گونه های مختلف سالمونلا استفاده شده است. به کارگیری این روش ها، اهمیت ویژه ای در پژوهش های اپیدمیولوژیکی دارد . با شروع عصر مولکولی دانشمندان رویکرد خود را از فنوتیپ به ژنوتیپ تغییر داده اند.
روش های مختلفی مثل Rep- PCR، RAPD- PCR، Ribotyping، PFGE، MLST و MLVA جهت ژنتوتایپینگ سویه های سالمونلا تا به حال مورد استفاده قرار گرفته است بطوریکه هریک ازاینروش ها معایب و مزایایی دارند، که در این میان روش MLVA از روش هایی مولکولی جدید و نوینی جهت ژنوتایپینگ باکتریایی مطرح شده است و بر این اساس توسعه یافتهُ است ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nadon</Author><Year>2013</Year><RecNum>1605</RecNum><record><rec-number>1605</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="w0dfex0040rvzzewepypdsruzp9vstsx02tt">1605</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nadon, C. A.</author><author>Trees, E.</author><author>Ng, L. K.</author><author>Moller Nielsen, E.</author><author>Reimer, A.</author><author>Maxwell, N.</author><author>Kubota, K. A.</author><author>Gerner-Smidt, P.</author></authors></contributors><auth-address>National Microbiology Laboratory, Public Health Agency of Canada, Winnipeg, Manitoba, Canada.</auth-address><titles><title>Development and application of MLVA methods as a tool for inter-laboratory surveillance</title><secondary-title>Euro Surveill</secondary-title></titles><periodical><full-title>Euro Surveill</full-title></periodical><pages>20565</pages><volume>18</volume><number>35</number><edition>2013/09/07</edition><keywords><keyword>Clinical Laboratory Techniques/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Consensus</keyword><keyword>Consensus Development Conferences as Topic</keyword><keyword>Disease Outbreaks/*prevention &amp; control</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>International Cooperation</keyword><keyword>Multilocus Sequence Typing/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Population Surveillance/*methods</keyword><keyword>*Quality Control</keyword><keyword>Tandem Repeat Sequences/*genetics</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1560-7917 (Electronic)&#xD;1025-496X (Linking)</isbn><accession-num>24008231</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=24008231</url></related-urls></urls><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(7).
این روش با مزایایی که نسبت به تکنیک PFGE دارد روز به روز به اهمیت و محبوبیت آن افزوده می شود. بطوریکه در آینده جایگاه ویژه ای در بین اپیدمیولوژیست ها خواهد داشت. در تکنیک MLVA بطور خاص، توالی های تکراری پشت سر هم مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرند و از نظر تعداد تکرار های VNTR با یکدیگر مقایسه می شوند. مجموعه ای از این تکرار ها بصورت دسته ای از اعداد که در اصطلاح پروفایل اللی گفته می شود. برای هر سویه باکتری نمایش داده می شود و به عنوان یک کد اطلاعاتی برای آن سویه در نظر گرفته می شود. ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nadon</Author><Year>2013</Year><RecNum>1605</RecNum><record><rec-number>1605</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="w0dfex0040rvzzewepypdsruzp9vstsx02tt">1605</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nadon, C. A.</author><author>Trees, E.</author><author>Ng, L. K.</author><author>Moller Nielsen, E.</author><author>Reimer, A.</author><author>Maxwell, N.</author><author>Kubota, K. A.</author><author>Gerner-Smidt, P.</author></authors></contributors><auth-address>National Microbiology Laboratory, Public Health Agency of Canada, Winnipeg, Manitoba, Canada.</auth-address><titles><title>Development and application of MLVA methods as a tool for inter-laboratory surveillance</title><secondary-title>Euro Surveill</secondary-title></titles><periodical><full-title>Euro Surveill</full-title></periodical><pages>20565</pages><volume>18</volume><number>35</number><edition>2013/09/07</edition><keywords><keyword>Clinical Laboratory Techniques/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Consensus</keyword><keyword>Consensus Development Conferences as Topic</keyword><keyword>Disease Outbreaks/*prevention &amp; control</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>International Cooperation</keyword><keyword>Multilocus Sequence Typing/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Population Surveillance/*methods</keyword><keyword>*Quality Control</keyword><keyword>Tandem Repeat Sequences/*genetics</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1560-7917 (Electronic)&#xD;1025-496X (Linking)</isbn><accession-num>24008231</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=24008231</url></related-urls></urls><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(7)
MLVA دارای مزایای زیادی نسبت به PFGE می باشد. در MLVA تنها نیاز به دستگاه PCR است و این روش یک تکنیک PCR-bassed میباشد در حالیکه در PFGE نیاز به امکانات و تجهیزات مخصوص و پر هزینه است. در MLVA تنها داشتن DNA باکتری کافیست در حالیکه در PFGE نیاز به باکتری زنده است.هزینه MLVA به مراتب از PFGE کمتر است و بسیار سریع تر از آن انجام پذیر می باشد. و نکته بسیار مهم اینست که، داده های حاصل از MLVA از آنجایی که بصورت مجموعه ای از ارقام ذخیره می شود را می توان به راحتی در بانک های اطلاعاتی ذخیره نمود و با نتایج سایر پژوهشگران مقایسه نمود هر چند چنین چیزی در PFGE دیده نمی شود گرچه تلاش های مانند شبکه Plus Net در جهت حل این موضوع ایجاد شده است.به این ترتیب MLVA بعنوان یک تکنیک جایگزین PFGE برای کشور های در حال توسعه مطرح می باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nadon</Author><Year>2013</Year><RecNum>1605</RecNum><record><rec-number>1605</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="w0dfex0040rvzzewepypdsruzp9vstsx02tt">1605</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nadon, C. A.</author><author>Trees, E.</author><author>Ng, L. K.</author><author>Moller Nielsen, E.</author><author>Reimer, A.</author><author>Maxwell, N.</author><author>Kubota, K. A.</author><author>Gerner-Smidt, P.</author></authors></contributors><auth-address>National Microbiology Laboratory, Public Health Agency of Canada, Winnipeg, Manitoba, Canada.</auth-address><titles><title>Development and application of MLVA methods as a tool for inter-laboratory surveillance</title><secondary-title>Euro Surveill</secondary-title></titles><periodical><full-title>Euro Surveill</full-title></periodical><pages>20565</pages><volume>18</volume><number>35</number><edition>2013/09/07</edition><keywords><keyword>Clinical Laboratory Techniques/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Consensus</keyword><keyword>Consensus Development Conferences as Topic</keyword><keyword>Disease Outbreaks/*prevention &amp; control</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>International Cooperation</keyword><keyword>Multilocus Sequence Typing/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Population Surveillance/*methods</keyword><keyword>*Quality Control</keyword><keyword>Tandem Repeat Sequences/*genetics</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1560-7917 (Electronic)&#xD;1025-496X (Linking)</isbn><accession-num>24008231</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=24008231</url></related-urls></urls><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(7).
هر گونه باکتریایی، توالی های VNTR مخصوص به خود را دارد که می توان با طراحی پرایمر برای آنها، الل مورد نظر را تکثیر داد و از نظر تعداد تکرار مورد بررسی قرار داد. در طرح حاضر سعی شده است با انتخاب توالی هایVNTR مناسب، یک روش جدید، کم هزینه، سریع برای ژنوتایپینگ سویه های سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس بکار گرفته شود تا در آینده بتواند جایگزین روش های گرانقیمتی مانند PFGE شود و بتوان از آن در آزمایشگاه های تحقیقاتی که تنها تجهیز به دستگاه PCR باشند، استفاده نمود و بتواند به سرعت هر نوع اپیدمی را شناسایی کند و پژوهشگران بتوانند نتایج خود را با یکدیگر مقایسه نمایند(7).
1-2- کلیات
1-2-1، تاریخچه
دو دانشمند فرانسوی با نام های کومل و لوئی در اوایل قرن نوزدهم میلادی علائم کلینیکی تب تیفوئید را بررسی کردند. در سال 1823 میلادی برتونئو به علت تورم غدد لنفاوی روده آن بیماری را به نام روده جوشان نام گذاری نمود. کرهارد در اپیدمی تیفوئید در فیلادلفیا ایالات متحده آمریکا در سال 1837 میلادی، تیفوس و حصبه را از متمایز کرد.در سال 1839 میلادی شونلین تیفوس را به نام تیفوس اگژنتماتیکوس و حصبه را تیفوس احشایی نام گذاری نمود. در میان سال های 1849-1851 در انگلستان، جنر با استفاده از علائم بیماری های تب دانه دار، حصبه را تشخیص داد و عامل آن را سالمونلا تایفی نامید. اسم سالمونلا بر گرفته شده از دامپزشک آمریکایی به نام دکتر دانیال المر سالمون می باشد که به پاس تحقیقات و زحمات گسترده این دانشمند نام گذاری شده است.هوپ در سال 1886 از ادرار، فیفیر در سال 1885 از مدفوع، در سال 1888 ویلچور از خون سالمونلا را جدا نمودند.در سال 1896 سیکارد و ویدال آنتی بادی علیه سالمونلا را از خون جداسازی کردند (2و3) .

شکل 1-1: تصویر دکتر سالمون دامپزشک آمریکایی.
1-2-2، باکتریولوژی سالمونلا
سالمونلا از اجزای خانواده انتروباکتریاسه می باشد که واجد تاژک پری تریش می باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4) این باکتری از طریق حیوانات و محصولات حیوانی آلوده به این باکتری به انسان منتقل شده و سبب بیماری در انسان می شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4). سالیانه تخمین زده می شود 1.4 میلیون نفر در ایلات متحده آمریکا توسط سالمونلا بیمار می شوندPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5NZWFkPC9BdXRob3I+PFllYXI+MTk5OTwvWWVhcj48UmVj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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5NZWFkPC9BdXRob3I+PFllYXI+MTk5OTwvWWVhcj48UmVj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ADDIN EN.CITE.DATA (8).
بیشتر سروتایپ های این باکتری برای انسان و اکثر حیوانات بیماریزا هستند. سالمونلا در دستگاه گوارش مهره داران یافت شده و بیماری های متعدد با علائم متفاوت را ایجاد می نماید ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Baumler</Author><Year>1998</Year><RecNum>1613</RecNum><record><rec-number>1613</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="w0dfex0040rvzzewepypdsruzp9vstsx02tt">1613</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Baumler, A. J.</author><author>Tsolis, R. M.</author><author>Ficht, T. A.</author><author>Adams, L. G.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Medical Microbiology and Immunology, College of Medicine, Texas A&amp;M University, College Station, Texas 77843-4467, USA.abaumler@tamu.edu</auth-address><titles><title>Evolution of host adaptation in Salmonella enterica</title><secondary-title>Infect Immun</secondary-title></titles><periodical><full-title>Infect Immun</full-title></periodical><pages>4579-87</pages><volume>66</volume><number>10</number><edition>1998/09/24</edition><keywords><keyword>*Adaptation, Biological</keyword><keyword>Animals</keyword><keyword>*Biological Evolution</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>Mammals/*microbiology</keyword><keyword>Models, Biological</keyword><keyword>Plasmids/genetics</keyword><keyword>Salmonella Infections/microbiology</keyword><keyword>Salmonella enterica/*pathogenicity</keyword><keyword>Virulence/genetics</keyword></keywords><dates><year>1998</year><pub-dates><date>Oct</date></pub-dates></dates><isbn>0019-9567 (Print)&#xD;0019-9567 (Linking)</isbn><accession-num>9746553</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=9746553</url></related-urls></urls><custom2>108564</custom2><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(9). یکی از علل مهم مسمومیت های غذایی در اروپا و ایالات متحده آمریکا، سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس می باشد. براورد شده است که 93.8 میلیون نفر سالانه در کل جهان به سالمونلا مبتلا می شوند که نتیجه آن 155000 مورد مرگ در سال می باشد.

شکل1-2: در شکل سمت چپ باکتری سالمونلا با تاژک پری تریش دیده می شود و در شکل سمت راست میزان شیوع باکتری سالمونلا در سطح جهان را نشان می دهد.
1-2-3، تست ها و خواص بیوشیمیایی
این باکتری تست اندول و ONPG آن منفی بوده و لاکتوز را تخمیر نمی کند اما این باکتری متحرک بوده و تست سیترات و SH2 آن مثبت می باشد. واکنش آنتی بادی علیه آنتی ژن های Vi و H و O این باکتری مبنای سروتایپینگ سالنونلا است.
در حالیکه مبنای اصلی طبقه بندی سالمونلا سروتایپینگ آنتی ژن های سطحی می باشد اما اساس تفریق سروتایپ تایفی تست های بیوشیمیایی می باشد . سروتایپ تایفی از نظر تست های بیوشیمیایی به صورت خنثی می باشد. سروتایپ تایفی در همه تست های تولید گاز از گلوکز، موسینات،آرابینوز، سیمون سیترات، اورنی تین دکربوکسیلاز و مصرف استات منفی را بروز می دهد. سروتایپ تایفی مسئول تیفوئید بوده و سایر سروتایپ ها باعث انتریت و انتروکولیت می شودPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ccm9va3M8L0F1dGhvcj48WWVhcj4yMDEyPC9ZZWFyPjxS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=
ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ccm9va3M8L0F1dGhvcj48WWVhcj4yMDEyPC9ZZWFyPjxS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=
ADDIN EN.CITE.DATA (4, 9, 10).
ویژگی های بیوشیمیایی سالمونلا همان ویژگی های عمومی خانواده انتروباکتریاسه می باشد. تخمیر کربوهیدرات توسط سالمونلا همراه با تولید گاز و اسید می باشد. سالمونلا مانیتول، آرابینوز، گلوکز، دولسیتول، سوربیتول و مالتوز را تخمیر می کند اما سالیسین، آدنیتول، لاکتوز و ساکارز را تخمیر نمی کند ولی سالمونلا کلراسوئیس و تعدادی از سویه های سالمونلا تایفی، قادر به تخمیر آرابینوز نیستند. سالمونلا کلراسوئیس، سالمونلا پولروم، برخی از سویه های سالمونلا پاراتایفی و تقریبا تمام سویه های سالمونلا تایفی قادر به تخمیر دولسیتول نمی باشند. سالمونلا گالیناروم، برخی از سروتایپ های سالمونلا تایفی موریوم، سالمونلا تایفی و سالمونلا دابلین هنگام تخمیر کربوهیدرات، گاز ایجاد نمی کند. برخی از سویه ها قادر به تخمیر ساکارز، رافینوز و لاکتوز هستند، این ویژگی های غیر عادی بدلیل وجود پلاسمید است. اکثرا سالمونلا آریزونه واجد فعالیت بتاگالاکتوزیداز می باشد و لاکتوز را یا به سرعت و یا به آهستگی تخمیر می کند. بیشتر سویه هایی که قند های خاص را تخمیر میکنند، این عمل را با شدت بالا انجام می دهند و در آب پپتون دار در دمای 37 درجه سانتی گراد و در مدت زمان 6 تا 10 ساعت، اسید تولید می کنند. ممکن است سویه های غیر تخمیر کننده در اثر چهش به تخمیر کننده تبدیل شوند و بعد از گذشت چند روز اسید ایجاد کنند و امکان دارد با سایر سالمونلا ها که تخمیر کننده هستند، اشتباه گرفته شوند. برخی از سویه ها دارای نقص در فرایند جذب قند هستند و اسید را در طول مدت 10 الی 20 ساعت ایجاد می کنند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4).
1-2-4، طبقه بندی سالمونلا
طبقه بندی سالمونلا بسیار دشوار است، به علت اینکه از گونه های متععدی تشکیل شده است. معمولا گونه های سالمونلا را بر اساس ویژگی های بیوشیمیایی، اپیدمیولوژی، میزبان و آنتی ژن های O، H و Vi طبقه بندی می شوند. برای اولین بار در سال 1929 میلادی طبقه بندی سالمونلا توسط کافمن صورت گرفت که توسط وایت این طبقه بندی تکمیل گردید. بر اساس این طبقه بندی، سروتایپ های سالمونلا در یک گونه منفرد قرار گرفت. طبقه بندی دیگری که وجود دارد،ادواردز-اوینگ می باشد که سالمونلا را در سه گونه ی سالمونلا تایفی، سالمونلا کلراسوئیس و انتریتیدیس و صد ها سروتایپ طبقه بندی می کند(4و10).
طبقه بندی سومی که برای سالمونلا وجود دارد، بر اساس هیبریداسیون DNA می باشد. که بر اساس آن جنس سالمونلا شامل دو گونه ی سالمونلا بونگوری و سالمونلا انتریکا می باشد. در این طبقه بندی اکثر پاتوژن های انسان در گونه ی انتریکا جای گرفته اند.
سالمونلا انتریکا به شش زیر گونه تقسیم می شودکه شامل: سالمونلا انتریکا، سالمونلا سالاما، سالمونلا آریزونه، سالمونلا دی آریزونه، سالمونلا هونته و سالمونلا انتریتیدیس می باشد(5).
جدول1-1، ویژگی های بیو شیمیایی سالمونلا
زیرگووه گونه
ویژگی
1 2 3a 3b 4 5 6
انتریکا سالامه آریزونه دی آریزونه هونته بونگوری اندیکا
ONPG - - + + - + متغییر
هضم ژلاتین - + + + + - +
مصرفD تارتارات + - - - - - -
مصرف مالونات - + + + - - -
تخمیر دولسیتول + + - - - + متغییر
تخمیر لاکتوز - - - + - -
تخمیر سالیسین - - - - + - -
تخمیر سوربیتول + + + + + + -
تخمیر Dگالاکتورونات - - + + + +
گاماگلوتامیل ترانسفراز + + - + + + +
تاژک دو فازی دو فازی تک فازی دو فازی تک فازی تک فازی دو فازی
رشد در حضورKCN - - - - + + +
جدول 1-2، طبقه بندی نوین سالمونلا و میزان سروتایپ ها در زیر گونه هاPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ccm9va3M8L0F1dGhvcj48WWVhcj4yMDEyPC9ZZWFyPjxS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=
ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ccm9va3M8L0F1dGhvcj48WWVhcj4yMDEyPC9ZZWFyPjxS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=
ADDIN EN.CITE.DATA (1, 8, 9)
اسم گونه میزان سرو تایپ در سال 2000 میلادی میزان سرو تایپ در سال 2001 میلادی میزان سرو تایپ در سال 2002 میلادی
الف- گونه سالمونلا انتریکا
1-سالمونلا انتریکا زیر گونه انتریکا
2-سالمونلا انتریکا زیر گونه سالامه
3-سالمونلا انتریکا زیر گونه آریزونه
4-سالمونلا انتریکا زیر گونه دی آریزونه
5-سالمونلا انتریکا زیر گونه هونته
6- سالمونلا انتریکا زیر گونه اندیکا
ب- گونه بونگوری
جمع کل 2469
1610
497
94
325
69
12
21
2628 2491
1624
499
95
329
69
13
21
2650 2509
1636
501
95
331
70
13
30
2668
1-2-5، آنتی ژن های سالمونلا
الف) آنتی ژن O
آنتی ژن O در برابر الکل و حرارت مقاوم است و در سالمونلا 67 انتی ژن O وجود دارد که با عدد نشان داده می شود. آنتی ژن O می تواند حرارت جوش را به مدت دو ساعت و نیم تحمل کند اما آنتی ژن فلاژل و آنتی ژن فیمبریه در این درجه حرارت نابود می شوند و قادر به تحمل آن نیستند. خاصیت آنتی ژن O بوسیله لیپوپلی ساکارید که در دیواره باکتری های گرم منفی وجود دارد ایجاد می شود.
بدلیل هیدروفیل بودن آنتی ژن O در محلول نمکی0.85% NaCl، یک سوسپانسیون یکنواخت ایجاد می کند.آنتی ژن O می تواند در درجه حرارت 37 درجه سانتی گراد اتانول 96 درصد به مدت زمان چهار ساعت تحمل کند اما فرمالین 0.2% باعث غیر فعاسازی آنتی ژن O میشود. (2و3).
ب)آنتی ژن فلاژلی یا آنتی ژن H
آنتی ژن H در برابر الکل و حرارت حساس می باشد و در درجه حرارت 100 درجه سانتی گراد به مدت زمان سی دقیقه همه ی فلازل ها از باکتری جدا می شود. این فرایند جدا شدن فلاژل ها از باکتری در دمای 60 درجه سانتی گراد آغاز می شود اما این فلاژل هایی که از باکتری جدا می شوند، سیستم ایمنی را تحریک می کنند. آنتی ژن H یکی دیگر از آنتی ژن های سالمونلا می باشد که این آنتی ژن مربوط به فلاژل باکتری می باشد. هنگامیکه که ما سوسپانسیون باکتری را به مدت دو نیم ساعت بجوشانیم این خاصیت ایمنی زایی باکتری از بین می رود اما اگر در دمای پایین تر از دمای جوش قرار گیرد خاصیت اگلوتیناسیون آنتی ژن از بین رفته اما قدرت آنتی ژن از بین نمی رود (2و3).
آنتی ژن فلاژلی دو نوع است که عبارت است از : 1) آنتی ژن فلاژلی فاز یک(H₁) 2) آنتی ژن فلاژلی فاز دو(H₂).
آنتی ژن H₁ با حروف لاتین نشان داده می شود و از حرف a تا حرف z میباشد. به علت اینکه تعداد آنتی ژن H₁ بسیاز بیشتر از 25 می باشد، سایر آنتی ژن های H با اضافه کردن عدد به حرف Z مشخص می شود. آنتی ژن H₂ به صورت عدد از 1 تا 12 نشان داده می شود.تعداد آنتی ژن H₁، 93 عدد می باشد (3).
ج) آنتی ژن K یا آنتی کپسولی
سه نوع آنتی ژن کپسولی در سالمونلا وجود دارد که شامل: آنتی ژن M، آنتی ژن Vi و آنتی ژن 5
آنتی ژن M:
آنتی ژن M شامل کولانیک اسید است. آنتی ژن M باعث ایجاد کلونی های مخاطی می گردد. آنتی ژن M پلی ساکارید های خارج سلولی می باشد. مکانیسم جلوگیری از آگلوتیناسیون به وسیله آنتی سرم علیه O، شبیه مکانیسم عمل آنتی ژن Vi می باشد. خصوصیت آنتی ژن M با آنتی ژن Vi تفاوت دارد.برخی از آنتی ژن های کپسولی اشرشیاکلی (مثل: K₃₀ و K₃₉) و K₈ و K₃ کلبسیلا با آنتی ژن M سالمونلا واکنش متقاطع دارند. برای تعیین آنتی ژن M، کلونی ها حالت لعابی پیدا می کند و به کشت باکتری سرم ضد آنتی ژن M اضافه می کنیم که می توان از آزمایش تورم کپسولی استفاده نمود(3).
آنتی ژن Vi:
آنتی ژن Vi یک پلی ساکارید کپسولی می باشد و از واحد های هموپلیمرN- استیل گالاکتوز آمینورونیک اسید تشکیل شده است که با پیوند 1 به 4 بهم متصل شده اند و کربن شماره ی 3 آن استیله می باشد. هنگامیکه از خون بیماران مبتلا به تب روده ای، سالمونلا انتریکا سرووار تایفی جدا شود، این سالمونلا ها در برابر آنتی سرم O₉ آگلوتینه نمی شوند. بدلیل آنکه این آنتی ژن برای موش دارای قدرت بیماریزایی بیشتر می باشد به آن آنتی ژن حدت گفته می شود.
سویه هایی که دارای آنتی ژن Vi می باشند در برابر آب اکسیژنه حساس اند و به همین علت دانشمندان معتقند که آنتی ژن Vi در مکانیسم فاگوسیتوز نوتروفیل ها اختلال ایجاد نمی کند بلکه در برابر عمل انفجار اکسیداتیوی که در داخل نوتروفیل ها رخ می دهد، مقاوم است. آنتی ژن Vi میزان تثبیت C₃ در سطح سالمونلا تایفی کاهش می دهد(زهرایی سال1378 Murray, Rosenthal et al. 2013). به علت آنکه آنتی ژن Vi مانع از عمل آگلوتیناسیون به وسیله آنتی سرم ضد آنتی ژن O می شود، برای حذف آنتی ژن Vi، باید باکتری را در دمای صد درجه سانتی گراد( دمای جوش) به مدت یک ساعت جوشاند(1 و 3).
آنتی ژن 5:
در ابتدا این آنتی ژن به عنوان آنتی ژن O شناسایی شد و این آنتی ژن دارای تفاوت هایی با سایر آنتی ژن های پیکری است.
کافمن نشان داد که این آنتی ژن در برابر کلریدریک اسید حساس بوده و در مجاورت آن تخریب می شود و ویژگی آگلوتیناسیون آنتی ژن 5 در درجه حرارت 120 درجه سانتی گراد از بین می رود که این ویژگی بر خلاف آنتی ژن O₄ می باشد.این آنتی ژن در برابر الکل مقاوم است که این ویژگی مشابه آنتی ژن O₄ می باشد.آنتی ژن 5 در ارتباط با بیماریزایی سروتایپ ها بی تاثیر است، به عنوان مثال سالمونلا انتریکا سرووار تایفی موریوم که فاقد آنتی ژن 5 می باشد برای موش به شدت بیماریزا است. می توان آنتی سرم ضد آنتی ژن 5 را بوسیله کشت فرمالین اشکال بدون فلاژل با کشت حرارت دیده سالمونلا پارا تایفیB بدست اوردPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ib2xtZXM8L0F1dGhvcj48WWVhcj4xOTY4PC9ZZWFyPjxS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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5Ib2xtZXM8L0F1dGhvcj48WWVhcj4xOTY4PC9ZZWFyPjxS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ADDIN EN.CITE.DATA (11, 12).
د) آنتی ژن های فیمبریه ای
اکثر سروتایپ های سالمونلا دارای جایگاهی برای آنتی ژن فیمبریه هستند و فیمبریه تولید می کنند. با توجه به بررسی هایی که بر روی سالمونلا انتریتیدیس و سالمونلا تایفی موریوم صورت پذیرفت، اطلاعاتی در مورد فیمبریه ی سالمونلاها بدست آمد. آنتی ژن فیمبریه ای در برابر فرمالدئید0.1-0.2 ثابت می شود که این ویژگی مشابه آنتی ژن فلاژل می باشد. برخی از آنتی ژن های فیمبریه ای دارای خاصیت پوشانندگی آگلوتیناسیون O وH می باشند، این ویژگی باعث می شود که هنگامیکه از سالمونلایی که در مرحله اول فیمبریه قرار دارد، آنتی بادی ضد فیمبریه جدا شود و از این آنتی بادی استفاده شود، باعث ایجاد واکنش متقاطع و گیج کننده ای می شود. برای آنکه این واکنش صورت نگیرد باید از کشت هایی برای تهیه سوسپانسیون استفاده شود که در مرحله غیر فیمبریه ای باشند. فیمبریه اگر به مدت 30 دقیقه در حرارت 100 درجه سانتی گراد قرار گیرد از باکتری جدا می شود ولی در دمای 121 درجه سانتی گراد به مدت سی دقیقه قرار گیرد، غیر فعال می شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Murray</Author><Year>2013</Year><RecNum>2</RecNum><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">2</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Murray, P.R.</author><author>Rosenthal, K.S.</author><author>Pfaller, M.A.</author></authors></contributors><titles><title>Medical Microbiology</title></titles><dates><year>2013</year></dates><publisher>Mosby/Elsevier</publisher><isbn>9780323054706</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=O92zd8fV-RcC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(5).
1-2-6، عوامل دخیل در بیماریزایی در سالمونلا
سالمونلا دارای عوامل بیماریزایی متعددی می باشد که شامل: انتروتوکسین، سیتوتوکسین، اندوتوکسین، سیدروفور، آنتی ژن های سطحی و غیره می باشد و این عوامل در سروتایپ های مختلف سالمونلا نقش مختلفی در بیماریزایی سالمونلا در میزبان های مختلف بر عهده دارند مثلا سالمونلا تایفی موریوم در میزبان طبیعی خود، موش، بیماری هایی شبیه حصبه ایجاد می کند ولی در انسان ، گاستروانتریت خود محدودشونده ایجاد می کند در حالیکه سالمونلا تایفی حتی به صورت خوراکی در حیوانات ایجاد بیماری نمی کند و تنها در انسان بیماری ایجاد می کند. این باکتری انگل اختیاری داخل سلولی می باشد. بقاء سالمونلا داخل سلول های میزبان به دلیل پاسخ های متفاوت سیستم اینمنی میزبان های مختلف سالمونلا در برابر این باکتری می باشد(3).
الف) سیتوتوکسین
فعالیت سیتوتوکسین تنها در عصاره باکتری دیده می شود، این ویژگی بدلیل وابستگی توکسین به غشای خارجی باکتری می باشد. میزان تولید سیتوتوکسین توسط سروتایپ های مختلف سالمونلا، متفاوت می باشد. سروتایپ تایفی کمترین میزان و سروتایپ های انتریتیدیس و کلراسوئیس بیشترین میزان توکسین را تولید می نمایند. سیتوتوکسین در سلول های یوکاریوتی باعث مهار سنتز پروتئین می گردد. درانتریت سالمونلایی تخریب سلول های پوشش روده دیده می شود که احتمال داده می شود این تخریب توسط سیتوتوکسین سالمونلا ایجاد شود. عملکرد سیتوتوکسین در بیماریزایی سالمونلا هنوز بطور کامل معلوم نمی باشد اما احتمال داده می شود این سم باعث ایجاد تغییراتی در غشای سلولی که می شود که موجب مختل شدن عبور و مرور انتخابی مولکول ها از غشای سلولی می گردد که این عملکرد در نهایت باعث نکروز شدن انتروسیت ها می شود. اسیب بافتی ناشی از سیتوتوکسین باعث سهولت در تهاجم سالمونلا می شود(3،10 ).
ب) اندوتوکسین
علامت هایی که در حیوانات آزمایشکاهی نظیر موش در اثر تزریق اندوتوکسین ایجاد می شود مشابه علایمی است که در اثر سپتمی سمی ناشی از سالمونلا ایجاد می گردد. علامت هایی که در اثر اندوتوکسین سالمونلا ایجاد می شود نظیر کاهش فشار خون، لکوپنی و در نهایت لکوسیتوز، شوک، اسیدوز و تب می باشد. عامل اصلی سمیت اندوتوکسین، لیپید A موجود در غشای خارجی باکتری های گرم منفی می باشد. حساسیت انسان در برابر اندوتوکسین از سایر موجودات زنده بسیاربالاتر می باشد و این بدلیل آن می باشد که بروز حالت تحمل در برابر اندوتوکسین بدلیل افزایش آهسته درجه حرارت از بین می رود. سلول های مختلفی از بدن مثل پلاکت ها، مونوسیت ها، سلول ها، ماکروفاژها و نوتروفیل ها تحت تاثیر اندوتوکسین قرار گرفته و موادی از این سلول ها آزاد می شود مثل اینترلوکین هشت، آنافیلاتوکسین، اینترلوکین یک، اینترلوکین شش و فاکتور نکروز دهنده تومور می باشد که هریک از این مواد برروی اندام های بدن تاثیر می گذارد(3).
ج) انتروتوکسین
توکسین حساس به حرارت که نوسط اشرشیا کلی و ویبریو کلرا تولید می شود توسط برخی از سویه های سالمونلا تایفی موریوم نیز تولید می گردد که از نظر مکانیسم مشابه سم تولیدی توسط ویبریو کلرا می باشد و با فعال کردن ادنیلات سیکلاز و در نهایت باعث افزایش cAMP می گردد. انتروتوکسینی که توسط برخی از سویه های سالمونلا تایفی موریوم تولید می شود از لحاظ نیاز به نفوذ نوتروفیل ها با کلراتوکسین متفاوت می باشد در نتیجه ارتباطی بین میزان بیماریزایی سالمونلا تایفی موریوم و توانایی تحریک نفوذ نوتروفیل ها وجود دارد. این باکتری باعث غالب شدن نوتروفیل ها در بین سایر لکوسیت ها در طی تهاجم در غشای روده می شود و با تهاجم نوتروفیل ها به باکتری، انتروتوکسین از باکتری آزاد می گردد.انترو توکسین همراه با دیواره باکتری می باشد و ماهیت پروتئینی دارد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Isenberg</Author><Year>1992</Year><RecNum>225</RecNum><record><rec-number>225</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">225</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Isenberg, H.D.</author><author>American Society for Microbiology</author></authors></contributors><titles><title>Clinical microbiology procedures handbook</title></titles><dates><year>1992</year></dates><publisher>American Society of Microbiology</publisher><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=0JpKAQAAIAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(13).
1-2-7. بیماری های ناشی از سالمونلا
بیماری های ناشی از سالمونلا که در انسان ایجاد می شوند شامل: گاستروانتریت، سپتی سمی، تیفوئید و انترو کولیت حاد می باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4).
الف) حصبه
سالمونلابه انتهای دیواره اپیتلیال روده حمله می کند و سپس به گره های لنفاوی روده منتقل می شود، در این گره های لنفاوی، سالمونلا توسط ماکروفاژها- مونوسیت ها و پلی مورفونوکلئوز بلعیده می شود و سالمونلاهایی که توسط PMN ها بلعیده می شود، از بین می روند اما سالمونلاهایی که توسط ماکروفاژها بلعیده می شوند در درون واکوئل آن ها تکثیر یافته و ماکروفاژها به عنوان یک ناقل برای سالمونلا عمل می کند و باعث انتقال سالمونلا به بافت های مختلف رتیکلواندوتلیال می شود. در نهایت این ماکروفاژهای آلوده به سالمونلا تخریب شده و سالمونلا آزاد می شود و باعث ایجاد سپتی سمی می شود. حصبه توسط دو سروتایپ تایفی و پاراتایفی ایجاد می گردد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(6).
علایم حصبه بعد از 7 تا 14 روز بروز می کند و شامل: بی حالی، تب، بی اشتهایی، سرفه خشک، یبوست و سردرد می باشد. در این دو هفته از بیماری، گلبول های سفید در حد نرمای بوده و سالمونلا در مدفوع وجود ندارد. در هفته دوم از بیماری، بیمار به شدت نا خوش است به این دلیل که سالمونلاها از ماکروفاژهای آلوده آزاد می گردد. روی بدن بیمار لکه های به قطر دو تا سه میلی متر دیده می شود که شاید این ماکولوپاپولار شامل سالمونلا باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(6).
هنگامیکه بیمار مبتلا به حصبه بهبود یابد در تمام طول زندگی در برابر تیفوئید مقاوم خواهد بود.هنگامیکه بیماری به موقع درمان پیدا نکند، فرد مبتلا به حصبه وارد مرحله ی جدیدی از بیماری می شود که فرد مبتلا به سختی رنج می کشد و دارای علایمی شامل: یبوست شدید، اسهال زرد رنگ و تب بالا می باشد.
در هفته سوم از بیماری، فرد وارد مرحله تب روده ای شده و دارای علایمی می باشد که شامل: بی حالی، کاهش شدید وزن بدن و ممکن است نفخ در ناحیه شکم نیز مشاهده شود. در هفته چهارم به تدریج علائم کم شده و دمای بدن بعد 7 تا 10 روز به حالت طبیعی باز می گردد اما ممکن بعد از دو هفته که تب پایین آمد سایر علائم نیز دوباره بروز کنند. علایمی که حیات بیمار را تهدید می کند در مرحله تب روده ای رخ می دهدPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5XYWxrZXI8L0F1dGhvcj48WWVhcj4xOTk4PC9ZZWFyPjxS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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5XYWxrZXI8L0F1dGhvcj48WWVhcj4xOTk4PC9ZZWFyPjxS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ADDIN EN.CITE.DATA (6, 14, 15).
بیماری شبیه تب روده ای معمولا نسبت به حصبه دارای علائم خفیف تری می باشد و دارای عوارض شدید نمی باشد. دوره ی بهبود بیماری شبه حصبه که توسط سروتایپ پاراتایفی ایجاد می شود نسبت به حصبه کمتر می باشد.
شدیدترین عوارضی که طی بیماری ایجاد می شود، سوراخ شدن روده و خونریزی می باشد که معمولا در هفته سوم از بیماری ایجاد می شود. خونریزی روده با علایمی چون: شوک، دیده شدن خون در مدفوع و افت ناگهانی فشار می باشد. سوراخ شدن روده باعث ایجاد شرایط اوراژنسی می شود و فرد باید تحت مراقبت های ویژه قرار گیرد، این وضعیت به دلیل ورود محتویات روده به حفره شکمی طی سوراخ شدن روده کوچک یا بزرگ می باشدPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5QYXJyeTwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjE5OTk8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5QYXJyeTwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjE5OTk8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE.DATA (14, 15).
یکسری علائم غیر معمول نیز وجود دارد که شامل: التهاب لوزالمعده، مننژیت، عفونت کلیه یا مثانه، مشکلات روانی مثل توهم، سایکوز، میوکاردیت و عفونت ریوی می باشد که تمام این علائم آتیپیک می باشد. اگر درمان صورت نگیرد ممکن است فرد مبتلا دچار مرگ شود ولی اکثر افراد در کشورهای توسعه یافته با درمان فوری به سرعت درمان می یابندPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5FcmdpbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMDQ8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5FcmdpbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMDQ8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE.DATA (14-16).
سپتی سمی
سپتی سمی دارای علایمی است که شامل: باکتریمی، بی اشتهایی، کاهش وزن بدن، کم خونی، بزرگ شدن کبد و طحال و تب ناگهانی می باشد. پس از تهاجم به ایلئوم در بیماران دارای کم خونی ممکن است عفونت به سمت سپتی سمی سوق داده شود. درمان آنتی بیوتیکی سپتی سمی شامل: سفتریاکسون، سپیروفلوکساسین و سفوپرازون می باشد و باید از افراد مبتلا به سپتی سمی کشت خون انجام شود بدلیل آنکه باکتری در داخل خون این افراد می باشد. ممکن است باکتریمی سبب عفونت در جاهای غیر عادی بدلیل وارد شدن ارگانیسم به اندام های مختلف شود. همچنین باعث سپسیس نیز می شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(6).
ب) گاستروانتریت
سالمونلا با تولید انتروتوکسین و تهاجم به دیواره ی روده باعث ایجاد علایمی چون استفراغ، اسهال و تهوع می شود. بیشتر سروتایپ های سالمونلا می توانند باعث ایجاد انتریت می گردند.وجودPMN ها در مدفوع باعث اثبات هجوم باکتری به بافت ها شود اما بطور غیر معمول سالمونلا از دستگاه گوارش به سایر اندام های بدن منتقل می گردد.
سالمونلا از طریق محصولات دامی آلوده به انسان انتقال می یابد و این عفونت بین انسان و دام مشترک می باشد و این یک عفونت زئونوز می باشد.
ممکن است علاوه بر فراورده های لبنی آلوده به سالمونلا، آب شده به مدفوع یا ادرار حیوانات یا غذا از دیگر منابع انتریت ناشی از سالمونلا می باشند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(6).
ج) انترو کولیت
این بیماری تظاهر عفونت سالمونلایی می باشد. در ایالات متحده آمریکا، سالمونلا تایفی موریوم و سالمونلا انتریتیدیس غالب هستند، اما انتروکولیت توسط هرکدام از 1400 سروتایپ گروه یک سالمونلا می تواند ایجاد شود. 8 تا 48 ساعت پس از خورده شدن سالمونلا، تهوع، اسهال پر حجم، سردرد، استفراغ روی می دهد و تعداد کمی گلبول سفید در مدفوع دیده می شود. تب خفیف، شایع است ولی دوره بیماری 2 تا 3 روز پایان می پذیرد.
ضایعات التهابی در روده کوچک و روده بزرگ وجود دارد. باکتریمی غیر شایع است( 2 تا 4 درصد) به غیر از مواردی که بیمار دارای نقص سیستم ایمنی است. نتیجه کشت خون منفی است ولی نتیجه کشت مدفوع برای سالمونلاها مثبت بوده و ممکن است تا چند هفته پس از رفع علائم بالینی مثبت باقی بماند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4).
1-2-8. اپیدمیولوژی سالمونلا
سالمونلا باعث مسومیت های غذایی، حصبه، سپتی سمی و انتروکولیت می شود و از طریق دهانی وارد بدن انسان و سایر حیوانات می شودPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5QYXJyeTwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjE5OTk8L1llYXI+PFJl
Y051bT4yMjc8L1JlY051bT48cmVjb3JkPjxyZWMtbnVtYmVyPjIyNzwvcmVjLW51bWJlcj48Zm9y
ZWlnbi1rZXlzPjxrZXkgYXBwPSJFTiIgZGItaWQ9InhhOWZ3cDl6dmU1eGFlZXhkdmlwOTkyY3Qy
dHd6ZXZ3Mjl6dyI+MjI3PC9rZXk+PC9mb3JlaWduLWtleXM+PHJlZi10eXBlIG5hbWU9IkpvdXJu
YWwgQXJ0aWNsZSI+MTc8L3JlZi10eXBlPjxjb250cmlidXRvcnM+PGF1dGhvcnM+PGF1dGhvcj5Q
YXJyeSwgQ2hyaXN0b3BoZXIgTTwvYXV0aG9yPjxhdXRob3I+SG9hLCBOZ3V5ZW4gVGhpIFR1eWV0

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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5QYXJyeTwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjE5OTk8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE.DATA (15, 17, 18).
در آمریکا انتریت سومین فرم شایع مسومیت غذایی است و سالیانه حدود 50000 مورد انتریت گزارش می شود که اکثرا به وسیله سالمونلا انتریکا سرو تایپ تایفی موریوم می باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(6).
خانوم ها سالمونلا را در داخل کیسه صفراوی خود حمل می نمایند، در حالیکه هیچگونه علایمی از خود بروز نمی دهنند به این دلیل که سالمونلا دارای تمایل بالا به لوکالیزه شدن در کیسه صفرا می باشد و باعث می شود که این ناقلان برای سالها سالمونلا را به محیط اطراف منتقل نمایند.
مقدار حدود 10⁶ تا 10⁷ دوز از سالمونلا برای ایجاد عفونت نیاز است این به دلیل آن می باشد که سالمونلا به اسید معده حساس بوده که این خصوصیت بر خلاف شیگلا می باشد. افرادی که دارو های ضد اسید معده مصرف می کنند در برابر عفونت با سالمونلا حساس تر می باشند.
مدفوع افرادی که بیماری تحت بالینی نامحسوسی دارند و یا آنهایی که ناقل هستند نسبت به افرادی که وضعیت بالینی آشکاری دارند، منبع آلودگی بسیار مهم تری هستند، مثلا زمانی که ناقلینی که در تهیه مواد غذایی شاغل هستند و ارگانیسم را دفع می نمایند. بسیاری از حیوانات از جمله دام ها، جوندگان و ماکیان به طور طبیعی با انواعی از سالمونلا آلوده می شوند و باکتری در بافت های آنها( مثل گوشت)، مدفوع و تخم ها وجود دارد. در مورد شیوع بالای سالمونلاها در محصولات مرغ تجاری به طور گسترده اطلاع رسانی شده است. در ایالات متحده آمریکا بروز تب تیفوئید کاهش یافته ولی وقوع سایر عفونت های سالمونلایی به طور چشمگیری افزایش یافته است. به احتمال زیاد مشکل در استفاده وسیع از خوراک دام و طیور حاوی مواد دارویی ضد میکروبی است که شرایط برای رشد سویه های مقاوم سالمونلا تسهیل کرده و این سویه ها به انسان انتقال یافته و می تواند در انسان بیماری ایجاد نمایند. منابعی که ممکن سبب عفونت با سالمونلا در انسان شوند شامل: آب، شیر و سایر فراورده های لبنی، صدف، تخم مرغ پودر یا فریز شده، گوشت و فراورده های گوشتی، رنگ های با منشاء حیوانی، مواد مخدر مثل ماری جوانا و حیوانات دست آموز خانگی می باشند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4).
1-2-9، تشخیص آزمایشگاهی سالمونلا
سالمونلا درمحیطهای S.S Agar، بیسموت سولفیت، بریلیانت گرین و HEA-SS رشد می کند ولی سایر کلی فرم ها همچون اشرشیا کلی بدلیل وجود آنتی بیوتیک ها قادر به رشد بر روی این محیط ها نیستند. در عفونت گاستروانتریت ناشی از سالمونلا، در اسمیر نازک از مدفوع اسهالی، گلبول های سفید همراه با باکتری سالمونلا در زیر میکروسکوپ دیده خواهد شد. کلونی های سالمونلا بر روی محیط بلاد آگار به صورت محدب و مرطوب به رنگ خاکستری به قطر دو تا سه میلی متر دیده می شود که این کلونی ها بعد گذشت بیست و چهار ساعت در دمای 37 درجه سانتی گراد ایجاد می گردد. در محیط مکانکی آگار کلونی های سالمونلا بیرنگ دیده می شود و رنگ محیط بدلیل عدم تخمیر قند لاکتوز زرد کهربایی می گردد ولی سایر باکتری های گرم منفی که جزء خانواده ی انترو باکتریاسه می باشند و تخمیر کننده ی قند لاکتوز هستند، برروی محیط مکانکی اگار کلونی هایی به رنگ صورتی ایجاد می نمایند. سالمونلا و شیگلا بر روی محیط های سلینت F و محیط مایع GN به سرعت تکثیر پیدا می کنند به این دلیل که این محیط ها مانع از رشد باکتری های گرم مثبت می گردند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Budowle</Author><Year>2005</Year><RecNum>238</RecNum><record><rec-number>238</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">238</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Budowle, Bruce</author><author>Schutzer, Steven E</author><author>Ascher, Michael S</author><author>Atlas, Ronald M</author><author>Burans, James P</author><author>Chakraborty, Ranajit</author><author>Dunn, John J</author><author>Fraser, Claire M</author><author>Franz, David R</author><author>Leighton, Terrance J</author></authors></contributors><titles><title>Toward a sys-- of microbial forensics: from sample collection to interpretation of evidence</title><secondary-title>Applied and environmental microbiology</secondary-title></titles><periodical><full-title>Applied and environmental microbiology</full-title></periodical><pages>2209-2213</pages><volume>71</volume><number>5</number><dates><year>2005</year></dates><isbn>0099-2240</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(19).
الف) تست های سرولوژیک
بررسی تیتر آنتی بادی و وجود آنتی بادی در سرم بیماران بویسله ی تست ویدال مشخص می گردد. آگلوتیناسیون که در اثر واکنش مستقیم بین آنتی ژنهای پیکری(O) و آنتی ژن تاژک(H) با آنتی بادی ضد آنها ایجاد می شود، اساس تست ویدال می باشد. تست ویدال به دو صورت روش اسلاید و روش لوله ای صورت می گیرد. روش اسلایدی به صورت سریع و روش لوله ای به صورت کند، صورت می پذیرد. به علت پایین بودن سرعت روش لوله ای، این روش تنها برای آنتی ژن هایی که در روش اسلایدی مثبت شده اند، صورت می پذیرد. با وجود اینکه تست ویدال آسان می باشد ولی میزان دقت و حساسیت آن پایین است ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Bhutta</Author><Year>2006</Year><RecNum>239</RecNum><record><rec-number>239</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">239</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Bhutta, Zulfiqar A</author></authors></contributors><titles><title>Current concepts in the diagnosis and treatment of typhoid fever</title><secondary-title>BMJ</secondary-title></titles><periodical><full-title>BMJ</full-title></periodical><pages>78-82</pages><volume>333</volume><number>7558</number><dates><year>2006</year></dates><isbn>0959-8138</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(20) .
حساسیت و دقت روشهای سنتی اعم از کشت و تست های سرولوژی پایین است، به این دلیل روشهای ژنوتایپینگ که بر مبنای ژنوم باکتری می باشد جایگزین روش های فنوتایپینگ شده است. از روش های ژنوتایپینگ که برای شناسایی سالمونلا تایفی استفاده می شود می توان به Nested-PCR با استفاده از پرایمر های HI-d اشاره نمود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Bhutta</Author><Year>2006</Year><RecNum>239</RecNum><record><rec-number>239</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">239</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Bhutta, Zulfiqar A</author></authors></contributors><titles><title>Current concepts in the diagnosis and treatment of typhoid fever</title><secondary-title>BMJ</secondary-title></titles><periodical><full-title>BMJ</full-title></periodical><pages>78-82</pages><volume>333</volume><number>7558</number><dates><year>2006</year></dates><isbn>0959-8138</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(20) .
روش های جدیدی همچون Tubex و Typhidot جایگزین تست ویدال شده است. این تست ها قادر به شناسایی آنتی بادی های IgM ایجاد شده در میزبان بر ضد آنتی ژن های سالمونلا تایفی می باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Bhutta</Author><Year>2006</Year><RecNum>239</RecNum><record><rec-number>239</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">239</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Bhutta, Zulfiqar A</author></authors></contributors><titles><title>Current concepts in the diagnosis and treatment of typhoid fever</title><secondary-title>BMJ</secondary-title></titles><periodical><full-title>BMJ</full-title></periodical><pages>78-82</pages><volume>333</volume><number>7558</number><dates><year>2006</year></dates><isbn>0959-8138</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(20) .
ب) کشت مدفوع
نمونه هایی که مشکوک به عفونت با سالمونلا هستند بر روی محیط های انتخابی SS Agar و EMB وهمچنین محیط های غنی GN و سلینت F کشت داده می شوند. پس از کشت این محیط ها را داخل انکوباکتور در دمای 37 درحه سانتی گراد به مدت یک شبانه روز قرار می دهند.
بر روی کلونی های بیرنگ و SH₂ دار تست های بیوشیمیایی مناسب را انجام می دهند. سالمونلا فاقد آنزیم اوره از می باشد و در نتیجه تست اوره آن منفی است. تمام سالمونلا ها به جزء سالمونلا پارا تایفی A برو ی محیط کلیگر آیرون آگار، SH₂ تولید می نمایند. تست IMVIC برای سالمونلا پاراتایفی B و C به صورت +- و +- می باشد و این تست برای سالمونلا پارا تایفی A به صورت +- بوده و برای سالمونلا تایفی به صورت – می باشد.
هنگامیکه سالمونلا تایفی مزمن شود، در داخل کیسه صفرا کلونیزه می شود و باکتری از طریق مدفوع از بدن خارج می شود و سالمونلا را می تران از طریق کشت مدفوع جدا نمود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Walker</Author><Year>1998</Year><RecNum>3</RecNum><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">3</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Walker, T.S.</author></authors></contributors><titles><title>Microbiology</title></titles><dates><year>1998</year></dates><publisher>W.B. Saunders Company</publisher><isbn>9780721646411</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=DtlpAAAAMAAJ</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4,6).
در مورد عفونت های گاستروانتریت و انتروکولیت باید از بیمار کشت مدفوع صورت پذیرد اما از بیماران مشکوک به تب روده ای باید کشت خون صورت گیرد. سروتایپینگ به این صورت انجام می شود که یک قطره از آنتی سرم O بر روی لام ریخته و با یک کلونی از باکتری مخلوط می کنیم، اگر آگلوتیناسیون بعد از گذشت یک الی دو دقیقه صورت گرفت، مثبت بودن تست را مشخص می کند. در سالمونلا انتریتیدیس، سالمونلا پاراتایفی C و سالمونلا تایفی آنتی ژن کپسولی بر روی آنتی ژن پیکری قرار می گیرد در نتیجه ممکن است باکتری با هیچکدام از آنتی سرم های O واکنش ندهد و لخته ایجاد نشود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Budowle</Author><Year>2005</Year><RecNum>238</RecNum><record><rec-number>238</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">238</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Budowle, Bruce</author><author>Schutzer, Steven E</author><author>Ascher, Michael S</author><author>Atlas, Ronald M</author><author>Burans, James P</author><author>Chakraborty, Ranajit</author><author>Dunn, John J</author><author>Fraser, Claire M</author><author>Franz, David R</author><author>Leighton, Terrance J</author></authors></contributors><titles><title>Toward a sys-- of microbial forensics: from sample collection to interpretation of evidence</title><secondary-title>Applied and environmental microbiology</secondary-title></titles><periodical><full-title>Applied and environmental microbiology</full-title></periodical><pages>2209-2213</pages><volume>71</volume><number>5</number><dates><year>2005</year></dates><isbn>0099-2240</isbn><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Schaechter</Author><Year>2001</Year><RecNum>240</RecNum><record><rec-number>240</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">240</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Schaechter, Moselio</author></authors></contributors><titles><title>Escherichia coli andSalmonella 2000: the View From Here</title><secondary-title>Microbiology and molecular biology reviews</secondary-title></titles><periodical><full-title>Microbiology and molecular biology reviews</full-title></periodical><pages>119-130</pages><volume>65</volume><number>1</number><dates><year>2001</year></dates><isbn>1092-2172</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(19,21) .
ج) کشت خون
سالمونلا تایفی بر روی محیط کلیگر آیرون آگار در قسمت شیب دار محیط به صورت لکه های سیاه رنگ، SH₂ تولید می کند. می توان از طریق تست لیزین، سالمونلا را از سیتروباکتر تشخیص داد. سالمونلا در تست لیزین دآمیناز منفی بوده اما در تست لیزین دکربوکسیلاز مثبت است.
برای انجام کشت خون، باید از بیمار حدود 10 میلی لیتر در هنگام تب خون گرفت و خون را در محیط تریپتیکاز سوی براث تزریق نمود و محیط را در داخل انکوباتور در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت یک شبانه روز قرار داد. در تب روده ای کشت خون در هفته اول مثبت می باشدPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5CdWRvd2xlPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNTwvWWVhcj48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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5CdWRvd2xlPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNTwvWWVhcj48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ADDIN EN.CITE.DATA (19-21).
1-2-10. پیشگیری و کنترل
معیار های بهداشتی برای جلوگیری از آلودگی غذا و آب توسط جوندگان و سایر حیواناتی که سالمونلا را از خود دفع می کنند، باید در نظر گرفته شود. محصولات طیور، گوشت و تخم مرغ های آلوده باید به خوبی پخته شوند. افراد ناقل نباید در کار تهیه مواد غذایی مشغول شوند و نظارت و احتیاط های شدید بهداشتی باید انجام شود.
دو واکسن تیفوئید هم اکنون در ایالات متحده آمریکا در دسترس می باشد. یک واکسن خوراکی تخفیف حدت یافته و یک واکسن از کپسول پلی ساکاریدی Vi که داخل ماهیچه تزریق می گردد. واکسیناسیون برای افرادی که به مناطق اندمیک سفر می کنند به خصوص آنهایی که در نظر دارند به مناطق روستایی که انتخاب های غذایی محدودی دارند بروند، توصیه می شود. هر واکسن کارایی در حدود 50 تا 80% دارد. زمان مورد نیاز برای واکسیناسیون اولیه و محدودیت های سنی برای هر واکسن متفاوت می باشد و افراد باید با وب سایت پیشگیری و کنترل بیماری ها مراجعه کرده و یا با یک کلینیک مخصوص مسافران مشورت نمایند تا بر اساس آخرین اطلاعات مربوط به واکسن عمل شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4).
1-2-11، ایمنی
عفونت با سالمونلا تایفی و سالمونلا پاراتایفی معمولا درجاتی از ایمنی را در افراد ایجاد می نماید. عفونت مجدد می تواند اتفاق بیوفتد اما نسبت به عفونت نخست، شدت کمتری دارد. آنتی بادی ها در گردش خون علیه آنتی ژن های O و Vi در ایمنی علیه عفونت و بیماری نقش ایفا می کند. البته امکان عود بیماری ظرف دو الی سه هفته و با وجود حضور آنتی بادی ها امکان پذیر می باشد. IgA ترشحی می تواند جلوی اتصال سالمونلا ها را به اپیتلیوم روده بگیرد.افرادی که هموگلوبین نوع S/S دارند و دارای بیماری سلول های داسی می باشند، حساسیت بیشتری به عفونت های سالمونلایی به خصوص استئو میلیت دارند. افرادی که هموگلوبین A/S دارند( خصلت سلول های داسی) بیش از افراد عادی( آنهایی که هموگلوبین نوع A/A دارند) حساس هستند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Brooks</Author><Year>2012</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">1</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Brooks, G.</author><author>Carroll, K.C.</author><author>Butel, J.</author><author>Morse, S.</author></authors></contributors><titles><title>Jawetz Melnick&amp;Adelbergs Medical Microbiology 26/E</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>Mcgraw-hill</publisher><isbn>9780071790314</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=UUSXV8B9i9sC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(4).
1-2-12، درمان
در پاکستان،بنگلادش،هند،ویتنام،آفریقاوخاورمیانه درطی سالهای1980تا1990 میلادی، اپیدمی هایی در اثر سالمونلا تایفی مقاوم به همه ی دارو های خط اول درمان که شامل کوتریموکسازول، آمپی سیلین و کلرامفنیکل بودند، ایجاد شد. سویه های سالمونلا تایفی که به کلرافنیکل مقاوم هستند به تتراسایکلین، استرپتومایسین و سولفونامید نیز مقاومت از خود نشان می دهند و برای درمان می توان از آنتی بیوتیک های موثر نظیر کوتریموکسازول و آموکسی سیلین استفاده نمود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Longo</Author><Year>2001</Year><RecNum>237</RecNum><record><rec-number>237</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">237</key></foreign-keys><ref-type name="Book">6</ref-type><contributors><authors><author>Longo, D.</author><author>Fauci, A.</author><author>Kasper, D.</author><author>Hauser, S.</author><author>Jameson, J.</author><author>Loscalzo, J.</author></authors></contributors><titles><title>Harrison&apos;s Principles of Internal Medicine, 18th Edition</title></titles><dates><year>2001</year></dates><publisher>McGraw-Hill Education</publisher><isbn>9780071748902</isbn><urls><related-urls><url>https://books.google.com/books?id=7gxjMV8hClsC</url></related-urls></urls></record></Cite></EndNote>(18).
برای درمان حصبه و شبه حصبه ازآنتی بیوتیک ها استفاده می شود که از این آنتی بیوتیک ها می توان به کوتریموکسازول، کینولون ها، آزیترومایسین، آزترونام، بتالاکتام و کلرامفنیکل اشاره نمود. به علت ایجاد عوارض و مقاومت بالا به کلرامفنیکل، از سال 1972 میلادی به بعد دیگر از این آنتی بیوتیک در درمان حصبه استفاده نمی شود.
بیمارانی که دارای مشکلات تغذیه ای هستند باید از غذاهای پر کالری، کم حجم و سالم استفاده کنند. برای جلوگیری از تب طولانی و کم آبی ناشی از اسهال، به بیماران نوشیدن مایعات توصیه می شود اما در مواردی که این کم آبی شدید است باید بیماران مایعات را از طریق ورید دریافت کنند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Glynn</Author><Year>2004</Year><RecNum>241</RecNum><record><rec-number>241</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">241</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Glynn, M Kathleen</author><author>Reddy, Vasudha</author><author>Hutwagner, Lori</author><author>Rabatsky-Ehr, Therese</author><author>Shiferaw, Beletshachew</author><author>Vugia, Duc J</author><author>Segler, Suzanne</author><author>Bender, Jeff</author><author>Barrett, Timothy J</author><author>Angulo, Frederick J</author></authors></contributors><titles><title>Prior antimicrobial agent use increases the risk of spo--ic infections with multidrug-resistant Salmonella enterica serotype Typhimurium: a FoodNet case-control study, 1996–1997</title><secondary-title>Clinical infectious diseases</secondary-title></titles><periodical><full-title>Clinical infectious diseases</full-title></periodical><pages>S227-S236</pages><volume>38</volume><number>Supplement 3</number><dates><year>2004</year></dates><isbn>1058-4838</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(22).
مواردی از استفاده سالمونلا به عنوان یک آلوده کننده بیولوژیک وجود دارد به این علت که سرعت رشد و تکثیر سالمونلا بالاست و سویه هایی از سالمونلا تایفی می توانند سبب آلودگی مواد غذایی شوند.
هم اکنون برای درمان حصبه از سفالوسپورین های نسل سوم مثل سفتازیدیم و سفتریاکسون و فولورو کینولون ها مثل سیپروفلوکساسین و افلوکساسین استفاده می شود. جهت درمان سویه های مقاوم به کینولون، آزیترومایسین یا سفتریاکسون استفاده می گردد. البه شایان ذکر است در برخی از نقاط جهان درصد بالای از مقاومت سویه های سالمونلا به فلوروکینولون و سفالوسپورین های نسل سوم دیده شده است هنگامیکه این شرایط پیش می آید باید برای درمان این سویه های مقاوم از آزترونام و آزیترومایسین اسفاده نمود. هنگامی که باکتری به چند دارو مقاوم باشد برای درمان باید از یک سفکسیم یا فلوروکینولون استفاده نمود در حالیکه برای جداسازی باکتری حساس باید از فلوروکینولون ها مثل سپیروفلوکساسین و افلو کساسین استفاده نمود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Bhutta</Author><Year>2006</Year><RecNum>239</RecNum><record><rec-number>239</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">239</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Bhutta, Zulfiqar A</author></authors></contributors><titles><title>Current concepts in the diagnosis and treatment of typhoid fever</title><secondary-title>BMJ</secondary-title></titles><periodical><full-title>BMJ</full-title></periodical><pages>78-82</pages><volume>333</volume><number>7558</number><dates><year>2006</year></dates><isbn>0959-8138</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(23).
1-3 – مروری بر روش های تایپینگ باکتری ها
تیپ بندی باکتری ها به دو صورت انجام می شود که به صورت زیر می باشد:
فنوتایپینگ: که بر اساس ویژگی های ظاهری باکتری ها می باشد مثل: کشت، تست های بیو شیمیایی، فاژتایپینگ و آنتی بیوگرام.
ژنوتایپینگ: که از میزان دقت و حساسیت بالایی نسبت به فنوتایپینگ بر خوردار است و این تکنیک ها بر پایه ی ژنوم میکرو ارگانیسم ها شکل گرفته اند مثل: MLST، PFGE، MLVA، Plasmid Profiling، REP-PCR، ERIC-PCR، PCR-RFLP، AFLP، AP-PCR،RAPD-PCR و Multiplex PCR.
البته در میان تکنیک های ژنوتایپینگ دو تکنیک MLVA و MLST از همه جدیدتر بوده است. البته شایان ذکر دو تکنیک Real Time- PCR و تکنیک LAMP برای تشخیص میکرو ارگانیسم ها استفاده می شود. البته در این میان LAMP دارای سرعت بالا و هزینه پایین نسبت به Real Time- PCR می باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Mori</Author><Year>2009</Year><RecNum>242</RecNum><record><rec-number>242</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">242</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Mori, Yasuyoshi</author><author>Notomi, Tsugunori</author></authors></contributors><titles><title>Loop-mediated isothermal amplification (LAMP): a rapid, accurate, and cost-effective diagnostic method for infectious diseases</title><secondary-title>Journal of infection and chemotherapy</secondary-title></titles><periodical><full-title>Journal of infection and chemotherapy</full-title></periodical><pages>62-69</pages><volume>15</volume><number>2</number><dates><year>2009</year></dates><isbn>1341-321X</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(23).
در ابتدا برای تشخیص باکتری ها و بررسی های اپیدمیولوژیکی از تست های سرولوژی استفاده شد. البته تست های سرولوژی با مشکلاتی اعم از هزینه بالای تولید و مصرف آن، تنوع وسیع خصوصیات آنتی ژنتیکی و نیاز به استفاده از طیف وسیعی از آنتی بادی به خصوص در هنکام استفاده از این تست برای شناسایی اشرشیا کلی، به همین دلیل تکنیک های مولکولی جایگزین تست های سرولوژی شده اند.
نگرش دانشمندان و محققان با شروع عصر مولکولی با کشف ژنوم از ویژگی های ظاهری باکتری( فنوتیپ) به به خصوصیات ژنتیکی و باطنی باکتری( ژنوتیپ) تغییر یافته است. البته تکنیک های ژنوتایپینگ خود به دو دسته تقسیم می شوند که به صورت زیر می باشد:
روش های ژنوتایپینگی که بر پایه ی تکثیر و همانند سازی DNA شکل گرفته اند که شامل: انواع مختلف PCR، MLVA و MLST
تکنیک هایی که بر پایه ی تکثیر و همانند سازی DNA نمی باشند که شامل: PFGE و FISH
تا کنون از تکنیک های مولکولی مختلفی جهت ژنوتایپینگ سویه مختلف سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس صورت گرفته که به تفصیل در فصل دوم و پنجم توضیح داده خواهد شد.
تمام این تکنیک هایی مولکولی دارای معایب و مزایایی نسبت به یکدیگر می باشند. MLVA یکی از روش های ژنوتایپینگ سریع و کم هزینه می باشد که مدت زمان زیادی نیست که پا به عرصه وجود کذاشته است و با توجه به مزایایی که نسبت به سایر روش های مولکولی دارد، امید می رود این تکنیک جایگزین سایرروش های ژنوتایپینگگران قیمت شود.البته شایانذکر است کهبحث مقایسه ی سایر روش های مولکولی از گنجایش این پایان نامه بدلیل گستردگی این روش ها، خارج است و سعی شده تا تکنیک MLVA را به طور کامل معرفی کرده و آنرا با سایر روش های مولکولی مقایسه کنیم و مزایا و معایب آنرا با سایر روش های مولکولی مشخص کنیم ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nadon</Author><Year>2013</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="vr2xrzwaadtex1exae9v9vdz2e2sedf2w0xt">1</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nadon, C. A.</author><author>Trees, E.</author><author>Ng, L. K.</author><author>Moller Nielsen, E.</author><author>Reimer, A.</author><author>Maxwell, N.</author><author>Kubota, K. A.</author><author>Gerner-Smidt, P.</author></authors></contributors><auth-address>National Microbiology Laboratory, Public Health Agency of Canada, Winnipeg, Manitoba, Canada.</auth-address><titles><title>Development and application of MLVA methods as a tool for inter-laboratory surveillance</title><secondary-title>Euro Surveill</secondary-title></titles><pages>20565</pages><volume>18</volume><number>35</number><edition>2013/09/07</edition><keywords><keyword>Clinical Laboratory Techniques/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Consensus</keyword><keyword>Consensus Development Conferences as Topic</keyword><keyword>Disease Outbreaks/*prevention &amp; control</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>International Cooperation</keyword><keyword>Multilocus Sequence Typing/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Population Surveillance/*methods</keyword><keyword>*Quality Control</keyword><keyword>Tandem Repeat Sequences/*genetics</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1560-7917 (Electronic)&#xD;1025-496X (Linking)</isbn><accession-num>24008231</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=24008231</url></related-urls></urls><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(7).
1-3-1- اصول و مبانی روش MLVA
MLVA بر پایه ی توالی های تکرار شونده می باشد. توالی های تکرار شونده درداخل ژنوم ارگانیسم ها می باشند که دارای الگوهایی از اسید نوکلئیک( DNA یا RNA) می باشند که در چندین نسخه در ژنوم ارگانیسم ها وجود دارند. به طور کلی این توالی ها ی تکرار شونده به دو گروه اصلی تقسیم می شوند که شامل: 1) تکرار های پراکنده مثل SINEs و LINEs 2) تکرار های پشت سرهم که شامل میکرو ماهواره ها، ماهواره ها و مینی ماهواره ها می باشند. هنگامی که دو یا تعداد بیشتری از نوکلئوتید ها در کنار هم تکرار گردند، توالی تکرار های پشت سرهم شکل می گیرد به عنوان مثال توالی GTACGTACGTAC که توالی تکرار شونده ی آن GTAC است. اگر اندازه ی توالی تکرار شونده بین 10 تا 60 نوکلئوتید باشد، این توالی را مینی ماهواره و اگر این اندازه از 60 نوکلئتید بزرگتر باشد آنرا ماهواره و اگر این اندازه از 10 نوکلئوتید کوچکتر باشد آنرا میکرو ماهواره نام گذاری می کنند ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>van Belkum</Author><Year>2007</Year><RecNum>275</RecNum><record><rec-number>275</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">275</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>van Belkum, A.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Medical Microbiology and Infectious Diseases, Rotterdam, The Netherlands. a.vanbelkum@erasmusmc.nl</auth-address><titles><title>Tracing isolates of bacterial species by multilocus variable number of tandem repeat analysis (MLVA)</title><secondary-title>FEMS Immunol Med Microbiol</secondary-title></titles><periodical><full-title>FEMS Immunol Med Microbiol</full-title></periodical><pages>22-7</pages><volume>49</volume><number>1</number><edition>2007/02/03</edition><keywords><keyword>Bacillus anthracis/genetics</keyword><keyword>Bacteria/classification/*genetics/isolation &amp; purification</keyword><keyword>Bioterrorism</keyword><keyword>DNA, Bacterial/*genetics</keyword><keyword>Genome, Bacterial</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>*Minisatellite Repeats</keyword><keyword>Mycobacterium tuberculosis/genetics</keyword><keyword>Staphylococcus aureus/genetics</keyword></keywords><dates><year>2007</year><pub-dates><date>Feb</date></pub-dates></dates><isbn>0928-8244 (Print)&#xD;0928-8244 (Linking)</isbn><accession-num>17266711</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=17266711</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>FIM173 [pii]&#xD;10.1111/j.1574-695X.2006.00173.x</electronic-resource-num><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(24).

شکل 1-4، در تصویر بالا یک نمای شماتیک از VNTR ها یا همان توالی های تکرار شونده دیده می شود که هر مربع آبی نشان دهنده یک توالی تکرار شونده می باشد. VNTR ها در هر سویه باکتریایی متفاوت می باشند.VNTR یا تکرار های پشت سرهم با تعداد متغییر در اصطلاح به تکرار های پشت سرهمی گفته می شود که در یک ارگانیسم در مقایسه با سایر جمعیت های آن از لحاظ تعداد تکرار متفاوت می باشند. این ویژگی جالب سبب شده از زمان کشف VNTR، از این توالی های خاص در زیست شناسی، تحقیقات پزشکی جنایی، انگشت نگاری DNAو ژنتیک استفاده می نمایند. برای اولین بار VNTR ها در ژنوم سلول های یوکاریوتی مثل انسان پیدا شد ولی این توالی ها در ژنوم سلول های پروکاریوتی مثل باکتری ها نیز وجود دارند. VNTR ها در جنس و گونه های مختلف با هم متفاوت می باشند و هر VNTR مخصوص به خود همان گونه و جنس است و با VNTR گونه یا جنس دیگر متفاوت می باشد. لیز خوردن آنزیم DNA پلیمراز در حین همانند سازی ژنوم باعث ایجاد VNTR ها می شود به همین دلیل در تعداد تکرار های VNTR تنوع وجود دارد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Moller</Author><Year>1995</Year><RecNum>279</RecNum><record><rec-number>279</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">279</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Moller </author><author>Brinkmann, B</author></authors></contributors><titles><title>PCR-VNTRs (PCR-Variable Number of Tandem Repeats) in forensic science</title><secondary-title>Cellular and molecular biology (Noisy-le-Grand, France)</secondary-title></titles><periodical><full-title>Cellular and molecular biology (Noisy-le-Grand, France)</full-title></periodical><pages>715-724</pages><volume>41</volume><number>5</number><dates><year>1995</year></dates><isbn>0145-5680</isbn><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Levinson</Author><Year>1987</Year><RecNum>280</RecNum><record><rec-number>280</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">280</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Levinson, Gene</author><author>Gutman, George A</author></authors></contributors><titles><title>Slipped-strand mispairing: a major mechanism for DNA sequence evolution</title><secondary-title>Molecular biology and evolution</secondary-title></titles><periodical><full-title>Molecular biology and evolution</full-title></periodical><pages>203-221</pages><volume>4</volume><number>3</number><dates><year>1987</year></dates><isbn>0737-4038</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(25و26).
همانطور که ذکر شد MLVA بر اساس VNTR ها شکل گرفته است. این تکنیک به تازگی برای ژنوتایپینگ باکتری ها استفاده شده است و خود را به عنوان یک تکنیک قدرتمند با حساسیت بالا در میان سایر تکنیک های مولکولی مطرح کرده است. معمولا برای انجام MLVA تعداد هفت یا بیشتر لوکوس VNTR از ژنوم باکتری انتخاب می گردد. پس از انجام PCR و الکتروفورز، ما تعداد تکرار های هر لوکوس VNTR را بدست می آوریم. در اصطلاح به این مجموعه ی تعداد تکرار ها را الگوی اللی( پروفایل اللی) می نامند به عنوان مثال پروفایل اللی نمونه شماره یک به صورت 1-2-5-6-3-4-7 و برای نمونه شماره ی دو به صورت 3-2-6-5-4-1-7 می باشد البته برای آنکه معنای پروفایل اللی را بهتر متوجه شویم می توان گفت پروفایل اللی مانند یک بارکد برای هر نمونه می باشد و با ذخیره سازی این داده ها در بانک های اطلاعاتی، امکان مقایسه این داده ها با سایر داده ها و حتی پردازش مجدد این داده ها وجود دارد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nadon</Author><Year>2013</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="vr2xrzwaadtex1exae9v9vdz2e2sedf2w0xt">1</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nadon, C. A.</author><author>Trees, E.</author><author>Ng, L. K.</author><author>Moller Nielsen, E.</author><author>Reimer, A.</author><author>Maxwell, N.</author><author>Kubota, K. A.</author><author>Gerner-Smidt, P.</author></authors></contributors><auth-address>National Microbiology Laboratory, Public Health Agency of Canada, Winnipeg, Manitoba, Canada.</auth-address><titles><title>Development and application of MLVA methods as a tool for inter-laboratory surveillance</title><secondary-title>Euro Surveill</secondary-title></titles><pages>20565</pages><volume>18</volume><number>35</number><edition>2013/09/07</edition><keywords><keyword>Clinical Laboratory Techniques/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Consensus</keyword><keyword>Consensus Development Conferences as Topic</keyword><keyword>Disease Outbreaks/*prevention &amp; control</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>International Cooperation</keyword><keyword>Multilocus Sequence Typing/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Population Surveillance/*methods</keyword><keyword>*Quality Control</keyword><keyword>Tandem Repeat Sequences/*genetics</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1560-7917 (Electronic)&#xD;1025-496X (Linking)</isbn><accession-num>24008231</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=24008231</url></related-urls></urls><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(7).

شکل 1-5، تصویر بالا پروفایل اللی مربوط به دو سویه ی باکتریایی را نشان می دهد. مربع های رنگی توالی های مختلف VNTR را نشان می دهد.
1-2-3- کلمات و اصطلاحات کاربردی در MLVA
بعد از انجام کارهای عملی مربوط به MLVA و ایجاد پروفایل اللی برای هر نمونه، نوبت به استفاده از مجموعه ای از الگوریتم های ریاضی می رسد که با استفاده از این الگوریتم ها می توان به تجزیه و تحلیل روابط فیلوژنتیکی و قرابت بین ایزوله ها پی برد. در MLVA برای بررسی ایزوله های جمعیتی از الگوریتم های MST استفاده می شود، البته از MST در تکنیک MLST نیز استفاده می شود. برای نخستین باردر سال 1960 میلادی مهندسان شهرداری برای انتخاب کوتاهترین مسیر ها برای نصب خطوط برق و مخابراتی یا انجام لوله کشی آب و فاضلاب، از این الگوریتم ها استفاده نمودند. سپس از این الگوریتم ها در زیست شناسی برای ترسیم کوتاهترین مسیر های تکاملی استفاده شد. امروزه از این الگوریتم ها برای تجزیه و تحلیل داده های تکنیک های MLST و MLVA استفاده می شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Weniger</Author><Year>2012</Year><RecNum>281</RecNum><record><rec-number>281</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">281</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Weniger, Thomas</author><author>Krawczyk, Justina</author><author>Supply, Philip</author><author>Harmsen, Dag</author><author>Niemann, Stefan</author></authors></contributors><titles><title>Online tools for polyphasic analysis of&lt; i&gt; Mycobacterium tuberculosis&lt;/i&gt; complex genotyping data: Now and next</title><secondary-title>Infection, Genetics and Evolution</secondary-title></titles><periodical><full-title>Infection, Genetics and Evolution</full-title></periodical><pages>748-754</pages><volume>12</volume><number>4</number><dates><year>2012</year></dates><isbn>1567-1348</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(27).

شکل 1-6، در تصویر بالا آنالیز MLVA بوسیله MST را در یک سویه ی باکتریایی مشاهده می کنید. ایزوله هایی که در خرج ازخوشه های رنگی هستند،یکSingleton می باشند و هر خوشه رنگی نشان دهنده یک کلونال کمپلکس می باشد.
اگر دو ایزوله در یک لوکوس VNTR در پروفایل اللی خود با هم تفاوت داشته باشند، در اصطلاح نسبت به هم، SLV می باشند به عنوان مثال ایزوله ی شماره یک با پروفایل اللی 3-2-1-7-2-4-3 نسبت به ایزوله ی شماره دو با پروفایل اللی 3-2-1-7-2-4-2، SLV می باشد. حال اگر دو ایزوله در دولوکوسVNTRدرپروفایل اللی خودباهم تفاوت داشته باشند، در اصطلاح نسبت به یکدیگر، DLVهستند. هرعدد غیر مشابه ای نشان دهنده ی یک الل جدید می باشد و تنها در اینجا تفاوت در جایگاه های لوکوسی دارای اهمیت می باشد. بنیان گذار زیر گروه در اصطلاح به ایزوله ای گفته می شود که حداقل دو SLV از آن منشاء گرفته است. کلونال کمپلکس یا دودمان در اصطلاح به یک ایزوله ی مرکزی همراه با SLV و DLV های مربوط به آن گفته می شود. اعضای مربوط به یک کلونال کمپلکس قرابت ژنتیکی نزدیکی به هم دارند و احتمالا از یکدیگر مشتق شده اند. Singleton در اصطلاح به ایزوله هایی گفته می شود که در هیچ کلونال کمپلکسی قرار ندارند یا به عبارتی دارای بیش از دو تفاوت در جایگاه های لوکوسی در پروفایل اللی خود هستند. جمعیت های باکتریایی از تعدادی singleton و کلونال کمپلکس تشکیل شده اند. البته شایان ذکر است که MST نشان دهنده زمان تکامل نمی باشد و تنها ارتباط تکاملی ایزوله ها را نشان می دهد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Weniger</Author><Year>2012</Year><RecNum>281</RecNum><record><rec-number>281</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">281</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Weniger, Thomas</author><author>Krawczyk, Justina</author><author>Supply, Philip</author><author>Harmsen, Dag</author><author>Niemann, Stefan</author></authors></contributors><titles><title>Online tools for polyphasic analysis of&lt; i&gt; Mycobacterium tuberculosis&lt;/i&gt; complex genotyping data: Now and next</title><secondary-title>Infection, Genetics and Evolution</secondary-title></titles><periodical><full-title>Infection, Genetics and Evolution</full-title></periodical><pages>748-754</pages><volume>12</volume><number>4</number><dates><year>2012</year></dates><isbn>1567-1348</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>(27).
1-3-3- مزایای MLVA نسبت به سایر روش های ژنوتایپنگ
هر تکنیک ژنوتایپینگ دارای مزایا و معایبی می باشد. مزایای بیشمار تکنیک MLVA سبب شده که این تکنیک جای خود را در میان سایر تکنیک های ژنوتایپینگ باز کند و بیشتر مورداستفاده ی میکروبیولوژیستهاو اپید میولوژیستها قرارگیرد. بهطور خلاصه مزایای تکنیکMLVA رادر شکل 1-7 مشاهده می نمایید.

شکل 1-7، در تصویر بالا تعدادی از مزایای MLVA را به طور خلاصه مشاهده می کنید.
مزایای تکنیک MLVA عبارت است از:
هزینه: مشکلاتی که همواره پیش روی طرح های تحقیقاتی میباشد، هزینه ی انجام این طرح ها است و این هزینه ها در کشورهای در حال توسعه دارای اهمیت می باشد. MLVA یک تکنیک مبتنی بر PCR است و دارای هزینه های به مراتب کمتر نسبت به سایر تکنیک ها از جمله PFGE و MLST می باشد. در تکنیک PFGE نیاز به دستگاه ها و مواد گرانقیمت می باشد و در MLST ممکن است به علت تعیین توالی محصولات PCR هزینه ها به اندازه ی تکنیک PFGE یا بیشتر از PFGE شود ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Nadon</Author><Year>2013</Year><RecNum>1</RecNum><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="vr2xrzwaadtex1exae9v9vdz2e2sedf2w0xt">1</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Nadon, C. A.</author><author>Trees, E.</author><author>Ng, L. K.</author><author>Moller Nielsen, E.</author><author>Reimer, A.</author><author>Maxwell, N.</author><author>Kubota, K. A.</author><author>Gerner-Smidt, P.</author></authors></contributors><auth-address>National Microbiology Laboratory, Public Health Agency of Canada, Winnipeg, Manitoba, Canada.</auth-address><titles><title>Development and application of MLVA methods as a tool for inter-laboratory surveillance</title><secondary-title>Euro Surveill</secondary-title></titles><pages>20565</pages><volume>18</volume><number>35</number><edition>2013/09/07</edition><keywords><keyword>Clinical Laboratory Techniques/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Consensus</keyword><keyword>Consensus Development Conferences as Topic</keyword><keyword>Disease Outbreaks/*prevention &amp; control</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>International Cooperation</keyword><keyword>Multilocus Sequence Typing/instrumentation/*methods/standards</keyword><keyword>Population Surveillance/*methods</keyword><keyword>*Quality Control</keyword><keyword>Tandem Repeat Sequences/*genetics</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1560-7917 (Electronic)&#xD;1025-496X (Linking)</isbn><accession-num>24008231</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=24008231</url></related-urls></urls><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(7).
راحتی و سادگی انجام آن: مزیت تکنیک MLVA اینست که نیاز به تبحر و تخصص خاصی ندارد. موفقیت MLVA نسبت به سایر تکنیک های مبتنی بر PCR آنست که این تکنیک ساده می باشد و آنالیز داده های آن نیز سریع استPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5OYWRvbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMTM8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5OYWRvbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMTM8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE.DATA (7, 24) (شکل 1-8).

شکل 1-8، آنچه سبب موفقیت این تکنیک نسبت به سایر روش های تایپینگ شده است، سریع بودن و سادگی آن است. مراحلی که در MLVA انجام می شود شامل: 1) کشت دادن باکتری 2) استخراج ژنوم باکتری 3) انجام دادن واکنش PCR برای لوکوس های VNTR 4) الکتروفورز محصولات PCR بر روی ژل آکاروز 5) عکس گرفتن از ژل پس از انجام الکتروفورز 6) تبدیل کردن اندازه ی باند ها به تعداد تکرار و آنالیز داده ها که در مرحله ی آخر صورت می گیرد.
در دسترس بودن: به وجود داشتن تجهیزات، مواد مصرفی و نوع مهارت به تکنیک مورد نظر وابسته است. تکنیک هایی که بر پایه ی PCR هستند مانند MLVA، تنها نیاز به یک دستگاه ترموسایکلر دارند ولی در تکنیک هایی مثل PFGE نیاز به مواد و دستگاه هایی است که دارای قیمت بسیار بالایی هستند. در ضمن تکنیک هایی که بر پایه ی PCR می باشند را می تواند در یک آزمایشگاه معمولی انجام پذیرد و نیاز به افرادی که دارای تخصص و تبحر هستند، نیستPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj52YW4gQmVsa3VtPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNzwvWWVh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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj52YW4gQmVsa3VtPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNzwvWWVh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ADDIN EN.CITE.DATA (7, 24).
سرعت انجام آن: زمان مورد نیاز جهت انجام و آماده سازی یک تکنیک را اصطلاحا سرعت آن تکنیک می گویند. تکنیک PFGE یک تکنیک زمانبر می باشد و زمان مورد نیاز برای انجام حداقل سه روز کاری می باشد ولی به دلیل آنکه MLVA یک روشی است که بر پایه ی PCR صورت می پذیرد به همین دلیل در کمترین زمان ممکن( چند ساعت) قابل انجام است. سرعت تکنیک هایی نظیر ERIC-PCR، REP-PCR، RAPD-PCR، MLST و MLVA به دلیل مبتنی بودن بر PCR نسبت تکنیک هایی مثل: ریبوتایپینگ و PFGE بسیار بالاتر استPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5OYWRvbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMTM8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5OYWRvbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMTM8L1llYXI+PFJl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ADDIN EN.CITE.DATA (7, 24).
تکرارپذیری: توانایی یک تکنیک ژنوتایپینگ در تولید نتیجه های کاملا یکسان و شبیه را بر روی یک نمونه ی مشخص در مکان ها و زمان های مختلف را اصطلاحا تکرار پذیری می نامند. تکرار پذیری به مسائل مختلفی وابسته است که عبارتند از دستور العمل هایی که هنگام انجام یک تکنیک استفاده می شود و پایداری الل ها. قدرت تکرار پذیری تحت تاثیر فاکتور هایی قرار دارد که این فاکتور ها عبارت اند از: آنالیز و تفسیر داده ها، تجهیزات و دستگاه هایی که حین انجام تکنیک از آنها استفاده می شوند، جگونگی تهیه مواد مورد نیاز جهت انجام تکنیک مثل نحوه استخراج DNA و تفاوت هایی که در شرایط رشد وجود دارد و ترکیبات و موادی که طی واکنش مصرف می شوند. تکنیک هایی که برای ژنوتایپینگ انتخاب می شوند باید به گونه ای باشند که هم در آزمایشکاه و هم در سایر آزمایشکاه ها، قابلیت تکرار را داشته باشند. بکار گرفتن افراد متخصص و آموزش دیده و استفاده از دستورالعمل استاندارد، باعث می شود به میزان قابل توجهی تکرار پذیری افزایش یابد. داده های MLVA همانند داده های MLST به شکل رقم هایی ذخیره می گردند، به همین دلیل به راحتی می توان این داده ها را به سایر آزمایشگاه ها و مراکز پژوهشی انتقال داد و حتی می توان این داده ها را با هم مقایسه نمود. برای استاندارد سازی تکنیک PFGE نیز تلاش هایی انجام شده است مثل: دستورالعمل های استاندارد CDC درباره ی اشرشیا کلی انترو هموراژیک O157:H7 و یا سایر باکتری ها(WWW.cdc.gov/pulsnet). ذخیره کردن داده ها در بانک های اطلاعاتی و همچنین استفاده کردن از این داده ها یک مزیت بسیار مهم می باشدPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5OYWRvbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMTM8L1llYXI+PFJl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 EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj5OYWRvbjwvQXV0aG9yPjxZZWFyPjIwMTM8L1llYXI+PFJl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 EN.CITE.DATA (7, 28).
انطباق اپیدمیولوژیکی: نتایجی که از یک روش ژنوتایپینگ بدست می آید باید بتواند ارزیابی درست و صحیحی از جمعیت باکتریایی به ما نشان دهد. این تکنیک ها باید در اپیدمی ها ( همه گیری) کاربرد داشته باشند و باید بتوانند بین سویه هایی که باعث ایجاد اپیدمی شده اند ( سویه هایی که احتمالا از یک سویه ی واحد یا کلون مشتق شده اند) و سایر سویه های غیر مرتبط، تمایز قائل شوند. در همان ابتدا از تکنیک MLVA در اپیدمی ها حهت بررسی اپیدمیولوژکی استفاده شد و توانست همانند PFGE و MLST در اپیدمی ها کاربرد داشته باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>van Belkum</Author><Year>2007</Year><RecNum>275</RecNum><record><rec-number>275</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">275</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>van Belkum, A.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Medical Microbiology and Infectious Diseases, Rotterdam, The Netherlands. a.vanbelkum@erasmusmc.nl</auth-address><titles><title>Tracing isolates of bacterial species by multilocus variable number of tandem repeat analysis (MLVA)</title><secondary-title>FEMS Immunol Med Microbiol</secondary-title></titles><periodical><full-title>FEMS Immunol Med Microbiol</full-title></periodical><pages>22-7</pages><volume>49</volume><number>1</number><edition>2007/02/03</edition><keywords><keyword>Bacillus anthracis/genetics</keyword><keyword>Bacteria/classification/*genetics/isolation &amp; purification</keyword><keyword>Bioterrorism</keyword><keyword>DNA, Bacterial/*genetics</keyword><keyword>Genome, Bacterial</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>*Minisatellite Repeats</keyword><keyword>Mycobacterium tuberculosis/genetics</keyword><keyword>Staphylococcus aureus/genetics</keyword></keywords><dates><year>2007</year><pub-dates><date>Feb</date></pub-dates></dates><isbn>0928-8244 (Print)&#xD;0928-8244 (Linking)</isbn><accession-num>17266711</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=17266711</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>FIM173 [pii]&#xD;10.1111/j.1574-695X.2006.00173.x</electronic-resource-num><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(24).
قدرت تفکیک و تمایز: قدرت تفکیک و تمایز در اصطلاح به توانایی یک تکنیک در تمایز دو ایزوله ی غیر مرتبط( که به صورت تصادفی از یک جمعیت باکتریایی جدا شده است)، گفته می شود. برای محاسبه ی قدرت تفکیک و تمایز از ضرایب گوناگونی استفاده می شود که از این ضرایب می توان به ضریب تنوع سیمپسون و ضریب هانتر- کاتسون اشاره نمود. عددی که توسط این ضرایب محاسبه می شود، چیزی بین صفر و یک می باشد. عدد صفر نشان دهنده ی عدم تنوع است و عدد یک نشان دهنده ی حداکثر میزان تنوع می باشد. تکنیک ژنوتایپینگی که قدرت تفکیک و تمایز آن، حداقل 0.95 یا بلالاتر باشد، یک تکنیک مناسب و ایده آل می باشد. قدرت تفکیک و تمایز تکنیک های ژنوتایپینگ همچون ERIC- PCR، REP- PCR و RAPD-PCR بسیار کمتر از MLST، PFGE و MLVA می باشد. قدرت تفکیک وتمایزMLVAاگرازPFGE وMLST بالاتر نباشد، کمتر هم نمی باشد ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>van Belkum</Author><Year>2007</Year><RecNum>275</RecNum><record><rec-number>275</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xa9fwp9zve5xaeexdvip992ct2twzevw29zw">275</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>van Belkum, A.</author></authors></contributors><auth-address>Department of Medical Microbiology and Infectious Diseases, Rotterdam, The Netherlands. a.vanbelkum@erasmusmc.nl</auth-address><titles><title>Tracing isolates of bacterial species by multilocus variable number of tandem repeat analysis (MLVA)</title><secondary-title>FEMS Immunol Med Microbiol</secondary-title></titles><periodical><full-title>FEMS Immunol Med Microbiol</full-title></periodical><pages>22-7</pages><volume>49</volume><number>1</number><edition>2007/02/03</edition><keywords><keyword>Bacillus anthracis/genetics</keyword><keyword>Bacteria/classification/*genetics/isolation &amp; purification</keyword><keyword>Bioterrorism</keyword><keyword>DNA, Bacterial/*genetics</keyword><keyword>Genome, Bacterial</keyword><keyword>Humans</keyword><keyword>*Minisatellite Repeats</keyword><keyword>Mycobacterium tuberculosis/genetics</keyword><keyword>Staphylococcus aureus/genetics</keyword></keywords><dates><year>2007</year><pub-dates><date>Feb</date></pub-dates></dates><isbn>0928-8244 (Print)&#xD;0928-8244 (Linking)</isbn><accession-num>17266711</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&amp;db=PubMed&amp;dopt=Citation&amp;list_uids=17266711</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>FIM173 [pii]&#xD;10.1111/j.1574-695X.2006.00173.x</electronic-resource-num><language>eng</language></record></Cite></EndNote>(24).
پایداری: پایداری ماکر هایی که برای ژنوتایپینگ استفاده می گردند، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. این مارکر ها زمانی قابل اطمینان هستند که در هر سویه ی باکتریایی به سرعت دچار تغییرنشوند.این مارکرهانبایددرجداسازی اولیه هر ایزوله، نگهداری و کشت مجدد این ایزولهها تغییر پیدا کنند. تنها مسئله ای که غیر قابل اجتناب است این موضوع می باشدکه همیشه ماشاهدنوترکیبی ها و جهش ها در جمعیت های باکتریایی هستیم. مارکر هایی که برای MLVA انتخاب می شود همان توالی های VNTR می باشد. VNTR ها دارای پایداری قابل توجهی هستند در نتیجه MLVA می تواند با سایر روش ها مثل PFGE و MLST رقابت کند. حال باید به این نکته توجه داشته باشیم که هر چقدر اندازه ی توالی های VNTR، بزرگتر باشد، سرعت تکامل در آنها کمتر می باشد و در نتیجه میزان تنوع آنها نیز پایین تر است و نمی توانند به سرعت دچار تغییر شوند. بر عکس این موضوع نیز وجود دارد، اگراندازه ی توالیهایVNTR،کوچک باشد، سرعت تکامل در آنها بیشتر می باشد و در نتیجه میزان تنوع این توالی ها بالاتر است و به همین دلیل سرعت تغییر در آنها نیز بالاتر می باشد. آنچه در MLVA دارای اهمیت می باشد، نوع انتخاب مارکرها می باشد. از مارکرهایی با اندازه ی تکرار بزرگتر در بررسی های اپیدمیولوژیکی استفاده می گردد. از مارکرهایی با اندازه تکرار کوتاه تر برای ژنوتایپینگ و تمایز باکتری های مونومورفیک مثل سالمونلا انتریکا سرووار اینفنتیس، سالمونلا انتریکا سرووار تایفی، سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس، مایکو باکتریوم توبرکلوزیس، شیگلا سونئی و اشرشیا کلی انترو هموراژیک O157:H7 استفاده می گرددPEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj52YW4gQmVsa3VtPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNzwvWWVh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==
ADDIN EN.CITE PEVuZE5vdGU+PENpdGU+PEF1dGhvcj52YW4gQmVsa3VtPC9BdXRob3I+PFllYXI+MjAwNzwvWWVh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==
ADDIN EN.CITE.DATA (24, 29, 30).
1-4- اهداف پایان نامه
1-4-1- هدف علمی پایان نامه
ژنوتایپبنگ سویه های سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس جدا شده از نمونه های بالینی در تهران بر پایه روشMultilocus VNTR Analysis( MLVA)
1-4-2- اهداف جزئی
تعیین هویت و بررسی تنوع اللی در هر لوکوس VNTR در جمعیت سویه های سالمونلا ی مورد نظر
انتخاب پرایمر مناسب جهت الل ها برای انجام PCR
انجام PCR برروی ژن ها و پرایمر انتخابی
آنالیز و بررسی داده ها
1-4-3- اهداف کاربردی
بکارگیری یک روش سریع، کم هزینه و ارزشمند جهت ژنوتایپینگ برای بررسی و شناسایی میکروارگانیسم ها در زمینه پیشگیری و کنترل عفونت ها
1-5- فرضیه ها
لوکوسهایVNTR در سویه های سالمونلا انتریکا سرووار انتریتیدیس از تنوع بالایی برخوردارند

projct-fi

.2-3-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع دوم 52
.4-3 شبکه نوع سوم 56
.1-4-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع سوم 58
.2-4-3 بررسی تلفات شبکه نوع سوم 59
.5-3 شبکه نوع چهارم 62
.1-5-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع چهارم 63
.2-5-3 بررسی تلفات شبکه نوع چهارم 66
.6-3 مقایسه شبکه نوع دوم و سوم 68
.7-3 نتیجه گیری 69
فصل چهارم : تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژمیانی 71
.1-4 مقدمه 72
.2-4 تجهیزات سیستم توزیع مرسوم 73
۵
فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه
.3-4 تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژ میانی 78
.4-4 جداول هزینه سیستم توزیع با ولتاژ میانی و فشار ضعیف 86
.5-4 نتیجه گیری 88
فصل پنجم : انتخاب سطح ولتاژمیانی بهینه 89
5ـ.1 مقدمه 90
5ـ.2 تعریف سطح ولتاژ میانی و بررسی استانداردهای مختلف 91
5ـ.3 بررسی هزینه تجهیزات متأثراز سطح ولتاژ و ارائه جداول و توابع 93
5ـ.4 بررسی تلفات تجهیزات خط متأثر از سطح ولتاژ میانی 100
5ـ.5 انتخاب سطح ولتاژ میانی مناسب برای شبکههای نوع اول ، دوم ، سوم 102
5ـ.6 انتخاب سطح ولتاژ میانی برای شبکه نوع چهارم 106
.7-5 نتیجه گیری 109
فصل ششم : حریم خطوط هوایی شبکه های توزیع با ولتاژ میانی 110
6ـ.1 مقدمه 111
6ـ.2 طبقه بندی سطوح ولتاژ میانی جهت تعیین حریم 112
6ـ.3 تعاریف 112
6ـ.4 حریم خط هوایی از ریل راهآهن 114
6ـ. 5 حریم راهها 114
6ـ.6 حریم خطوط مخابرات و تلفن 115
6ـ.7 حریم خطوط نفت و گاز 116
6ـ. 8 حریم دو خط انتقال با ولتاژ مختلف 116
6ـ.9 فاصله آزاد سیمها از ساختمان و ابنیه 117
.10-6 فواصل مجاز هادیها از یکدیگر 118
.11-6 نتیجه گیری 119
فصل هفتم : انتخاب شبکه نمونه واقعی و پیاده سازی شبکه ولتاژ میانی 120
.1-7 مقدمه 121
.2-7 پیادهسازی شبکه ولتاژ میانی نوع اول روی شبکه نمونه واقعی 122
7ـ.3 شبکه نمونه واقعی برای شبکه ولتاژ میانی نوع دوم 130
7ـ.4 شبکه نمونه واقعی برای شبکه ولتاژ میانی نوع چهارم 133
7ـ. 5 بررسی افت ولتاژروی شبکه های نمونه 136
۶
فهرست مطالب عنوان مطالب شماره صفحه
فصل هشتم : نتیجهگیری و پیشنهادات 139


نتیجهگیری 140
پیشنهادات 142
منابع ومĤخذ 143
فهرست منابع فارسی 144
فهرست منابع لاتین 145
سایتهای اطلاع رسانی 146
چکیده انگلیسی 147
٧
فهرست جدول ها عنوان شماره صفحه
: 1-1 ولتاژهای میانی و فرکانس تغذیه در تعدادی از کشورها 7
: 1-4 لیست تجهیزات سیستم توزیع مرسوم 86
: 2-4 لیست تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژمیانی نوع اول 87
: 3-4 لیست تجهیزات شبکه نوع چهارم 88
: 1-5 ولتاژهای نامی سیستم در استانداردIEEE std 141 91
: 2-5 سطوح ولتاژ در رده زیر1kVدر استانداردIEC 38 92
: 3-5 سطوح ولتاژ بین35 kV تا 1kVدر استانداردIEC 38 92
: 4-5 سطوح ولتاژ در استاندارد کانادا 92
: 5-5 تجهیزات خط ولتاژ میانی متأثر از ولتاژ خط باسیم هوایی یا کابل خودنگهدار 99
: 6-5 لیست تجهیزات مربوط به ترانس سه فاز و تکفاز مشترک بین مصرفکنندگان 100
: 7-5 لیست تجهیزات مربوط به ترانس تکفاز نصب در محل مشترکین 100
: 8-5 تلفات مربوط به المانهای متأثرازولتاژ شبکه 101
: 9-5 تلفات وافت ولتاژ درخط با سیم هوایی به طول 1 کیلومتر 103
: 10-5 تلفات وافت ولتاژ درخط با کابل خودنگهدار به طول 1 کیلومتر 104
: 11-5 تلفات وافت ولتاژ در کابل زمینی از پست تا خط به طول 70 متر 104
: 12-5 هزینه احداث خط با سیم هوایی به طول 1 کیلومتربرحسب 104
: 13-5 هزینه احداث خط با کابل خود نگهدار به طول 1 کیلومتر بر حسب 104
: 14-5 هزینه کل ناشی از تلفات و احداث خط با سیم هوایی 105
: 15-5 هزینه کل ناشی از تلفات و احداث خط با کابل خودنگهدار 105
: 16-5 فاصله بین هر هادی با بدنه تیر و اتریه 106
: 17-5 فاصله مجاز عایقی بین هادیهای خط 107
: 1-6 حریم خطوط توزیع وزارت نیرو 113
: 2-6 حریم مربوط به جاده ها وراهها 114
: 3-6 حداقل ارتفاع سیم ( فاصله مجاز قائم هادیها ) از سطح جاده 115
: 4-6 فاصله عمودی دو خط انتقال با ولتاژ مختلف 116
: 5-6 فاصله مجازبین هادیهای خط برای سطوح ولتاژمیانی 118
: 6-6 فاصله مجازهر هادی خط ازبدنه برای سطوح ولتاژمیانی 119
: 1-7 جدول تلفات توان درخط برای نقاط مختلف نصب ترانس در شبکه نوع اول 126
: 2-7 جدول مقایسه تلفات وهزینه برای مکان وظرفیت نهایی ترانسها 127
: 3-7 لیست تجهیزات محذوف از شبکه توزیع فشار ضعیف و هزینه مربوطه 128
: 4-7 لیست تجهیزات و هزینه شبکه ولتاژ میانی 127
: 5-7 هزینه احداث خط برای ولتاژ میانی6/6 kV 130
٨
فهرست جدول ها عنوان شماره صفحه
6-7 : هزینه احداث خط فشار متوسط20kV 131
7-7 : تلفات توان خط, برای نقاط مختلف نصب ترانس شبکه نوع چهارم 135
: 8-7 ارزش آتی هزینه تلفات و احداث برای هر یک از حالات ترانس گذاریC 135
: 9-7 مقایسه درصد افت ولتاژ برای شبکه ولتاژ میانی وفشارضعیف 136
: 10-7 مقایسه درصد افت ولتاژدر شبکه نوع دوم وفشار متوسط20 کیلوولت 137
: 11-7 مقایسه درصد افت ولتاژدرشبکه نوع چهارم برای نصب ترانس تکفازدرمحل مشترکین 137
: 12-7 مقایسه درصدافت ولتاژدرشبکه نوع چهارم برای انشعاب ترانس سه فاز 138
٩
فهرست شکل ها عنوان شماره صفحه
: 1-1 سیستم تکفاز تک سیمه استرالیا 8
: 2-1 سیستم تکفاز تک سیمه برزیلی 9
: 3-1 سیستم توزیع1 kV در نپال 10
: 1-2 انشعاب ترانس سه فاز از خط 23
: 2-2 انشعاب ترانس تکفاز از خط 24
: 3-2 فیدر شعاعی ساده 29
: 1-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع اول 36
: 2-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع اول جهت محاسبه تلفات کل شبکه 37
: 3-3 دیاگرام تک خطی جهت مقایسه تلفات خط فشار میانی وفشارضعیف 38
: 4-3 دیاگرام تک خطی جهت محاسبه افت ولتاژ 44
: 5-3 دیاگرام تک خطی جهت مقایسه افت ولتاژ شبکه ولتاژمیانی و فشارمتوسط 46
: 6-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع دوم 48
: 7-3 دیاگرام تک خطی جهت بررسی تلفات شبکه نوع دوم 49
: 8-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع دوم جهت بررسی افت ولتاژ 52
: 9-3 دیاگرام تک خطی جهت مقایسه شبکه ولتاژمیانی وفشارضعیف 55
: 10-3 شبکه ولتاژ میانی نوع سوم 56
: 11-3 امپدانس از دید اولیه ترانس 58
: 12-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع چهارم 63
: 1-6 فاصله آزاد سیمها از ساختمان و ابنیه 117
: 1-7 شبکه توزیع فشار ضعیف شهرک کشت وصنعت مغان 123
: 2-7 محل اولیه نصب ترانسها در شبکه نمونه برای شبکه نوع اول 125
: 3-7 فیدر خروجی پست20 کیلوولت طاووسیه غرب تهران 132
: 4-7 شبکه نمونه برای شبکه نوع چهارم 133
١٠
چکیده :
در سیستم توزیع ایران ازدو سطح ولتاژ400V و 20kV جهت توزیع انرژی بـرق بـین مـشترکین اسـتفاده می شود. استفاده ازاین دوسطح ولتاژ به تنهایی, باعث گسترش بیشترشبکه 20kV شده وهزینـه احـداث زیادی را تحمیل می کند. از طرفی گسترش شبکه 400V نیزباعث تلفات وافت ولتاژ بیـشتر در سیـستم توزیع معمول می شود.
دراین پروژه سطوح ولتاژاستاندارد مورد تأیید وزارت نیرو بین دوسطح ولتاژ مذکور انتخـاب و سـطوح ولتاژ استاندارد انتخابی به دو رده فشار ضعیف وفشار میانی تقسیم شده اند. با توجـه بـه دو رده ولتـاژی,
برای هرکدام شبکه توزیع متناسب با سطح ولتاژ آن ارائه شده اسـت. کـه شـبکه هـای نـوع اول , دوم و سوم برای رده فشارمیانی وشبکه نوع چهارم برای رده فشار ضعیف درنظرگرفته شده است. که هرکـدام از نظرتلفات وافت ولتاژ با سیستم توزیع معمول مقایسه شـده وروابـط لازم جهـت طراحـی بهینـه شـبکه ولتاژ میانی ارائه شده است. ازبین سطوح ولتاژ استاندارد انتخابی برای هر رده وبرای هرنوع شـبکه ارائـه شده , سطح ولتاژمیانی بهینه ازنظر کمترین مجمـوع ارزش آتـی هزینـه تلفـات واحـداث انتخـاب شـده است. استفاده از سطح ولتاژمیـانی درشـبکه توزیـع فعلـی باعـث کـاهش طـول شـبکه 20kV ونیزتعـداد پستهای زمینی فشارمتوسط خواهد شد. ازطرفی هزینه ناشی ازتلفات نیز بدلیل کاهش طول شـبکه فـشار ضعیف , کاهش می یابد. باتوجه به بررسیهای انجام شده سطح ولتاژ 6/6 kV به عنوان سطح ولتاژ بهینـه برای شبکه های نوع اول , دوم وسوم و سطح ولتاژ 1 kV برای شبکه نوع چهارم انتخاب شده انـد. پـس ازانتخاب این دوسطح ولتاژ, انواع شبکه ولتاژمیانی روی شبکه نمونه واقعـی, پیـاده سـازی شـده ونتـایج لازم بدست آمده است.
١
مقدمه :
در سیستم توزیع معمول , پستهای فوق توزیع از طریق شبکه فشار متوسط20kV پستهای فشار متوسط واقع در سطح منطقه را تغذیه میکنند. این پستهابا تبدیل سـطح ولتـاژ فـشار متوسـط بـه فـشار ضـعیف ، انرژی بـرق را بـا سـطح ولتـاژ قابـل اسـتفاده در اختیـار مـصرفکننـدههـا قـرار مـیدهنـد. در برخـی از مناطق, اغلب در حواشی شهرها و مناطق روستایی مستقیماً از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده شده و در نقاط بار ترانسهای 20 / 0/4 kV تعبیه و مصرفکنندگان تغذیه میشوند.
انتخاب سطح ولتاژ برای یک خط به پارامترهای مختلفی وابسته است که از جمله آنها میتوان بـه طـول فیدر ، قدرت انتقالی ، هزینه احداث ، تلفات ، حریم و غیره اشاره نمود. در صورتی کـه از سـطح ولتـاژ بالاتری استفاده شود ظرفیت آزاد اضافی در خطوط ایجاد خواهد شد. که در اینـصورت هزینـه اضـافی برای احداث ظرفیت آزاد خط پرداخت می شود. از طرفی اگر این سطح ولتاژ نـسبت بـه طـول فیـدر و قدرت انتقالی آن پایین تر از حد استاندارد انتخاب شودتلفات و افـت ولتـاژ بیـشتر و حتـی بـیش از حـد مجاز خواهد بود. که ارزشآتی تلفات احتمالاً بیشتر از هزینه احداث اضافی خواهد بود که باید صـرف احداث خط با سطح ولتاژ بالاتر میشد.
در طراحی سیستم توزیع پس از برآورد بار و تعیین مراکز چگـالی بـار ، عمـل جایـابی پـستهای 20kV
صورت میگیرد. پس از آن از طریق کابل زمینی یا خط هوایی فشارمتوسط این پستها تغذیه می شـوند.
که پس ازتبدیل یکباره سطح ولتاژ فشار متوسط به فشارضعیف انرژی برق دراختیار مصرف کننده گان قرار میگیرد.اما سوالی که اینجا مطرح میشود این است که اگرازیک سطح ولتاژ بین400V و 20 kV
استفاده شودچه اتفاقی میافتد. به عبارتی دیگر بـه جـای اینکـه از فیـدرهای 20kV بـا طـول نـسبتاً زیـاد استفاده شود از یک سطح ولتاژمیانی بین 400V و 20kV اسـتفاده کـرده و بـدین ترتیـب هزینـه شـبکه
20kV و همچنین طول آنرا کاهش داده و این سطح ولتاژ میانی تا نزدیکتـرین نقطـه بـه بارهـای انتهـایی منتقــل شــود در ایــن صــورت منــافع احتمــالی زیــادی خواهــد داشــت. زیــرا پــستهای زمینــی حــذف خواهندشدویاحداقل تعدادآن به نصف کاهش پیدا میکند. ازطرفی طول فیدرهای20kV نیـز کوتـاهتـر خواهندشد. از سوی دیگر چون ازشبکه هوایی فشارضعیف اغلب بـرای توزیـع اسـتفاده مـیشـود وایـن شبکه باشبکه توزیع فشارمیانی بطورمشترک برروی یک تیر احـداث خواهندشـد هزینـه احـداث شـبکه ولتاژمیانی کاهش می یابد. در مناطق خارج شهر یا مناطق روستایی و ویلایی که بارها در فواصـل نـسبتاً طولانی از یکدیگر قرار دارند. در سیستم توزیع فعلی همـانطور کـه در بـالا ذکـر شـد از خطـوط فـشار متوسط 20kV برای توزیع انرژی استفاده میشود.
٢
هزینه احداث خط وپستهای 20kV زیاد وقابل توجه اسـت. مخصوصاًدرپـستهای هـوایی هزینـه تـرانس پست وابسته به سطح ولتاژ آن میباشد. درصورتیکه ازیک سطح ولتاژمیانی مناسب جهت توزیع انـرژی برق استفاده شودقطعاً هزینه احداث کاهش پیدا خواهدکردبا این فرض که خروجی پستهای فوق توزیع دارای چنین سطح ولتاژ میانی باشند. ازطرفی تلفات درخط, درصورتیکه ظرفیـت یاقـدرت توزیـع شـده بزرگ ویا فیدرطولانی باشد نسبت به شبکه فشار متوسط بیشترخواهد بود. در موارد خاص هزینه خط با سطح ولتاژ میانی علاوه بر تلفات بدلیل افزایش سطح مقطع هادی جهت داشتن ولتاژ مجاز دربارانتهـایی وهمچنین قدرت کششی قابل تحمل توسط تیرها وکنسولها هزینـه احـداث آن بیـشتراز هزینـه احـداث شبکـه فشارمتوسط می باشد. بنابراین لـزوم بررسی حالتهای مختلف ضـروریست. در سیستمهای توزیـع انرژی برق ایران مناطق توزیع انرژی را میتوان به دوقسمت تقسیم نمودکه عبارتند از :
مناطق شهری
مناطق روستایی و حومه
با توجه به دو طبقهبندی فوق ، محل و چگالی بارها , هر یک از شبکه های ولتاژ میانی باید برای هـر دو مورد متناسب با آن طراحی شود. که این کار به طور کامل و با جزئیات صورت گرفته و تلفـات و افـت ولتاژ وروابط مربوط به هر کدام جهت طراحی بهینه ارائه شدهانـد. در اسـتفاده از شـبکه ولتـاژ میـانی در مناطق شهری نکته بسیار مهم و اساسی وجود دارد که باید به آن پرداخته شود و آن نحـوه تبـدیل ولتـاژ فشار متوسط20kV به فشار میانی میباشد. در صورتیکه خروجی پستهای فوق توزیع دارای فیـدر ولتـاژ میانی باشد مشکل احداث پست زمینی و هوایی فشار متوسـط بـه فـشارمیانی بـرای فیـدرهای بـا طـول و قدرت انتقالی پایین حل خواهد شد. درصورتیکه طول فیدر طولانی و بارسنگین باشد. طوری که انتقـال آن با سطح ولتاژ میانی مقدور نباشد از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده می شود ودرنقـاط مختلـف نیـاز به پستهای هوایی فشار متوسط به میانی خواهد بود. در احداث پستهای هـوایی محـدودیتهـایی وجـود دارد ازجمله برای پستهای تا 400kVA میتوان به راحتی پست هوایی احداث و بهرهبـرداری نمـود.امـا برای ظرفیتهای500kVA و 630 kVA نیاز به مجوز بوده و احداث این پستها بـا مـشکل اجرایـی همـراه است.[2] این محدودیت در اجرای پـستهای هـوایی باعـث محـدود شـدن طـول فیـدرهای ولتـاژ میـانی خواهد شد. بنابراین در صورتی که ظرفیـت پـست بـالاتر از ایـن مقـدار باشـد یـا بایـد دو پـست هـوایی احداث یا اینکه پست زمینی بررسی شود. اما آنچه بدیهی به نظـر مـیرسـد احـداث پـست زمینـی فـشار متوسط به فشارمیانی و در ادامه احداث پستهای هوایی فشارمیانی به فشار ضـعیف, هزینـه بـیش از پـیش افزایش یافته و ارزش آتی هزینه اضافی را که برای احداث پستها پرداخت می شود بـیش ازارزش آتـی تلفات کاهش یافته خواهد بود. در این پروژهبا توجه به توضیحات ارائه شده در فوق آرایشهای مناسـب
٣
برای خطوط ولتاژ میانی ارائه و همچنین سطح ولتاژ میانی مناسب با در نظـر گـرفتن نـوع منطقـه اعـم از شهری یا روستائی بودن آن انتخاب و روی یک شبکه نمونه واقعی پیادهسازی خواهد شد.
مسئله مهم دیگرحریم خطوط میباشد. شبکه ولتاژ میانی زمانی اقتصادیتر خواهد بود که از خط با سیم هوایی استفاده شود. زیرا در غیر اینصورت باید از کابل خود نگهدار و یا کابل زمینـی اسـتفاده شـودکه این خود در مواردی باعث غیر اقتصادی شدن طرح خواهد شد. بنابراین بررسی حریم خطـوط یکـی از مباحث این پروژه را تشکیل میدهد.
در این پروژه ابتدا به بررسی تلفات و افت ولتاژ در تجهیزات سیستم توزیع و رابطه افـت ولتـاژ و تلفـات آنها با سطح ولتاژکاری و همچنین مقایسه تلفات ترانس سه فاز و تکفاز برای قدرتهای مساوی پرداختـه شده است. سپس در ادامه تابع هزینه و روابط مربوطه جهت محاسبه ارزش آتی هزینـه تلفـات وسـرمایه گذاری ارائه می شوند. درفصل بعد انواع آرایشهای شبکه توزیع با ولتاژ میـانی ارائـه و از نظـر تلفـات و افت ولتاژ مورد بررسی قرار میگیرند. در فصل چهارم تجهیزات مربوط به شبکه ولتاژ میانی بحث شـده و درفصل پنجم انواع استانداردهای بینالمللی در مورد سطوح ولتاژ بررسی و با توجه به انوع آرایشهای خط, سطح ولتاژ میانی مناسب انتخاب شده است. در فصل ششم حریم خطوط برای شـبکه ولتـاژ میـانی تعریف و فواصل هادیها برای خطوط ولتاژمیانی ازیکدیگروتأسیـسات اطـراف آن بررسـی شـده اسـت.
در فصل هفتم شبکه نمونه با توجه به نوع شبکه ولتاژ میانی انتخاب و روی آن پیاده سازی شده و نتـایج بدست آمده بررسی و پیشنهادات لازم ارائه شده است.
۴

فصل اول
کلیات
۵
.1-1 هدف :
همانطوریکه در مقدمه ذکر شد درایـن پـروژه یـک سـطح ولتـاژ میـانی بهینـه انتخـاب و از نظـر فنـی و اقتصادی تأثیر این سطح ولتاژ در سیستم توزیع ارزیابی می شود. بررسی فنی شامل :
تلفات
افت ولتاژ
بررسی اقتصادی شـامل بدسـت آوردن ارزش آتـی تلفـات کـاهش یافتـه احتمـالی و همچنـین هزینـه احداث اضافی برای پیادهسازی شبکه ولتاژ میانی و در نهایت بدست آوردن هزینه فایده میباشد. قبل از انجام پروژه قطعاً نمیتوان اظهار نظرکردکه افت ولتاژ و تلفات کاهش مییابند یا خیر و یا اینکـه هزینـه احداث افزایش خواهد یافت و یا بالعکس. زیرا با اعمال شبکه ولتاژ میانی پستهای زمینـی20kV حـذف خواهند شد. همچنین طول خط فشار متوسط نیز کاهش خواهد یافت. از طرفی یک هزینه اضافی جهت احداث خطوط فشار میانی صرف خواهدشد. بنابراین اظهار نظر در مورد کاهش یا افزایش هزینه قبل از انجام پروژه خالی از اشکال نمیباشد.
در مورد کاهش یا افزایش تلفات و افت ولتاژ در خط نیز همین وضعیت حاکم است. تـرانس بـه عنـوان وسیلهای که تقریباً تلفات قابل توجهی را در سیستم توزیع داشته و افزایش تعداد این دستگاه در سیـستم توزیع نشانه افزایش تلفات می باشد. بنابراین انتخاب محل , ظرفیت و تعـداد تـرانس چـه از نظـر هزینـه وتلفات تعیین کننده خواهد بود. همچنین ترانس بدلیل امپدانس سیمپیچی اولیه و ثانویه آن اگر ظرفیـت و محل آن بطور صحیح انتخاب نشودباعث افت ولتاژ بیش ازحد مجازدرثانویه آن خواهد شد چه برسد به اینکه سطح ولتاژ از طریق خط فشارضعیف و کابل سرویس بدست مشترکین برسد. بنابراین بـا توجـه به مطالب فوق هدف ازانجام این پروژه درگام اول انتخاب مناسبترین و بهینهترین سطح ولتاژ میانی بـا توجه به سیستم توزیع ایران و در گام بعدی بررسی تـأثیر اسـتفاده از ایـن سـطح ولتـاژ میـانی درتلفـات، افت ولتاژ و همچنین ارزش آتی هزینه کاهش یا افزایش یافته تلفات واحداث خط فشار میانی می باشد.
۶
.2-1 پیشینه تحقیق :
سطح ولتاژمیانی درشبکه توزیع برق درکشورهای مختلف ازسالها قبل مورد استفاده قـرار گرفتـه اسـت.
جدول( 1 ـ ( 1 بطور خلاصه سطوح ولتاژ زیر22 kV جهت تغذیه بارها و همچنین فرکانس نامی شـبکه رادرکشورهای مختلف نشان می دهد.[15] در کشور ما نیز این تحقیقات بطـور محـدود و در برخـی از برق منطقهایها انجام شده و مقالاتی نیز در این زمینه ارائه شده است. در ادامه این بخش بـه تعـدادی از تجربیات و تحقیقات کشورها در جهت تغییر سطح ولتاژ موجـود و اسـتفاده از یـک سـطح ولتـاژ میـانی دیگر و همچنین تجربیاتی در جهت تغییر ساختار سیستم توزیع و آرایش جدید شبکه پرداخته میشود.
جدول ( 1 ـ : ( 1 ولتاژهای میانی و فرکانس تغذیه در تعدادی از کشورها
ولتاژتغذیه ( ( kV فرکانس ( ( HZ کشور
13/2 و 6/88 50 آرژانتین
11 و 6/6 و 19/1 50 استرالیا
12/5 و 7/2 و 0/6 60 کانادا
11/2 و 13/8 50 و60 برزیل
10 و 6 و 0/66 50 آلمان
6/6 50 و60 ژاپن
3 و 1 و 11 50 نپال
.1-2-1 تغییر سطح ولتاژ از 10 kV به 17/3 kV در ایرلند[16]
پروژه فوق در جهت تغییر سطح ولتاژ10kV شبکه روستایی به 17/3 kV انجام شده که ظرفیـت سیـستم را بدون هیچگونه تغییری در شبکه 1/73 برابر افزایش میدهد. مناطق روسـتایی در جمهـوری ایرلنـد بـا مساحت70000 کیلومترمربع توسط66000 کیلومترخطـوط هـوایی 10kV تغذیـه مـیشـوند. ایـن شـبکه بصورت سه فاز سه سیمه بوده وتغذیه تکفاز آن دو سیمه (فاز به فـاز) مـیباشـد. سیـستم فـوق از لحـاظ اقتصادی جهت تغذیه مناطق روستایی پراکنده و با بار کم طراحی شده و به مدت 30 سال بدون اشـکال کارکرده است. با افزایش بار مصرفی و تغذیه مصارف بین ( 500 kVA تا ( 1000kVA شـبکه فـوق بـا مشکلاتی چون افت ولتاژ و افزایش تلفـات مواجـه گردیـد. از جملـه راهحلهـایی کـه بـرای ایـن شـبکه پیشنهادگردید تغییر سطح ولتاژ از10kV به17/3 kV بود. بدین ترتیب با افزودن زمین به سیستم سـه فـاز
(چهار سیمه) و با توجه به طراحی شبکه موجود ، تغییری در سطح عایقی ایجاد نخواهدشـد. در سیـستم تکفاز نیز آرایش فاز به فاز بصورت فاز زمین تغییر کـرده تـا هیچگونـه تغییـری در شـبکه تکفـاز ایجـاد
٧
نشود. پس از پیادهسازی این روش, از لحاظ اقتصادی طرح فوق با توجه به افزایش ظرفیت ایجـاد شـده
(1/73) برابر, دارای هزینهای معادل نصف هزینه احداث یک خط10 kVجدید میباشد.
.2-2-1 استفاده از سیستم تکفاز تک سیمه در آفریقای جنوبی[18]
به دلایل زیر برقرسانی با روش تکفاز( تک سیمه )با استفاده ازولتاژمیانی به مناطق با بـارکم و روسـتایی درآفریقای جنوبی مورد توجه و بررسی بوده است :
ضریب استفاده از شبکههای روستایی بین 10% تا 30% میباشد.
مشتریان قادر به بازپرداخت هزینههای توسعه و سرمایهگذاری نیستند.
بدین لحاظ بررسیهای مختلفی درجهت کاهش هزینهها و اسـتفاده مناسـبتـر از شـبکه صـورت گرفتـه است. که ازآن جمله استفاده از سیستم تکفاز و تک سیمه با استفاده ازولتاژمیانی میباشد. ایـن روش بـا توجه به تجربیات کشورهای مختلف ازجمله استرالیا و برزیل دراین زمینه به دو شکل انجام میشود.
الف) سیستم استرالیایی :
در این روش توسط ترانس، شبکه تکفاز تک سیمه از شبکه فشارمتوسط مجزا میگردد. شکل 1) ـ ( 1
نمایـی از سیستم فوق را نشان میدهد.

ترانس مجزاکننده
22kV

220V
ترانس توزیع
شکل ( 1 ـ : ( 1 سیستم تکفازوتک سیمه استرالیایی
از مزایای این سیستم عدم تأثیرشبکه تکفاز روی حفاظت اتصال کوتاه شبکه فشارمتوسط مـیباشـد و از معایب این سیستم میتوان به هزینه ترانس مجزا کننده اشاره نمود.
ب) سیستم برزیلی :
دراین روش که درشکل ( 1 ـ ( 2 نشان داده شـده اسـت ، شـبکه تکفازمـستقیماً بـه شـبکه فـشارمتوسط متصل میشود.
٨

12/7kV

220V
ترانس توزیع
شکل ( 1 ـ : ( 2 سیستم تکفازوتک سیمه برزیلی
عمده مزیت این روش اتصال کم هزینه آن به شبکه سنتی میباشد و عیب عمده آن تأثیر روی حفاظـت اتصال کوتاه زمین و انتقال جریان نامتعادلی بارها به شبکه اصلی میباشد. در منـاطقی کـه از تـراکم بـار بالاتری برخوردار هستند به دلیل اینکه امکـان متعـادلسـازی بـار وجـود دارد از روش برزیلـی اسـتفاده مــیشــود. پــروژههــای ابتــدایی در ســطح ولتــاژ 1kV تکفــاز بــا ( بــار ( 16 kVA و 1/73 kV ســه فــاز با (بار ( 25 kVA با سیستم تک فاز تک سیمه به مرحله اجرا گذاشـته شـد. مطالعـات انجـام شـده نـشان میدهد که استفاده ازاین سیستم در فیدرهای با طول بسیارکم با صرفه اقتصادی همـراه اسـت و سیـستم تکفاز تک سیمه با روش استرالیایی نیز در مسافتهای بیش از 8/5 کیلومتر مناسب است.
.3-2-1 سیستم توزیع ولتاژمیانی در نپال[19]
سیستم توزیع درنپال باسطح ولتاژ میانی1 kV و هادیها ACSR وافت ولتـاژ % 5 طراحـی شـده اسـت.
شکل ( 1 ـ ( 3 نمایی از سیستم توزیع 1kV در نپال را نـشان مـیدهـد. در ایـن سیـستم در بخـشهایی از کابل هوایی ( خودنگهدار ) علیرغم اینکه گران تـر ازهادیهـای هـوایی اسـت اسـتفاده شـده اسـت. از جمله دلایل اینکار میتوان به موارد زیر اشاره نمود :
فاصله عایقی کمتر
دکلهای کوچکتر ( یا حتی استفاده از درختان به جای دکل )
عدم نیاز به مقره
بالا رفتن ایمنی
طراحی و ساخت لوازم جانبی سیستم فوق توسط صنایع محلی
چشم انداز بهتر از دیدگاه توریستی
کاهش دزدی برق از سیستم توزیع
٩

33kV
33 / 1kV
1kV / 220V
1kV / 400V
شکل ( 1 ـ : ( 3 سیستم توزیع 1kV در نپال
با توجه به اینکه در مناطق روستایی میزان بار بسیار کم در حدود 100W برای هر مشترک , بدلیل اینکه عمده مصرف برق جهت روشنایی استفاده میشـود. اسـتفاده از ولتـاژ فـشار ضـعیف حـداکثر تـا شـعاع
2کیلومتر را میتواند تغذیه نماید و لیکن استفاده از سطح ولتاژ میانی 1kV این امکان را میدهد که این محدوده تا شعاع 5کیلومتر افزایش یابد.
مزایای استفاده از این سیستم که قبلاً در نروژ پیاده شده است عبارتست از :
افت ولتاژ پایینتر
استفاده از سیستم سه سیمه به جای چهار سیمه
خریداری اقتصادی ترانسهای ولتاژ بالاتر از لحاظ انـدازه و سـاخت داخلـی تـرانسهـای ولتـاژ میـانی
( این ترانسها با قدرت1kVA ، 2kVA و5 kVA برای تکفاز و10kVA و25kVA برای سه فاز بصورت خشک ساخته میشوند )
کاهش خطرات اتصال کوتاه با کاهش سطح ولتاژ
کاهش دزدی برق از سیستم توزیع
١٠
.3-1 روش کار و تحقیق :
در این پروژه که هدف انتخاب سطح ولتاژمیانی بهینه برای شبکه توزیع ایران وپیاده سازی آن می باشد.
روشی که دراین پروژه برای انجام آن انتخاب شده روش علمی مبتنی بـر واقعیتهـای عملـی موجـود در شبکه توزیع ایران است. به عبارتی ضمن انجام محاسبات علمی شرایط عملـی واجرایـی نیزدرنظرگرفتـه می شود. زیرا زمانی طـرح علمـی قابـل اجـرا مـی باشـد کـه محـدودیتها و شـرایط عملـی واجرایـی در نظرگرفته شود. با توجه به اهداف پروژه مبنی برانتخاب سطح ولتاژ میانی بهینه و همچنین بررسی فنـی و اقتصادی استفاده از ولتاژمیانی , پروژه در چهار مرحله جهت انجام قالب بندی شده است.
در مرحله اول المانها وتجهیزات مختلف سیستم توزیع که در افت ولتاژوتلفـات موثرانـد مـورد بررسـی قرارمی گیرند. اهمیت این مرحله بخاطر استفاده از نتایج حاصـله ازآن بـرای انتخـاب سـطح ولتاژمیـانی بهینه درمرحله سوم وبررسی تلفات وافت ولتاژدر مرحله دوم است. درایـن مرحلـه المانهـایی کـه نقـش اصلی در تلفات و افت ولتاژدرسیستم توزیع دارند مورد بررسی قرار می گیرند که ازآن جمله می تـوان به ترانس اشاره نمود. تلفات خود ترانس واینکه ازترانس سه فـاز ویـا تکفـاز بـا قـدرت معـادل بـاآن در پست استفاده شود و رابطه افت ولتاژ ترانس با سطح ولتاژکاری آن بررسی می شود. درادامه این مرحلـه ارزش آتــی تلفــات وهزینــه احــداث مــورد بررســی قــرار گرفتــه وروابــط مربوطــه ارائــه شــده انــد. ایــن بخش, نقش تعیین کننده ای را درانتخاب سطح ولتاژمیانی وهمچنـین مقایـسه سیـستم توزیـع معمـول بـا سیستم توزیع با استفاده از ولتاژمیانی دارد. دراین مرحله تابع هزینه ای معرفی شده که ازدو مولفه هزینـه تلفات و هزینه احداث تشکیل شده است.
( 1 – 1 )ارزش آتی هزینه تلفات + ارزش آتی هزینه سرمایه گذاری F =
مجموع این دو مولفه در مقایسه دو سیـستم توزیـع مـذکور و انتخـاب سـطح ولتـاژ میـانی تعیـین کننـده خواهد بود. وکمترین مقدار برای تابع فوق , بهینه ترین حالت می باشد. تفاضل تابع هزینه بـرای سیـستم توزیع با ولتاژ میانی و سیستم توزیع مرسوم مقدار هزینه فایده را خواهدداد.
در مرحله دوم بادرنظرگرفتن شرایط فیزیکی مناطق مختلف درایران شبکه های ولتاژمیانی متناسب با آن ارائه می شوند. درادامه, بررسی تلفات و افت ولتاژ برای این شبکه ها انجام شده وبا شبکه توزیع معمول مقایسه و روابط لازم جهت طراحی بهینه شبکه ولتاژ میانی ارائه می شوند.
در مرحله سوم با توجه به نوع شبکه ارائه شده درمرحله دوم, تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژمیانی تعیـین می شود. سپس سطح ولتاژمیانی درگام اول از بین سطوح ولتاژ استاندارد ودرگام دوم بـا در نظرگـرفتن چند ظرفیت انتقالی با توجه به شبکه توزیع ایران وطول فیدر1کیلومتری وبااسـتفاده از تـابع هزینـه ارائـه شده درمرحله دوم ونتایج بدست آمده ازمرحله اول انتخاب می شود. در این مرحله با توجـه بـه طـول و
١١
قدرتهای مختلف که بطور مفصل علت انتخاب آنها بحث خواهد شد و با استفاده از تابع هزینـه , سـطح ولتاژی که کمترین هزینه را از نظر مجموع ارزش آتی تلفات وسرمایه گذاری دارد انتخاب می شود.
در مرحله چهارم با توجه به انواع شبکه های ولتاژمیانی ارائـه شـده درمرحلـه دوم , شـبکه نمونـه واقعـی متناسب با آن انتخاب و شبکه ولتاژمیـانی روی آن پیـاده سـازی مـی شـود. درنهایـت شـبکه ولتاژمیـانی طراحی شده با شبکه توزیع مرسوم مقایسه و نتایج حاصله ارائه خواهد شد.
١٢

فصل دوم
رابطه تلفات وافت ولتاژدرتجهیزات سیستم
توزیع باولتاژکاری و ارائه تابع هزینه
١٣
.1-2 مقدمه :
در این فصل ابتدا ضرایب و تعاریف مهم ارائه سپس به بررسی اجزاء مهم تلفات ازقبیل ترانس ، خطوط و ... پرداخته می شود. هدف اصلی از این فصل بررسی تلفات اجزائی که نقش مهمی در تلفـات شـبکه توزیع دارند و اینکه تلفات در آنها تابعی از سطح ولتاژ خط می باشد. چون در فصول آینده نیاز بـه ایـن است که تلفات چه تجهیزاتی با سطح ولتاژ آن رابطه دارد. به همین دلیل نیاز به بررسی آن در این فصل ضروری به نظر می رسد. همچنین با توجه به نیاز برای مقایـسه تلفـات در تـرانس سـه فـاز و تکفـاز ایـن مقایسه انجام می شود. در بخشهای بعدی این فصل افت ولتاژ در ترانس ، خط و اجزائی که افـت ولتـاژ درآنها با سطح ولتاژ کاری متناسـب اسـت بررسـی مـی شـود. ایـن بـه خـاطر وجـود تجهیـزات اضـافی درسیستم توزیع با ولتاژمیانی است. که مهمترین آنها ترانس می باشدکه نقش عمده ای را درافـت ولتـاژ شبکه دارد. درانتهای فصل تابع هزینه با توجه به تلفات و هزینه سرمایه گذاری ارائه شده است. این تـابع جهت انتخاب سطح ولتاژمیانی و همچنین مقایسه شبکه توزیع مرسوم با شـبکه ولتاژمیـانی و نیـز بدسـت آوردن هزینه فایده بکارمی رود.
١۴
.2-2 تعاریف و ضرایب کاربردی :
تعریف تلفات :
آن بخش از انرژی الکتریکی که به کار مفید تبدیل نشود، تلفات نام دارد.
تلفات انرژی :
مقدار متوسط تلفات توان در دوره مورد مطالعه می باشد. که از رابطه زیر به دست می آید :
 T  PLossmax  FLS( 1 - 2) تلفات انرژی
که :
: PLossmax تلفات توان ماکزیمم ( ( kW
: FLs ضریب تلفات
: T دوره زمانی ( ساعت )
ضریب بار :
ضریب بار شاخص دیگری است که بـرای بررسـی مـصارف مـی توانـد مـورد اسـتفاده قـرار گیـرد. در حقیقت این ضریب تابعی است از انرژی و توان انتقالی ،که مقدار آن درهر مصرف کننده ازرابطـه زیـر به دست می آید: [7]
( 2 - 2 ) انرژی در دوره T  ضریب بار (پیک بار) T  رابطه ( 2 - 2) را می توان بصورت رابطه زیر نوشت : ( 3 - 2 ) Pav  ضریب بار P max ضریب تلفات :
شاخص دیگری که در مطالعات بار مورد اسـتفاده قـرار مـی گیـرد ، ضـریب تلفـات مـی باشـد. کـه در حقیقت از نسبت تلفات انرژی دردوره مورد مطالعه به حداکثر تلفات توان ( یا تلفات در بار ماکزیمم )
به دست می آید .[7] این تعریف را می توان بـه صـورت نـسبت تلفـات تـوان متوسـط بـه تلفـات تـوان ماکزیمم بصورت زیر نشان داد :
( 4 - 2 ) av ( P Loss ضریب تلفات max P Loss رابطه ضریب بار و ضریب تلفات :
در حالت کلی همواره برای ضریب تلفات و توان رابطه زیرصدق می کند.[7]
F 2Ld  FLs  FLd( 5 - 2 )
١۵
که :
: FLd ضریب بار
: FLs ضریب تلفات
بر اساس برخی مطالعات تجربی رابطه زیر برای این دو ضریب ارائه شده است .[7]
FLs 0 .3 FLd 0.7F 2Ld( 6 - 2 )
.3-2 اجزاء تلفات و رابطه آنها با سطح ولتاژ :
در این بخش تلفات تجهیزاتی از سیستم توزیع بررسی می شود که نقش عمـده ای را در تلفـات دارنـد.
همچنین رابطه تلفات این تجهیزات با افت ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرد.
.1-3-2 تلفات ترانس
تلفات درترانس توزیع شامل دو مؤلفه است :
الف) تلفات مسی :
تلفات مسی یا تلفات ژول که در سیم پیچیهای ترانسفورماتورها ایجاد میگردد ، یکـی از عوامـل اصـلی تلفات در ترانسفورماتورها می باشد. و عملاً درصد عمده ای را به خود اختصاص می دهد. بـا توجـه بـه اینکه این بخش ازتلفات مستقیماً به جریان عبوری از ترانس بستگی دارد. در بی باری مقـدار آن تقریبـاً معادل صفر و در حالتیکه توان عبوری ازآن برابر توان اسمی باشـد مقـدار تلفـات بـارداری نیـز بـه حـد اسمی خود می رسد. در حالت کلی تلفات بارداری در بار دلخـواه S را مـی تـوان بـه صـورت تـابعی از مقادیر اسمی و مطابق رابطه زیر نشان داد.[5]
LL  LL n ( SS ) 2( 7 – 2 )

n
که :
: Sn قدرت اسمی ترانس ( ( kVA
: LL تلفات بارداری ترانس در بار دلخواه ( ( kW
S: بار انتقالی از ترانس ( ( kVA
: LLn تلفات بارداری ترانس در بار نامی ( ( kW
ب) تلفات بی باری :
تلفات بی باری ترانس ناشی از دو مولفه می باشدکه عبارتند از :
جریان مربوط به تلفات هسته
جریان مغناطیس کننده
برآیند این دو جریان, تلفاتی را در ترانس ایجاد می کند که به تلفات بی باری موسوم است. لازم به
١۶
ذکر است که جریان مغناطیس کننده فقط باعث تلفات مسی می شودکه از آن صرفنظر می شود.
تلفات توان درآهن از رابطه زیر به دست می آید: [1]
PFe  K e B 2m f 2  K h Bm 2 fW Kg( 8 - 2 )
که :
: Bm چگالی شار هسته ترانس ( Wb ) m 2 f : فرکانس شبکه ( ( Hz : K e ضریب تلفات فوکو : K h ضریب تلفات هیسترزیس عبارت اول سمت راست رابطه ( ( 8 - 2 مربوط به تلفـات فوکـو و عبـارت دوم آن مربـوط بـه تلفـات هیسترزیس است. این تلفات برای هرترانس چه در طول بی باری و بارداری تـرانس مقـدارثابتی بـوده و در هنگام محاسبه با ضریب تلفات FLS = 1 لحاظ خواهند شد.
ج) مجموع تلفات انرژی در ترانس :
کل تلفات انرژی در ترانس ها در اثر دو عامل تلفات بارداری و بی باری به وجود می آید ، کـه مقـدار آنرا درحالت کلی به صورت زیر می توان نشان داد :
( 9 - 2 ) W Loss  T [ PNL  PFL . K 2 . F Ls ] 2 ) ( 10 - S K  Sn که : : FLs ضریب تلفات
: PFL تلفات مسی ترانس در بار نامی ( ( kW
T: تعداد ساعات مؤثر سالیانه که ترانس تحت اعمال ولتاژ است ( ساعت )
: PNL تلفات بی باری ترانس ( ( kW
: K نسبت بار کشیده شده از ترانس به ظرفیت نامی آن
.2-3-2 رابطه تلفات ترانس با سطح ولتاژ کاری
دراین بخش رابطه تلفات ترانس برای قدرت ثابت با سطح ولتاژ آن بررسی مـی شـود. نتیجـه ای کـه از این بخش حاصل می شود. درانتخاب سطح ولتاژ میانی مورد استفاده قرارمی گیرد.
.1-2-3-2 رابطه تلفات مسی ترانس با سطح ولتاژ
تعداد دورسیم پیچی های اولیه و یـا ثانویـه تـرانس از رابطـه زیرکـه نـسبت ولتاژفـاز بـه ولتـاژ روی هـر حلقه است محاسبه می شود.[1]
( 11 - 2 ) VS TS  Et ١٧
که :
: VS ولتاژ فاز ( ( kV
: Et ولت بر دور هر فاز ( ( kV
: TS تعداد دور فاز
ولت دور یا Et از رابطه ( ( 12 - 2 به دست می آید.[1]
Q( 12 - 2 ) Et  K

که :
: Q قدرت ظاهری ترانس( ( kVA
: K ضریب ثابت
بــا جایگــذاری رابطــه ( ( 12 – 2 در رابطــه ( ( 11 - 2 و همچنــین جــایگزینی ولتــاژ VS فــاز بــا ولتــاژ خط Vm رابطه زیر بدست می آید :
( 13 - 2 ) Vm TS  K 3 Q جریان هر فاز ترانس با رابطه ( ( 14 - 2 معادل است : IS  Q ( 14 - 2 ) 3
3Vm

که :
: Q قدرت ظاهری سه فاز ترانس( ( kVA : Vm ولتاژ خط میانی( ( kV
سطح مقطع سیم پیچی از رابطه نسبت جریان فاز به چگالی جریان سیم بدست می آید.
( 15 - 2 ) IS aS  δ : a S سطح مقطع سیم پیچی(( mm2 : δ چگالی جریان هادی ( A ) mm 2 با جایگذاری رابطه ( ( 14 - 2 در رابطه ( ( 15 - 2 رابطه زیر بدست می آید : ( 16 - 2 ) Q a S  3Vm δ
مقاومت اسمی سیم پیچی ازرابطه زیربدست می آید :
( 17 - 2 ) T S L mts ρ R S a S که : : ρ مقاومت ویژه سیم ( ( Ω mm 2 m ١٨
: TS تعداد دور سیم پیچی
: a S سطح مقطع سیم پیچی ( mm2) : Lmts طول حلقه سیم پیچی ( m)
تلفات مسی سیم پیچی از رابطه ( ( 18 - 2 به دست می آید :
PLoss  3 RS I 2S( 18 -2 )
بــا جایگــذاری روابــط ( ( 17 - 2 و ( ( 14 - 2 در رابطــه ( ( 18 - 2 و پــس از ســاده ســازی رابطــه زیــر بدست می آید :
( 19 - 2 ) Q δLmts PLoss  ρ K همانطوری که از رابطه ( ( 19 - 2 مشاهده می شود تلفات مسی مستقل از سطح ولتاژ خط بوده و تـابعی از ظرفیت آن است.
.2-2-3-2 رابطه تلفات آهن با سطح ولتاژ
تلفات توان آهن ترانس از رابطه زیر به دست می آید :
PFe  Kh fB2m  Ke f 2 B 2mW Kg( 20 - 2 )

رابطه ( ( 20 - 2 تلفات توان درآهن ترانس را نشان می دهد که تابعی از چگالی شـار، فرکـانس و وزن آهن می باشد. از طرفی ولت بر دور هر فاز نیز رابطه ای با فرکانس , چگالی شـار و سـطح مقطـع هـسته داردکه با ثابت فرض کردن E t ولتاژ روی هردور فاز, رابطه زیر برای E t بصورت زیرمی باشد.[1]
( 21 - 2) Et  4.44 fBm A با جایگذاری E t با رابطه ( ( 12 - 2 برای سطح مقطع آهن رابطه زیر بدست می آید : ( 22 - 2 ) K Q A  4.44* f * Bm با بررسی رابطه ( ( 20 - 2 استنباط می شود که تلفات آهن تابعی از فرکانس شـبکه وچگـالی شـار آن است. با فرض فرکانس ثابت شبکه واینکه چگالی شار تابعی از ظرفیت ترانس است سطح مقطـع هـسته نیز تابعی ازظرفیت آن بوده و هیچ وابستگی به سـطح ولتـاژ آن نـدارد. بنـابراین تلفـات آهـن تـرانس بـا ظرفیت ثابت هیچ رابطه ای با سطح ولتاژکـاری آن نـدارد. بـا توجـه بـه مباحـث صـورت گرفتـه معلـوم می شودکه تلفات ترانس فقط تابعی از ظرفیت آن بوده وهیچ رابطه ای با سطح ولتاژ آن ندارد.
.3-3-2 مقایسه تلفات ترانس سه فاز با ترانس تکفاز با قدرت مساوی
با توجه به دو مؤلفه تلفات مسی و آهنی ترانس دراین بخـش نیـز هـر دو مـورد بـرای هـر دو تـرانس بـا ظرفیت مساوی مقایسه و نتیجه گیری خواهد شد.
١٩
.1-3-3-2 مقایسه تلفات مسی برای ترانس سه فاز و تکفاز با قدرت مساوی
تلفات مسی کل سیم پیچ ترانس سه فاز از رابطه زیر به دست می آید :
( 23 - 2 ) 2 2 n1 RS )I P ( 3(RP  ( PCu3ϕ  n2 که : IP : جریان فاز بر حسب ( ( A : RS مقاومت اهمی سیم پیچی ثانویه( ( Ω : RP مقاومت اهمی سیم پیچی اولیه ( ( Ω n1 : نسبت تبدیل ترانس n 2 جریان فاز اولیه ترانس از رابطه زیر بدست می آید ( اتصال ترانس ستاره - ستاره می باشد ) : ( 24 - 2 ) ( Q I P  ( 3Vm : Q قدرت ظاهری ترانس ( ( kVA : Vm ولتاژ خط ( ( kV IP : جریان فاز ترانس ( ( A سطح مقطع سیم پیچی اولیه از رابطه زیر بدست می آید : ( 25 – 2 ) I P aP  δ که : ( A mm 2 : δ چگالی جریان سیم پیچی ( : I P جریان فاز اولیه بر حسب ( ( A مقاومت سیم پیچی فاز از رابطه زیربدست می آید.[1] ρL T ( 26 - 2 ) Pmtp RP  aP بـا جایگــذاری روابــط ( ( 25 - 2 و ( ( 24 - 2 ورابطــه ( ( 11 - 2 در رابطــه( ( 26 - 2 و پــس از ســاده سازی رابطه زیر بدست خواهد آمد :
( 27 - 2 ) V m 3ϕ L mtp ρδ  R P Q 3 K 3ϕ I P : RP مقاومت اهمی سیم پیچی فاز اولیه ( ( Ω ρ : مقاومت ویژه هادی سیم پیچی ( ( Ω mm 2 A m 3ϕ : δ چگالی جریان ( ) mm 2
٢٠
: IP جریان اولیه فاز ( ( A
Q: قدرت سه فاز ( ( kVA
: Lmtp طول حلقه متوسط فاز اولیه ( m) : Vm ولتاژ خط ( kV )
: K3 φ ضریب ثابت ترانس سه فاز
از رابطه ( ( 27 - 2 برای سیم پیچی ثانویه رابطه زیر بدست می آید : ( 28 - 2 )

VLV 3ϕ Lmts ρδ RS Q 3K 3ϕ I S
با جایگذاری روابط ( ( 28 - 2 و ( ( 27 - 2 و ( ( 24 - 2 در رابطـه ( ( 23 - 2 و پـس از سـاده سـازی رابطه زیر بدست می آید :
( 29 - 2 ) ) Q Lmtp3φ L mts3φ ρδ3ϕ( PCu3ϕ K 3ϕ : PCu3 ϕ تلفات مسی ترانس ( ( kW
اگر محاسبات مشابه برای ترانس تکفاز نیز انجام شود تلفات کل مس برای ترانس تکفاز برابر است با :
( 30 - 2 ) ) Q 1φ Lmts 1φ Lmtp ρδ PCu 1ϕ  1ϕ ( K 1ϕ اگر نسبت رابطه( ( 29 - 2 به ( 30 - 2 )محاسبه شود با فرض قدرت یکـسان بـرای هردوتـرانس رابطـه زیر بدست می آید :
( 31 - 2 ) ( 3 ϕ L mts  3 ϕ L mtp )  3 ϕ δ  1 ϕ K  3 ϕ PCu 1 ϕ L mts  1 ϕ L mtp 1 ϕ δ 3 ϕ K 1 ϕ PCu با دقت در رابطه ( ( 31 - 2 با مساوی در نظر گرفتن چگالی جریان سیم پیچـی هـای سـه فـاز و تکفـاز رابطه ( ( 31 - 2 تابعی از نسبت ضریب ثابت ترانس تکفاز به ترانس سه فاز کـه بـستگی بـه سـتونی یـا زرهی بودن ترانس ها داشته و ایـن نـسبت بـرای تـرانس زرهـی کوچکترازیـک وبـرای تـرانس سـتونی بزرگتر یا مساوی یک می باشد. با توجه به اینکه اکثر ترانسفورماتورهای توزیع از نوع ستونی می باشـند بنابراین نسبت ضریب ثابت ترانس تکفاز به ترانس سه فازبزرگتر یا مساوی یک خواهـد بـود. در مـورد نسبت طول متوسط حلقه ها نیز بستگی به نوع سیم پیچی های آن دارد. اما در مجموع حاصلـضرب ایـن دو مقادیرنزدیک عدد 1 بوده و نشان دهنده تساوی تلفات مسی ترانس سه فاز و تکفاز است. با مراجعـه به جداول اطلاعات مربـوط بـه مشخـصات ترانـسهای تکفـاز و سـه فازسـاخت شـرکت ایـران ترانـسفو,
مشاهده می شودکه این تلفات برای هر دو ترانس برای اکثر ظرفیتها با سطح ولتـاژ برابـر، مـساوی بـوده وفقط برای برخی از ظرفیتها تلفات مسی ترانس سه فازبزرگتر از تلفات مسی ترانس تکفاز می باشد.
بنابراین می توان نتیجه گرفت که :
PLoss cu 3 φ ≥ PLoss cu 1φ( 32 - 2 )
٢١
رابطه ( ( 32 - 2 نشان می دهدکه تلفات مس ترانس سه فاز بزرگتر یا مساوی تلفات مس ترانس تکفاز
با ظرفیت مساوی با آن است.
.2-3-3-2 مقایسه تلفات آهن ترانس سه فاز با تلفات آهن ترانس تکفـاز بـا
قدرت مساوی
با مراجعه به رابطه ( ( 20 - 2 این فصل تلفات آهن در تـرانس بـا فرکـانس، چگـالی شـار و وزن هـسته متناسب است. اگر فرکانس برای هر دو ترانس یکسان در نظرگرفته شود و چگـالی شـارنیز متناسـب بـا ظرفیت ترانس انتخاب شود تنها متغیرها سطح مقطع هسته و طول آهـن تـرانس مـی باشـند. بـا توجـه بـه رابطه ( ( 22 - 2 اگر نسبت سطح مقطع هسته ترانس سه فاز به ترانس تکفاز نوشته شود :
( 33 -2 ) 3ϕ K  A 3 ϕ K 1ϕ A 1ϕ با دقت در رابطه ( ( 33 - 2 نسبت ضریب ثابت ترانس سه فاز به ترانس تکفاز بـا توجـه بـه نـوع تـرانس تعیین می شود. این نسبت برای ترانس ستونی, کوچکتر یا مساوی عدد 1 و برای ترانس زرهـی بزرگتـر ازعدد 1است. با توجه به اینکه اکثرترانسفورماتورهای توزیـع ازنـوع سـتونی مـی باشـند بنـابراین سـطح مقطع ترانس سه فاز بایدکوچکتر یا مساوی ترانس تکفاز باشـد. درحالیکـه ایـن نـسبت, بـسته بـه طـراح ترانس دارد و با توجه به بازه موجود برای انتخاب این ضـریب بـرای تـرانس تکفـاز, هـر دو ضـریب را می توان مساوی در نظر گرفته و بیان کرد که سطح مقطع هسته برای ترانس سه فـاز وتکفـاز بـا ظرفیـت مساوی معادل هم اند. با در نظرگرفتن حجم آهن, با توجه به طول آهن بزرگترترانس سـه فازنـسبت بـه تکفاز, حجم آهن در ترانس سه فاز بزرگتر بوده و تلفات آهن ترانس سه فاز بزرگتـر از تـرانس تکفـاز خواهد بود. بنابراین تلفات آهن ترانس سه فاز بزرگتر یا مساوی ترانس تکفاز است.
PLoss Fe 3 φ ≥ PLoss Fe 1φ( 34 - 2 )
با مراجعه به جدول مربوط به مشخصات ترانس سه فـاز و تکفـاز سـاخت شـرکت ایـران ترانـسفو بـرای سطوح ولتاژ مساوی, تلفات آهن برای ظرفیتهای 100 kVA و 10kVAبرای ترانس سـه فـاز بزرگتـر از ترانس تکفاز است. بنابراین تلفات ترانس تکفاز کوچکتر و یا مساوی ترانس سه فـاز هـم قـدرت بـا آن است. اما اختلاف تلفات ترانس سه فاز و تکفاز تقریباً کم بوده و می شـود تلفـات آن دو را یکـسان در نظر گرفت.
.4-3-2 مقایسه تلفات ترانس سه فاز با n ترانس با مجموع ظرفیت معادل آن
بهترین روش برای انجام این مقایسه, از روی جدول مربوط به تلفات ترانس است. با مراجعه بـه جـدول مشخصات ترانس سه فاز وتکفاز ساخت شرکت ایران ترانسفو مشاهده می شودکه تلفات ترانس سه فاز کمتر از تلفات n ترانس تکفاز با مجموع ظرفیت معادل با ظرفیت ترانس سه فازاست.
٢٢
.5-3-2 مقایسه تلفات خط ناشی از بکارگیری ترانس سه فاز و ترانس تکفاز
تلفات درکابل وخط عکس مجذورولتاژخط است. یعنی باافزایش ولتاژ خط به اندازه دوبرابر برای یک
قدرت وطول فیدر ثابت, تلفات آن 1 حالت قبلی خواهد شد. درانشعاب ترانس سه فاز از خط با فـرض
4
متعادل بودن بارهای انشعابی درفازهای ترانس, تلفات خطی با توجه به شکل( 1 - 2 )بدست میآید.

R
S
T
∆/Y

T
Load 3phas
شکل ( : ( 1 - 2 انشعاب ترانس سه فاز از خط
اگر مقاومت هر فازخط معادل و برابر با r باشد، جریان خط با توجه به بار سه فاز برابر با :
( 35 - 2 ) S3φ I L  3Vm که: : S3φ قدرت مصرفی بار سه فاز ( ( kVA : Vm اندازه ولتاژ خط ( ( kV : IL اندازه جریان خط ( ( A
رابطه تلفات برای خط سه فاز برابر است با : ( 36 - 2 )
با جایگذاری رابطه ( ( 35 - 2 در ( ( 36 - 2 رابطه زیر بدست میآید :

2
L

PLoss 3 φ  3 rI
( 37 - 2 ) 2 ( S 3 φ r ( PLoss 3 φ  V m در انشعاب ترانس تکفاز از خط بین فاز و نول تلفات خط با توجه به شکل ( ( 2 - 2 بدست می آید.
٢٣

R

S
T
N
∆/Y

T
Load 1phas
شکل ( : ( 2 - 2 انشعاب ترانس تکفاز از خط
اگر مقاومت سیم نول معادل باسیم فاز وبرابر r باشد. جریان خط با توجه به بارتکفاز, درسـیم فـاز برابـر خواهد بود با :
I L  S( 38 - 2 )
VP
رابطه ( ( 38 - 2 معادل با جریان خط در سیم فاز است که :
: S قدرت مصرفی بار ( ( kVA
: VP ولتاژ فازسمت اولیه ترانس ( ( kV
: IL جریان خط بر حسب ( ( A
جریان سیم نول معادل با مجموع جریان عبوری سایر فازها ازاین سیم است.
( 39 - 2 ) S * ( n ... * V P : Si قدرت مصرفی بار تکفاز ( ( kVA n : VPi ولتاژ فازاولیه ترانس ( ( kV
* S * S I n 2  1 ( * V * V P P 2 1 تلفات در خط شامل تلفات سیم فاز ونول است که بـا اسـتفاده ازروابـط ( ( 38 - 2 و ( ( 39 - 2 رابطـه زیر بدست میآید :
2 n S *K 2 S ( 40 - 2 ) ( K ∑1  PLoss1φ  r( VK* VP رابطه ( ( 40 - 2 تلفات در خط ناشی از انشعاب ترانس تکفاز را نشان می دهد.
: r مقاومت اهمی سیم فاز و نول ( ( Ω
: S قدرت ظاهری هر ترانس ( ( kVA
: VP ولتاژ فازسر ترانس بر حسب ( kV )
: Vk ولتاژ فاز سراولیه ترانس های منشعب ازخط ( kV )
٢۴
با بدست آوردن نسبت رابطه ( ( 37 - 2 به ( ( 40 - 2 رابطه زیر بدست می آید :
2 ( S r ( PLoss 3φ ( 41 - 2 ) Vm  2 * n 2 S PLoss 1φ ( S K ∑  r ( * VP VK K 1 با فرض اینکه VP ولتاژ فاز با فرض عدم تعادل خط باز با V m برابر خط معـادل باشـد. بـا سـاده سـازی رابطه ( ( 41 - 2 رابطه زیر بدست می آید : 3 2 * S k n 3S ∑ r ) 2 r ( PLoss 1φ * ( 42 - 2 ) k V k 1  Vm  2 S r 2 S r PLoss 3φ Vm Vm 2 * S n k k ∑1 PLoss 1φ ( 43 - 2 ) * k V 3 2 S PLoss 3φ Vm
با دقت در رابطه ( ( 43 - 2 مشاهده می شود که تلفات در خط بـا انـشعاب تـرانس تکفـاز, حـداقل سـه
برابرآن در استفاده از ترانس سه فاز است. در صورتیکه ترانس تکفاز بین دو فازخط قرارگیرد با توجـه
به رابطه ( ( 42 - 2 تلفات خط در این حالت برای استفاده از ترانس تکفاز معادل یـا بزرگتـر از تلفـات خط در حالت استفاده از ترانس سه فاز خواهد بود.
P Loss Line 1 φ ≥ PLoss Line 3 φ( 44 - 2 )
.6-3-2 سایر اجزاء تلفات
همانطوریکه دربخشهای قبلی بحث شد اجزائی که بیشترین تلفات رابه خوداختصاص می دهنـداز قبیـل ترانس وخط مورد بررسی قرارگرفتند. دراین بخش سایراجزاء تلفات نیزموردبررسی قرار می گیرند.
- 1 کلیدها :
این نوع تجهیزات جهت قطع و وصل و حفاظت در سیستم توزیع مورد استفاده قرارمی گیرنـد. باتوجـه به اینکه کنتاکت کلیدها ازموادی ساخته می شوندکه قابلیت هدایت بالایی داشته باشـند، بنـابراین افـت ولتاژ و تلفات ناچیزی داشته و می توان ازآنها صرفنظر کرد.
- 2 فیوز :
این المان جهت حفاظت دربرابراتصال کوتاه مورداسـتفاده قرارمـی گیردوباتوجـه بـه تعدادانـدک آنهـا درسیستم توزیع می توان ازتلفات آنهاصرفنظرکرد. تلفات این وسیله برای قدرتهای بـسیاربالازیر100W
می باشد.[3]
٢۵
- 3 ترانسفورماتورهای اندازه گیری :
این تجهیزات در داخل پستهای اصلی و زمینی جهت اندازه گیری بکـار مـی رونـد. بـا توجـه بـه تعـداد اندک آن و همچنین ظرفیت نامی آنهـا کـه در حـدود 60VA اسـت، مـی تـوان از تلفـات آن کـه زیـر
100W می باشد صرفنظر نمود.[3]
- 4 مقره ها و برقگیر :
این تجهیزات جهت نگه داشتن هادیهای خطوط و ایزولاسیون آنهـا از یکـدیگر و یـا حفاظـت خـط در برابر صاعقه به کار می روند. با توجه بـه اینکـه تلفـات در ایـن نـوع تجهیـزات از نـوع خزشـی و نـشتی می باشد، می توان از تلفات مقره و برقگیرها صرفنظر نمود.
- 5 کات اوت :
این وسیله جهت قطع و وصل اولیه ترانس در پستهای هـوایی مـورد اسـتفاده قرارمـی گیـرد. باتوجـه بـه خاصیت هدایت خوب کنتاکتهای آن می توان ازتلفات این وسیله نیزصرفنظر نمود.
.4-2 اجزاء موثر درافت ولتاژ و رابطه آنها با ولتاژ کاری :
.1-4-2 ترانس و رابطه افت ولتاژ آن با ولتاژ کاری
در شبکه های ولتاژ میانی که در فصول آینده مورد بررسی قرار می گیرند، نقش این وسیله درافت ولتاژ قابل توجه است و بخش عمـده ای از افـت ولتـاژ رابـه خوداختـصاص مـی دهـد. درشـبکه بااسـتفاده از ولتاژمیانی, دوترانس، یکی جهـت تبـدیل سـطح ولتـاژ فـشارمتوسط بـه فـشارمیانی و دیگـری درسـمت مشترکین جهت تبدیل ولتاژ میانی به فشار ضعیف بکارمی روند. افت ولتاژ شامل دو مؤلفه است :
افت ولتاژ روی مقاومت سیم پیچی
افت ولتاژ روی راکتانس سیم پیچی
با توجه به اینکه هر کدام از این دو مؤلفه در سـیم پیچـی اولیـه و ثانویـه آن وجـود دارد. بنـابراین بـرای هرسیم پیچی بایدروابط افت ولتاژناشی ازهردومولفه محاسبه شود.
- 1 افت ولتاژ روی مقاومت سیم پیچی :
VR افت ولتاژکل روی مقاومت سیم پیچیهای اولیه و ثانویه ترانس می باشد :
VR  VR p  VRs( 45 - 2 )
: VR P افت ولتاژ روی مقاومت سیم پیچی اولیه ( V )
: VR S افت و لتاژ روی مقاومت سیم پیچی ثانویه ( V )
اگر مقاومت اولیه rP و مقاومت ثانویه آن rS باشد و مقاومت ثانویه با نسبت تبدیل ترانس به اولیه منتقل
شود رابطه ( ( 46 - 2 را می توان نوشت.
٢۶
( 46 - 2 )
که :
: r P مقاومت اولیه ترانس ( ( Ω
: rS مقاومت ثانویه ترانس ( ( Ω
: RP مقاومت کل از دید اولیه ترانس ( ( Ω
: T P نسبت تبدیل ترانس
TS
افت ولتاژ روی مقاومت ترانس برابر با رابطه زیر است : ( 47 - 2 )
مقادیر rP و rS سیم پیچها برابرند با :
( 48 - 2 )
( 49 - 2 )
که :
: δ چگالی جریان هادی سیم پیچی ( A )
2mm

2 p T * rs rp R P Ts VR  RP IP
T P L mtp ρδ  rP I P ρδ T S L mts  rS I S : ρ مقاومت ویژه هادی سیم پیچی ( ( Ωmm2
m
: I P جریان فاز ( A )
: TP تعداد دور اولیه ترانس
: Lmtp طول حلقه متوسط سیم پیچی ( ( m
با جایگذاری روابط ( 48 - 2 )، ( ( 49 - 2 و ( ( 46 - 2 در ( ( 47 - 2 رابطه زیر بدست می آید :
( 50 - 2 ) ( ρδ T P L mtp 2 P T L S ρδ T I P   mtS  V R I p I S T S باساده سازی رابطه ( 50 - 2 ) و جایگذاری مقدار IS با IP و با در نظر گرفتن ضریب تبدیل ( TP ) : T ( 51 - 2 ) Lmts T P L mtp S ρδ V R که مقدار TP یا تعداد دور برابر با رابطه زیر می باشد : V ( 52 - 2 ) p T P  Q K با جایگذاری رابطه ( 52 - 2 ) در ( ( 51 - 2 رابطه زیر بدست می آید : ( 53 - 2 ) ( ( Lmtp ρδ  L mts V R  V P  Q k
٢٧
با دقت در رابطه ( 53 - 2 )استنباط می شود که افت ولتاژ روی مقاومت اهمی ترانس تـابعی از عکـس ظرفیت ترانس است. یعنی با افزایش ظرفیت, افت ولتاژ اهمی کاهش می یابد و تابعی از سطح ولتاژ نیـز می باشد. به این دلیل که با افزایش سطح ولتاژ برای یک قدرت ثابت تعداد دور سـیم پیچـی افـزایش و سطح مقطع آن به خاطر کاهش جریان کاهش می یابد، بنابراین مقاومت افزایش خواهد یافت. افـزایش مقاومت باعث افت ولتاژ بیشتر می شود. تغییرات افت ولتاژ بستگی به پارامترهای اجرایی از جمله طـول متوسط حلقه سیم پیچیهای اولیه و ثانویه نیز دارد.
-2 افت ولتاژ روی راکتانس سیم پیچی :
افت ولتاژ در راکتانس نیز از دو مؤلفه تشکیل شده که عبارتند از :
افت ولتاژ روی راکتانس سیم پیچی اولیه VX P
افت ولتاژ روی راکتانس سیم پیچی ثانویه VXS
VX افت ولتاژ روی راکتانس کل ترانس می باشد :
VX  V x p  Vx s( 54 - 2 )
راکتانس اولیه و ثانویه ترانس از دو رابطه زیر به دست می آید: [1]
p b 55 - 2 ) ) 3 s b 56 - 2 ) ) 3
a L mt  * 2 L c a mt L  2 * L c
* 2 2πfμ  X P 0 T p * 2 2 πfμ  X s 0 T s راکتانس ترانس از دید اولیه آن معادل است با :
p b b L 2 T s a  * * T 2 2πfμ x x X ( 57 - 2 ) mt P 3 L T 0 p s p P c s افت ولتاژ نسبی روی راکتانس کل ترانس برابر با : ( 58 - 2 ) VX  IP X P از طرفی تعداد دور TP سیم پیچی اولیه ترانس برابر است با : VP ( 59 - 2 ) TP  Q K با جایگذاری روابط ( ( 57 - 2 و ( ( 59 - 2 در ( ( 58 - 2 رابطه زیر به دست می آید : b s  b p mt L 2 V p ( 60 - 2 ) a  * * 2πfμ 0 p I V x  3 L Q k c
٢٨
با جایگذاری جریان فاز در رابطه ( ( 60 - 2 رابطه زیر به دست می آید :
bs  b p mt L 2 V p Q ( 61 - 2 ) a  * * 2πfμ  V 3 3V c L 0 k Q p x با ساده سازی رابطه ( ( 61 - 2 رابطه نهایی زیر به دست می آید :
bs  bp mt L 2 ( 62 - 2 ) πfμ0 * Vx  2 *V p 3 a  * Lc 3k با دقت در رابطه ( ( 62 - 2 استنباط می شود که افت ولتاژ روی راکتانس سیم پیچـی تـرانس وابـسته بـه سطح ولتاژ و پارامترهای طراحی ترانس بوده و مستقل از ظرفیت ترانس می باشد.
.2-4-2 خط و رابطه افت ولتاژآن با سطح ولتاژ شبکه
در خطوط سه فاز با بارهای متعادل افت ولتاژ شامل دو مؤلفه است :
افت ولتاژ روی مقاومت اهمی خط
افت ولتاژ روی راکتانس خط

dad92

روشهای زیادی برای مطالعه گرمای تشکیل و یا مطالعه هندسه مولکولی آنها انتخاب شده است، ولی در بین آنها روشهای آغازین و نیمهتجربی بیشتر رایج است. روش آغازین، تنها برای مولکولهای با اندازه کوچک یا متوسط به کار میرود و به کار بردن آن برای مولکولهای بزرگ نیاز به محاسبه زیاد دارد. بنابراین میتوان از روشهای نیمهتجربی برای محاسبه گرمای تشکیل آنها استفاده نمود که به طور اختصاصی، برای بهدستآوردن گرمای تشکیل طراحی شدهاند.
کارها و فعالیتهای زیادی در این زمینه انجام شده است که به طور خلاصه برخی کارهای انجام شده توسط افراد مختلف را بیان مینماییم. در سال 1988، استوارت و همکارانش روش جدیدی برای بهدستآوردن پارامترهای اپتیمم شده با کمک روشهای نیمهتجربی و آغازین ارائه داد.
مقایسه این دو روش نشان داد که گرمای تشکیل به دست آمده با روشهای نیمهتجربی PM3 و AM1 قابل مقایسه با دادههای به دست آمده با روش آغازین با مجموعه پایه بزرگ است]1[. در سال1993، لوئیس روش PM3 وAM1 را برای بررسی گرماهای تشکیل ترکیبات نیترو دارای گروه C-NO2 به کار گرفت. آنها به کمک این دو روش نیمه تجربی گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات را به دست آوردند . مقادیر به دست آمده قابل مقایسه با دادههای تجربی بوده و آنها توانستند برای این دو روش، روابطی بین مقادیر تجربی و دادههای به دست آمده برقرار کنند. روش PM3عملکرد بهتری نسبت به روش AM1 داشت]2[.
(1-1) ∆Hfexp=1.074∆HfAM1-9n-2.82که n تعداد C-NO2 میباشد.
(1-2) ∆Hf(exp)=0.9997∆HfPM3+3.5n-2.80بررسی دادهها و رسم نمودارها نشان داد که دادههای PM3 با ضریب رگرسیون 0.967 توافق بهتری با دادههای تجربی دارد. در سال1996،پانکراتو و همکارانش با روشهای نیمهتجربی PM3 ، AM1 وMNDO مقادیر استاندارد آنتروپی، آنتالپی و ممان دوقطبی را برای تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک به کمک نرمافزار Mopac به دست آوردند]3[. در سال 1999، رایس و همکارانش ابزار محاسباتی ارائه دادند که محاسبات مکانیک کوانتومی مواد فعال را به گرمای تشکیل در فازهای گاز، مایع و جامد تبدیل میکند. در این روش از گرماهای تشکیل اتمهای مجزا برای پیشبینی گرماهای تشکیل فاز گازی استفاده شد. دادههای مکانیک کوانتومی با روش B3LYP و با مجموعه پایه 6-31G* بهدست آورده شد و با کمک رابطه زیردادههای به دست آمده از محاسبات مکانیک کوانتوم به گرمای تشکیل فاز گازی تبدیل شد ]4[.
(1-3) ∆Hi=Ei-njϵjدر سال 2000، چن و همکارانش تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک شامل نیتروبنزن، نیتروآنیلین، نیتروتولوئن و نیتروفنل را برای محاسبه هندسه و گرمای تشکیل مورد بررسی قرار دادند و سپس ارتباط بین مقادیر محاسبه شده با کمک روشهای PM3 وAM1 با دادههای تجربی را به دست آوردند. در معادلات به دست آمده علاوه بر تعداد گروههای C-NO2 ، برهمکنش بین گروههای متیل، آمینو یا هیدروکسیل با حلقه فنیل نیز در نظرگرفته میشود]5[.
(1-4) ∆Hfexp=6.728+0.781AM1∆Hf-7.682n-3.852ben-12.629tol-5.288phe(1-5) ∆Hfexp=0.122+0.844PM3∆Hf+3.917n-2.241ben-2.901tol-5.163phe در سال 2002، دیدر ماتیو و همکارانش آنتالپی تشکیل فاز جامد مواد پرانرژی را به کمک آنتالپی تشکیل فاز گازی و آنتالپی تصعید به دست آورد. این دادهها با روش DFT به دست آمد و میزان rms از مقادیر مشاهده شده 0.21 است]6[. در سال 2003، چن و همکارانش واکنش 18 ترکیب نیتروآروماتیک را به منظور مطالعه گرمای تشکیل آنها بررسی کردند. محاسبات با کمک تئوری تابع دانسیته با مجموعه پایههای متفاوت انجام شد ونتایج به دادههای تجربی بسیار نزدیک بود. آنها از واکنشهای ایزودسمیک برای به دست آوردن گرمای تشکیل ترکیبات استفاده کردند که در آن تعداد جفتهای الکترونی و نوع پیوندهای شیمیایی در واکنش حفظ میشوند و بنابراین خطاهای ذاتی در تقریب همبستگی الکترونی در حل معادلات مکانیک کوانتوم از بین میرود. دادهها نشان داد که روش B3LYP/6-31G* گرمای تشکیل را زیادتر برآورد میکند]7[.
در سال 2004، پولایتزر گرمای تشکیل فاز گازی را در سطح B3PW91/6-31G** به دستآوردند و سپس این دادهها را با ترکیب Hsub∆ به گرمای تشکیل فاز جامد تبدیل نمودند . به این صورت که بعد از به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی از روابط زیر برای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز متراکم استفاده نمودند]8[.
(1-6) ∆Hf(liquid)=∆Hf(gas)-∆Hvap(1-7) ∆Hf(solid)=∆Hf(gas)-∆subدر سال 2006، دکتر کشاورز پروژه - ریسرچای در رابطه با گرمای تشکیل فاز متراکم مواد پرانرژی با فرمول CaHbNcOd ارائه نمودند و مطالعات نشان داد که گرمای تشکیل فاز متراکم برای این ترکیبات به وجود برخی گروه های خاص یا پارامترهای ساختاری و نیز تعداد حلقه آرومات تحت شرایط خاص بستگی دارد. دادههای به دست آمده با این روش دارای rms 6/10 کیلوکالری بر مول میباشد ]9.[
(1-8) ∆HfCKcalmol=7.829a-8.117b+16.52c-27.80d+29.828nNO2-15.56nAr-NH-22.38nOH-48.34nCOOH+3.24nAr-1+29.02n-N=N-+53.34ncyclo-N_O_N_در سال 2006، ویفان گرمای تشکیل را برای تعدادی از ترکیبات با کمک روش DFT و با مجموعه پایه 6-311G** و نیز روش نیمهتجربی به دست آورد. در این پروژه - ریسرچتآثیر گروههای –NO2 و -ONO2 نیز بر گرمای تشکیل بررسی شده است]10[. در سال2006، یوشیاکی و همکارانش گرمای تشکیل را برای ترکیبات نیترو با روشهای PM3 وMM2 محاسبه کردند. دادهها با کمک نرمافزار MOPAC به دست آورده شده است و مقادیربه دست آمده نشان داد که روشهای MM2 و PM3 نسبت به AM1 صحت بیشتری دارند]11[. در سال 2006، اسمونت و همکارانش خواص ترموشیمیایی چندین ترکیب پرانرژی ر ا ارائه کردند.آنتالپی استاندارد تشکیل درK298به کمک تئوری تابع دانسیته محاسبه شد]12.[ در سال 2009 نیز دکتر کشاورز پروژه - ریسرچای در رابطه با پیشبینی گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک با فرمول CaHbNcOd ارائه نمودند که در آن نیز عواملی مثل موقعیت عناصر،تعداد حلقه و... بر روی گرمای تشکیل فاز متراکم اثرگذار میباشند.رابطه زیر این ارتباط را نشان میدهد]13[.
(1-9) ∆Hfc=Z1a+Z2b+Z3c+Z4d+Z5nAr'-1+Z6((nNO2nDFGSP)*E)+Z7((nIFGSPnNO2)*F)MW در سال 2006، لینگکیو و همکارانش روش مناسبی برای پیشبینی دانسیته کریستالی مواد پرانرژی براساس مکانیک کوانتومی ارائه دادند. در این پروژه - ریسرچاز روش DFT با 4 مجموعه پایه 6-31G** ،6-311G* ،6-31+G** و6-311++G** و نیز روشهای متنوع نیمهتجربی برای پیشبینی حجم و دانسیته این مواد به کارگرفتند]14[.
همانطور که گفته شد به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی و نیز فاز متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک بسیار اهمیت دارد. در این پایان نامه تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک مورد بررسی قرارگرفته است. هدف ما به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی از 2 روش B3LYP با مجموعه پایه G*31-6 و روش نیمهتجربی PM3 و سپس ارتباط بین گرمای تشکیل فاز گازی و متراکم است.
جدول 1-1: شکل های 1 الی 72 مربوط به مولکول های مورد بررسی

3 2 1

6 5 4

9 8 7

12 11 10

15 14 13

18 17 16

21 20 19

24 23 22

27 26 25

30 29 28

33 32 31

36 35 34

39 38 37

42 41 40

45 44 43

48 47 46

51 50 49

54 53 52

57 56 55

60 59 58

63 62 61

66 65 64

69 68 67

72 71 70

1) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیتروبیفنیل(HNB)
2) بنزو ] 1و2-c : 3و4-c' :5و6-c" [ تریس] 1و2و5[
3) 1-متوکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
4) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیتروزتیبلن(HNS)
5) 1و3و5-تریآمینو2و4و6-ترینیترو بنزن
6) 1و2-دینیتروبنزن
7) 1و3-دینیتروبنزن
8) 1و4-دینیتروبنزن
9) 1-هیدروکسی2و4-دینیتروبنزن
10) 1-هیدروکسی2و6-دینیتروبنزن
11) 1-متیل2و4-دینیتروبنزن
12) 1-متیل2و6-دینیتروبنزن
13) 1و3و5-تریمتیل2و4و6_ترینیتروبنزن
14) 1و3و5-ترینیتروبنزن
15) 1-هیدروکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
16) 1-آمینو2و4و6-ترینیتروبتزن
17) 1-متیل2و4و6-ترینیتروبنزن
18) 1-متیل4-نیتروبنزن
19)1-هیدروکسی2-نیتروبنزن
20) 1-هیدروکسی 3-نیتروبنزن
21) 1-هیدروکسی 4-نیتروبنزن
22) 1-آمینو3-نیتروبنزن
23) 1-آمینو2-نیتروبنزن
24)1-متیل2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
25) 1-نیترونفتالن
26) 1و5-دیهیدروکسی2و4-دینیتروبنزن
27) 1و3-دیهیدروکسی2و4_دینیتروبنزن
28) 2و4و6-ترینیتروبنزوئیکاسید
29) 1و4و5و8-تترانیترونفتالن
30) 1و3-دیآمینو2و4و6-ترینیتروبنزن
31) 2و '2و4و '4 و6-پنتانیتروبنزوفنون
32) 3و5-دینیتروبنزوئیکاسید
33) 2-نیتروبنزوئیکاسید
34) 3-نیتروبنزوئیکاسید
35) 4-نیتروبنزوئیکاسید
36) 2-(2و4-دینیتروپنوکسی)-1-نیترات اتونول
37) 2و4و6-ترینیتروفنیل-هیدرازین
38) 1-(2و4و6-ترینیتروفنیل)-5و7-دینیتروبنزوتریازول
39) 5و7-دینیترو-2و1و3 بنزوکسو-دیآزول-4-آمین-3-اکساید
40) 3-پیکریلآمین-1و2و4-تریازول
41) آمونیومپیکرات
42) 6-دیآزو-2و4-دینیتروسیکلوهگزا-2و4-دیان-1-اون
43) 3-نیترو-N-(3-نیتروفنیل)بنزنآمین
44) 1و5-دینیترونفتالن
45) 1و8-دینیترونفتالن
46) (2و4-دینیتروفنیل)هیدرازین
47) 1-اتوکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
48) 1-آمینو2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
49) 1-آمینو2و3و4و6-تترانیتروبنزن
50) 1و3و6و8-تترانیتروکربازول
51) 1و3و6و8-تترانیتروبنزن
52) 1-متیل3-هیدروکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
53) 2-(2و4و6-ترینیتروفنوکسی)_اتانولنیترات
54) 2و4و6-ترینیتروپیریدین
55) 2و4و6-ترینیتروپیریدین1-اکساید
56) 1و3-دیمتیل2و4و6-ترینیتروبنزن
57) 1-اتیل4-نیتروبنزن
58) 1-اتیل2 -نیتروبنزن
59) 2و4-دینیترو-N-فنیل-بنزنآمین
60) 1-آمینو2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
61) متیل(4-نیتروفنیل)کربامات
62) (E)-4-نیترواستیلبن
63) 1-آمینو2-متوکسی5-نیتروبنزن
64) 1و'1-(1و2-اتندیل)بیس]4-نیترو-(z)[ بنزن
65) 1-آمینو4-نیتروبنزن
66) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزا نیترو]1و'1-بیفنیل[ -3و'3-دیآمین
67) 2و4و6-تریپیکریلتریآزین
68) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیترودیفنیلآمین
69)
70) 2و6-بیس(پیکریلآزو)-3و5دینیتروپیریدین
71)
72) 2و'2و"2و4و'4و"4و6و'6و"6-نانونیترو-m ترفنیل
فصل دوم
بررسی روشهای محاسباتی مکانیک کوانتومی
مکانیک کوانتوم
مکانیک کلاسیک قوانین حرکت اجسام ماکروسکپی را ایجاد کرد ولی این مکانیک از توجیه صحیح رفتار ذرات بسیار کوچک مثل مولکولها، اتمها و هسته اتمها ناتوان است و مکانیکی که سیستمهای میکروسکپی از آن پیروی میکنند مکانیک کوانتومی نامیده میشود، زیرا یکی از جنبههای شاخص این مکانیک کوانتش انرژی است.
درواقع این روش مبتنی بر اصول ریاضی و تئوری است و با پیشرفت رایانهها محاسبات کوانتومی برای سیستمهای دارای صدها اتم انجام شده است. ویژگیهایی مثل انرژی، ساختار، واکنشپذیری و بسیاری خواص دیگر مولکولها با کمک این محاسبات پیشبینی شده است. ولی پیشبینی هر یک از این روشها، نیاز به استفاده از روش مناسب دارد.
بهطورکلی روشها به 2 دسته تقسیم میشوند:
1-روش مکانیک مولکولی (MMM) 2-روش ساختار الکترونی (ESM)
روش مکانیک مولکولی
این روش (روش میدان تجربی) یک روش تجربی بوده که قادر است مولکولهای بسیار بزرگ آلی و آلیفلزی را مورد بررسی قرار داده و از قوانین فیزیک کلاسیک برای پیشبینی ساختارها استفاده کند. در واقع در این روش اپراتور هامیلتونی یا تابع موج بهکار نمیرود و در عوض مولکولها به صورت دستهای از اتمها که با یکدیگر پیوند دارند، دیده میشوند و انرژی الکترونی به صورت تابعی از مختصات فضایی هسته در نظرگرفته میشود و به صورت مجموعهای از انواع انرژیها نشان داده میشود.
روش ساختار الکترونی
واقعیتی که الکترونها و ذرات میکروسکپی علاوه بر رفتار ذره مانند، رفتار موج مانند نیز از خود نشان میدهند مؤید آن است که الکترونها از مکانیک کلاسیک پیروی نمیکنند.
قوانینکوانتوم به وسیله هایزنبرگ ، بورن و جوردن در سال 1925 و به وسیله شرودینگر در سال 1926 بیان شد.
بنابراین اساس محاسبه در روش ساختار الکترونی استفاده از قوانین مکانیک کوانتوم به جای قوانین مکانیک کلاسیک میباشد. حل دقیق معادله شرودینگر امکانپذیر نیست، بنابراین براساس نحوه محاسبه انتگرالها، محاسبات مکانیک کوانتومی به 2 دسته کلی تقسیم میشود:
1-روشهای آغازین 2-روشهای نیمهتجربی روشهای نیمه تجربی
روشهای شیمی کوانتومی نیمهتجربی بر پایه فرمولاسیون هارتری-فاک بنا شده است ولی با کمک تقریبهایی، پارامترهایی را بر اساس دادههای تجربی به دست میدهد. استفاده از دادهها و پارامترهای تجربی باعث به کارگیری بعضی ضرایب تصحیح الکترونی در روشها میشود.
در این روشها در ساختار اصلی محاسبات هارتری-فاک، بعضی اطلاعات مثل انتگرالهای 2-الکترونی بر اساس دادههای تجربی مثل انرژی یونیزاسیون اتمها یا ممان دوقطبی مولکولها تقریب زده یا به طور کامل حذف میشود. مدلهای پیشرفته نیمهتجربی بر اساس چشمپوشی از همپوشانی دیفرانسیل دواتمی(NDDO) بنا شده است که ماتریس همپوشانی s با ماتریس واحدی جایگزین شده و این جایگزینی باعث میشود که معادله سکولار H-ES=0 هارتری-فاک به یک معادله ساده H-E=0 تبدیل شود. مدلهای NDDO نیمهتجربی شامل MNDO ، AM1 و PM3 میباشند.
روش MNDO
توسط دوار و تیل در سال 1977 ارائه شد، قدیمیترین مدل ارائه شده بر مبنای NDDO میباشد که در این روش انتگرالهای دو الکترون-تک مرکزی بر اساس دادههای اسپکتروسکپی برای اتمهای مجزا پارامتری میشود و سایر انتگرالهای دوالکترونی را با کمک نظریه برهمکنشهای چندقطبی-چندقطبی از الکتروستاتیک کلاسیک ارزیابی میکند.این مدل دارای نقصهایی میباشد، از جمله عدم توانایی در توصیف پیوند هیدروژنی ناشی از دافعه بین مولکولی قوی و پیشبینی گرمای تشکیل با قابلیت اطمینان کم.
روش AM1
این روش نیز توسط دوار و همکارانش مطرح شد که با نظریه و روشی مشابه MNDO در تقریب انتگرالهای دوالکترونی عمل میکند با این تفاوت که از یک عبارت اصلاح شده برای دافعه هسته-هسته نیز استفاده میکند. این اصلاح باعث میشود که ناگزیر به پارامتری کردن مجدد شویم که این عمل با اهمیت ویژهای بر اساس ممان دوقطبی، پتانسیلهای یونیزاسیون و هندسه مولکولها انجام میشود. این روش قادر به توصیف پیوند هیدروژنی میباشد ولی دارای نواقصی نیز هست. از جمله بیش از اندازه برآورد کردن حالت بازی و نیز هندسه با کمترین انرژی برای حالت دیمر آب با استفاده از این روش نادرست پیشبینی شده است ولی برخی خواص مثل تعیین گرمای تشکیل را به خوبی بهبود میبخشد.
روش PM3
این روش توسط که استوارت بنا شده است، از هامیلتونی شبیه هامیلتونی روشAM1 استفاده میکند اما تفاوتهایی نیز با روش AM1دارد. اولین تفاوت این است که روش PM3 از 2 تابع گوسین به جای تعداد تابع متغیری که در روش AM1 برای تابع دافعه هسته استفاده میکند و دومین تفاوت در مقادیر عددی پارامترها است. تفاوت دیگر در روش استفاده شده در طول اپتیمم کردن است، در حالیکه AM1 بعضی مقادیر را از اندازهگیریهای اسپکتروسکپی میگیرد، PM3 آنها را به عنوان مقادیر قابل اپتیمم کردن مورد بحث قرار میدهد.
پارامتری شدن متفاوت و اندکی تفاوت در نحوه عمل آن نسبت به دافعه هسته اجازه میدهد که این روش قادر به توصیف پیوند هیدروژنی باشد. صحت پیشبینیهای ترمودینامیکی این روش کمی بهتر از روش AM1 است.
روش های آغازین
در روش آغازین، یک هامیلتونی واقعی مولکولی برای محاسبات بهکار میرود و از دادههای تجربی در محاسبات استفاده نمی شود.
مهمترین روشهای آغازین عبارتند از:
الف) روش پیوند ظرفیتی ابتدایی (VB) ب) روش اوربیتال مولکولی (MO) تفاوت روشهای نیمه تجربی و آغازین
روشهای نیمهتجربی و آغازین در مدت زمان محاسبه و دقت نتایج متفاوتند. مزیت روشهای نیمهتجربی این است که مدت زمان کمتری برای محاسبات نیاز دارند و نتایج کیفی قابل قبولی برای سیستمهای مولکولی و ساختارها فراهم میکند ضمن اینکه این روشها قادر به انجام محاسبات بر روی مولکولهای بزرگ می باشند که روشهای آغازین از انجام محاسبات مربوط به آنها عاجزند. روشهای آغازین قادرند پیشبینی کمی دقیقی را برای محدوده وسیعی از سیستمها انجام دهند و به طبقه خاصی از سیستمها محدود نمیشود. در روشهای آغازین به وسیله محاسبات تغییری میتوان انرژی کل مولکول را بهدست آورد.
(2-1) E=ψ*H ψdτψ*ψdτکه در آن Ψ معادله موج کامل است.
برای مولکولهای لایه بسته n الکترونی که در آن همه n/2 اوربیتال مولکولی با 2 الکترون با اسپین مخالف پر میشوند تابع موج برای همه اتمها یک دترمینان اسلیتری است:
(2-2) ψ11ψ12ψ23ψ24…ψn/2n-1ψn/2n|| 1n! = ψiکه در آن هر اوربیتال مولکولی Ψ1 ترکیبی خطی از اوربیتالهای اتمی φk میباشند.
(2-3) ψ1=kaik ϕk ضرایب aik برای اوربیتالهای اتمی در iامین اوربیتال اتمی Ψi عبارت از ضرایب LCAO است.
در نهایت، انرژی هر اوربیتال اتمی به صورت انرژی εk که ترکیب اوربیتالهای است φk بیان میشود
(2-4) εk=φ*Hφ dτبنابراین محاسبات روش آغازین شامل ارزیابی همه اوربیتالهای اتمی منحصربه فرد است. بدین صورت که با تعیین انرژی تمامی اوربیتالهای مولکولی، در نهایت انرژی کل مولکول را ارائه میکند.
الف) روش پیوند ظرفیتی
این روش مولکولها را متشکل از مغزهای اتمی (هستهها به اضافه الکترونهای پوسته داخلی و الکترونهای پیوند ظرفیتی) فرض کرده است و از دترمینانهای چندتایی استفاده میکند که مولکولهای چند اتمی موجب پیچیدگی محاسبات میگردد.
ب)روش اوربیتال مولکولی
این روش،در سال 1927 توسط هوند پایهگذاری شد و در آن از اوربیتالهای غیرمستقر استفاده شده بود. برای تعیین توابع موج الکترونی دقیق مولکولهای چند اتمی به طور عمده از نظریه اوربیتال مولکولی استفاده میشود. روشهایی برای تبدیل اوربیتالهای مولکولی نامستقر به شکل مستقر ارائه گردید که از جمله آنها روش میدان خودسازگار و روش برهمکنش آرایشی میباشد.
روش میدان خودسازگار هارتری- فاک
در این روش اپراتور هامیلتونی شامل انرژی جنبشی هستهها و پتانسیل دافعه هستهها میباشد. شکل کلی معادلات دیفرانسیلی برای پیدا کردن اوربیتالهای هارتری-فاک لایهبسته همانند معادله زیر است:
(2-5) F1φi1=ϵi φi1 i=1,2,3,…F عملگر هارتری- فاک مربوط به اولین الکترون است و ویژه مقادیر i ϵ انرزی اسپین-اوربیتال است و توابع تک الکترونی φiویژه توابع عملگر هارتری-فاک میباشد.
عملگر F بر حسب واحد اتمی عبارت است از:
(2-6) F1=-12 ∆12-αzαr1 α+j=1n/22Jj1-kj(1)که در این رابطه jj عملگر کولنی و kj عملگرتبادلی به صورت زیر تعریف میشوند:
(2-7) Jj 1φi1=φi1|φj2|2 1γ12dν2(2-8) kj1φi1=φj(1)φj *2φi(2)r12dν2در این معادله اولین عبارت از سمت چپ عملگر انرژی جنبشی تک الکترونی میباشد. دومین عبارت شامل عملگرهای انرژی پتانسیل برهمکنش بین الکترون و هسته است. معادلات هارتری-فاک به روش تکرار حل میشوند و معادله کل هارتری –فاک به صورت زیر به دست میآید:
(2-9) EHF =2i=1n/2i- i=1n/2j=1n/2(2Jij-kij)+VNNتئوری تابع دانسیته
در سال 1965، هوهنبرگ و کوهن نشان دادند که انرژی کل الکترونی را میتوان بر اساس چگالی احتمال الکترون بیان کرد. یعنی انرژی به صورت ερ نوشته شود. در عین حال که چگالی نیز تابعی از مختصات فضایی باشد. این روش تئوری تابع دانسیته نام دارد. در این روش انرژی الکترونی براساس معادله کوهن- شام به صورت زیر نوشته میشود:
(2-10) ε=εT +εV+εJ+εXC εTعبارت مربوط به انرژی سینتیکی است که با حرکت الکترونها بزرگ میشود.εV عبارت انرژی پتانسیل است که برهمکنشهای هسته-الکترون و هسته-هسته را در برمیگیرد. εJعبارت انرژی دافعه الکترون-الکترون است و در نهایت εXC عبارت مربوط به انرژی همبستگی و تبادل الکترونها میباشد. همه این عبارات به جز دافعه هسته-هسته توابعی از دانسیته الکترون میباشند. به طوری که انرژی الکترونی حالت پایه دقیق یک سیستم n-الکترونی را میتوان به صورت زیر نوشت:
(2-11) ερ=-ℏ22mei=1nψi*r1∇12ψi r1dr1-I=1Nz1e24πε0rI1ρr1dr1+12ρr1ρ(r2)e24πε0r12dr1dr2+EXCρدر حالیکه چگالی بار حالت دقیق پایه ρ(r) در یک موقعیت r عبارت است از:
(2-12) ρr=i=1n|ψir|2که جمعψ i بر روی تمام اوربیتالهای ksاشغال شده میباشد. با توجه به روابط بالا اگر اوربیتالهای ks به دست آورده شود، انرژی الکترونی حالت پایه مولکول قابل محاسبه خواهد بود. معادلات ks برای اوربیتالهای تک الکترونی به صورت زیر میباشد:
(2-13) Hiksψiks=εiksψksکه در آن هامیلتونی Hiks شامل مجموع چهار عبارت تک الکترونی میباشد:
(2-14) H=-ℏ22me∇12-i=1Nz1e24πε0ri1+ρ(r2)e24πε0r12dr2+VXC(r1)جمله اول، عملگر انرژی جنبشی تکالکترونی، جمله دوم، انرژی پتانسیل جاذبه بین الکترون i و هستهها و جمله سوم انرژی پتانسیل دافعه بین الکترون i و یک بار فرضی از ابر چگالی الکترونی و VXC پتانسیل همبستگی -تبادل است که به صورت زیر تعریف میشود:
(2-15) VXCρ=δεXCρδρعبارت εXC در رابطه کوهن-شام دو نوع انرژی را در برمیگیرد که عبارتند از:
1-انرزی تبادل مکانیک کوانتومی مربوط به اسپین الکترونها
2-انرزی همبستگی دینامیکی مربوط به حرکت الکترونها
در صورتی که εXCρ را داشته باشیم VXC به راحتی به دست آمده و از آنجا معادله قابلحل خواهد بود. برای سهولت در طراحی تقریبهای εXC ، εxc به یک قسمت تبادلی و یک قسمت همبستگی تقسیم میشود و به این ترتیب تقریبهای جداگانهای برای εx وεc مطرح میشود.
تقریبهای به کارگرفته شده در این تئوری عبارتند از:
-تقریب چگالی موضعی(LDA)
-تقریب چگالی اسپین موضعی(LSDA)
-تقریب گرادیان تعمیم یافته(GGA)
-تابع هیبریدی
1- تقریب چگالی موضعی
هوهنبرگ و کوهن نشان دادند که اگر دانسیته به آهستگی با موقعیت تغییر کند آنگاه انرژی تبادلی- همبستگی به درستی توسط رابطه زیر داده میشود:
(2-16) EXCLDA=ρrεXC(ρ)drهرگاه EXC فقط به ρ وابسته باشد، تقریب دانسیته محلی LDA به دست میآید.
2-تقریب چگالی اسپین-محلی
برای مولکولهای لایه باز (open-shell) و ساختارهای مولکولی نزدیک تفکیک، تقریب دیگری وجود دارد که نتایج آن از LDA بهتر است. این تقریب به LSDA معروف است.
در LDA الکترونها با اسپین مخالف جفت شده و اوربیتالهای فضایی کوهن-شام یکسان دارند اما تقریب LSDA اجازه می دهد چنین الکترونهایی، اوربیتال فضایی متفاوت داشته باشند( θi,βks و θi,α ks) .
در این تقریب دانسیتههای (r)ρβ و (r)ρα وجود دارد و بنابراین انرژی تبادلی- همبستگی، تابع این 2 مقدار خواهد بود.
3-تقریب گرادیان تعمیمیافته
اگر انرژی تبادلی– همبستگی علاوه بر دانسیته، تابع مشتق دانسیته هم باشد تقریب دیگری تحت عنوان گرادیان تعمیم یافته (GGA) به وجود میآید.
(2-17) EXCGGAρα,ρβ=ρα(r),ρβ(r),∇ρα(r),∇ρβ(r)drاین توابع برخی خواصشیمیایی مثل ساختمان، انرژی واکنش و فرکانسهای ارتعاشی را درست پیشبینی میکند ولی در بعضی واکنشها، انرژی فعالسازی را بسیار کم تخمین میزند. البته این مشکل با کمک روشهای هیبریدی قابل حل است.
4- توابع هیبریدی
همانطورکه گفته شد انرژی EXCGGA را می توان به دو بخش تبادلی و همبستگی تقسیم کرد:
(2-18) EXCGGA=EXGGA+ECGGAبرخی از توابع تبادلی متعارف در GGA عبارتند از:
تابع 1986 پرمو و وانگ (pwx86 یا pw86)
تابع 1988 بک (B88 یا Bx88 یاBecke88 یا B )
تابع 1991 پرمو و وانگ (pwx91)
بهترین توابع تبادلی در پیشبینی خواص مولکولی توابع B88 و pwx91 میباشند.
تابعتبادلیB به صورت زیر است :
(2-19) EXB88=EXLSDA -bσ=α,β(ρσ)4/3χσ21+σbχσsinh-1 χσ dr(2-20) χσ=∇ρσρt43 sinh-1 =LnX+(X2+1)1/2که در عبارت اول b یک پارامتر نیمهتجربی با مقدار 0.0042 واحد اتمی است.
برخی از معروفترین توابع همبستگی عبارتند از :
تابع لی - یانگ – پار (LYP )
تابع پرمو (P86 یا PC86 )
روش B3LYP
در روشهای مختلف DFT ، εXC با تلفیق انواع توابع همبستگی به دست میآیند.در روش BLYP تابع تبادلی تصحیح گرادیان بک با تابع همبستگی تصحیح گرادیان لی-یانگ-پار تلفیق شده است. در این روش، عدد3 نشاندهنده به کارگیری 3 پارامتر تجربی در تابع تبادل بک است.
این تابع به شکل زیر است :
(2-21) EXCB3LYP =1-a0 –َaXEXLSDA +a0 EXHF+axEXB88+1-aCECVWN +aCECLYPمقادیر a0 وaX وaC به ترتیب برابر 0.2 و0.72 و0.81 میباشند که از تطابق نتایج با انرژیهای تجربی اتمی کردن مولکول به دست آمدهاند.
معادله ks به کمک روش میدان خودسازگار حل میشود. به طوری که در ابتدا یک چگالی احتمال حدس زده میشود و با استفاده از برخی تقریبها برای محاسبه εXC ، VXC به عنوان تابعی از r به دست میآید. سپس یک مجموعه از معادلات حل میشود تا مجموعهای از اوربیتالهای ks اولیه به دست آید تا برای محاسبه چگالی به شکل معادله 2-12 به کار روند.
در نتیجه، انرژی الکترونی از معادله 2-11به دست میآید و با جایگزینی در معادله شرودینگر تابع موج به دست میآید و از این روش تکراری برای ارزیابی معادله به وسیله تغییر انرژی و چگالی بار تا ایجاد سازگاری استفاده میشود.
مجموعههای پایه
محاسبات این روشها نیاز به انتخاب یک مجموعه پایه دارد و استفاده از مجموعه پایه یک ابزار لازم برای موفقیت در محاسبات است. در واقع چون راه حل دقیقی برای حل معادله مستقل از زمان شرودینگر برای سیستمهای چندالکترونی وجود ندارد، با استفاده از روشهای عددی میتوان به راه حلهای تقریبی دست یافت.
برای یک تابع موج مولکولی اوربیتالهای الکترونی اتمهای سازنده یک سری توابع پایه را ایجاد میکند که خود این اوربیتالهای اتمی هم میتوانند به نوبه خود توسط گونههای مختلفی از توابع ریاضی بیان شوند.یک مجموعه از اوربیتالهای اتمی دقیق اوربیتالهای نوع اسلیتری (STO) میباشند که رابطه آن براساس تابع موج هیدروژن نوشته میشود:
(2-22) χSTOr=CE-αrتابع ارائه شده توسط اسلیتر فقط شامل هارمونیکهای کروی (واقع در عبارت C) و عبارت نمایی است. مشکل اساسی، در انتگرالگیری توابع نمایی به خصوص برای اوربیتالهایی که روی سه یا چهار اتم مختلف متمرکز شدهاند، میباشند. در نتیجه برای حل مشکل، توابع نوع گوسین (GTO) توسط بویز، بهصورت زیر معرفی شدند:
(2-23) χGTOr=de-αr2که d و α پارامترهای قابل تنظیم میباشند. اما در مورد این توابع هم مشکلی وجود دارد و آن این است که این توابع به خوبی STO نشانگر چگالی الکترون در موقعیت واقعی الکترون نیستند.
به همین دلیل در اکثر تقریبهای محاسباتی ساختارهای الکترون، یک ترکیب خطی از توابع STO با چندین اوربیتال نوع گوسین منظور میشود. به اوربیتالهای اصلی نوع گوسین که با اوربیتالهای نوع اسلیتر ترکیب میشوند اوربیتالهای منقبض شده nG STO- گفته میشود.
انواع مجموعه های پایه
منظور از انواع مجموعههای پایه، مجموعههای مختلفی از توابع ریاضی میباشند که برای توصیف اوربیتالهای اتمی و حل معادلات دیفرانسیلی به کار میروند.
مجموعه های پایه حداقل
این مجموعه شامل حداقل تعداد توابع پایه از اوربیتالهای اتمی میباشد که برای توصیف یک سیستم لازم است. بنابراین برای مولکول CH4 مجموعه پایه حداقل شامل چهار اوربیتال 1s برای هیدروژنها و سری 2p ،2s و1s برای کربن است. مجموعه پایه STO-3G یک مجموعه پایه حداقل است که از سه تابع گوسی اولیه استفاده میکند که 3G در آن به همین مطلب اشاره میکند و STO مخفف اوربیتالهای نوع اسلیتر است.
مجموعه پایه زتای دوگانه
در یک مجموعه پایه زتای دوگانه خالص هر عضو از یک مجموعه پایه حداقل با دو تابع جایگزین میشود. درنتیجه در مقایسه با مجموعه پایه حداقل تعداد توابع دو برابر میشود. البته در مواردی ممکن است تعداد مجموعههای پایه زتای دوگانه کمی کمتر از دو برابر باشد. با دو برابر شدن تعداد توابع جوابهای بهتری نسبت به مجموعههای پایه حداقل بهدستخواهد آمد.
(2-24) NDZ=2N0مجموعه پایه زتای سهگانه
در این مجموعه پایه برای توصیف هر اوربیتال از سه تابع اولیه استفاده میشود.
(2-25) NTZ =3N0مجموعههای پایه ظرفیتی شکافته
در این مجموعههای پایه ،توابع پایه بیشتری برای هر یک از اوربیتالهای اتمی لایه والانس منظور میشود. به این ترتیب برای هر اوربیتال اتمی پوسته ظرفیتی از دو تابع یا بیشتر و برای هر اوربیتال اتمی پوسته داخلی تنها از یک تابع استفاده میشود. انواع مجموعه پایه ظرفیتی شکافته ،به نسبت تعداد توابعی که برای اوربیتالهای والانس و اوربیتالهای درونی منظور میشود از هم متمایز میشوند.این مجموعههای پایه نشان میدهد هر اوربیتال اتمی پوسته داخلی با یک تابع مرکب که خود از L تابع اولیه GTO ساخته شده است توصیف میشود.
درحالیکه اوربیتالهای لایه والانس با X تابع مرکب توصیف میشوند که اولی ازM تابع اولیه گوسی، دومی ازN تابع اولیه گوسی و... تشکیل شده است.
متداول ترین مجموعه های پایه نامبرده عبارتند از :3-21G ، 4-31G ، 6-21G ، 6-31G .
مجموعه پایه پلاریزه
در ساختار مولکولها اوربیتالهای روی یک اتم به علت جاذبه هسته دیگر تغییر شکل میدهند و بنابراین باعث کج شکلی یا پلاریزه شدن چگالی الکترون نزدیک هستهها میشوند .
مجموعههای پایه قطبیده با استفاده از افزایش اوربیتالهایی با اندازه حرکت زاویهای آن سوی اندازه حرکت مورد نیاز برای توصیف حالت پایه هر اتم، این محدودیت را از بین میبرند. برای مثال مجموعههای پایه قطبیده، توابع d را به اتمهای کربن، توابع f را به فلزات واسطه و توابع p را به اتمهای هیدروژن اضافه میکنند. یکی از مجموعههای پایه قطبیده (d) 6-31G است که در آن توابع d به اتمهای سنگین اضافه شده است.
مجموعههای پایه نفوذی
در گونههایی که چگالی الکترونی در آنها به صورتی خاص و به طور معمول خارج از مولکول توزیع می شوند(آنیونها، مولکولهای دارای جفت الکترون غیرپیوندی و حالتهای برانگیخته)، از بعضی توابع اصلی که بیشتر به سمت خارج توزیع شدهاند، استفاده می شود. این توابع اصلی افزودنی، توابع نفوذی نامیده میشوند. اضافه شدن توابع گوسین نفوذی از نوع p و s به اتمهای سنگینتر از هیدروژن با یک علامت + نشان داده میشوند مثل 3-21+G. افزودن توابع نفوذ بیشتر، هم به هیدروژن و هم به اتمهای سنگینتر با (++) نشان داده میشوند.
گرمای تشکیل
هدف ما در این پایاننامه به دست آورن گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات نیتروآروماتیک با استفاده از روشهای آغازین و نیمهتجربی است. بنابراین لازم است تعریفی از گرمای تشکیل ارائه شود. گرمای تشکیل استاندارد یک ترکیب، تغییر آنتالپیای است که در نتیجه تشکیل یک مول از آن ترکیب از عناصر آن ایجاد میشود که همه مواد در حالت استاندارد خود میباشند. علامت آن Hf0∆ است. علامت صفر بالای آن به معنای انجام فرآیند در شرایط استاندارد میباشد.
حالات استاندارد به صورت زیر تعریف میشود:
برای گازها فشار 1 بار.
برای ماده در حالت محلول غلظت 1 مولار در فشار 1 بار
برای مواد خالص در یک حالت متراکم(مایع یا جامد)، مایع یا جامد خالص
برای یک عنصر حالتی که عنصر بیشترین پایداری را در فشار 1 اتمسفر و دمای مشخص شده دارد(معمولا 25 درجه سانتیگراد یا 298.15 درجه کلوین)
آنتالپی استاندارد بر حسب انرژی بر مقدار ماده بیا ن میشود.اغلب بر حسب کیلوژول بر مول ولی میتوان آن را بر حسب کالری بر مول، ژول بر مول یا کیلوکالری برگرم بیان کرد.
چگالی
چگالی ماده منفجره وزن واحد حجم ماده منفجره است. هرچه چگالی ماده منفجره بیشتر باشد، سرعت و قدرت انفجار بیشتر است.
فصل سوم
بحث و نتیجهگیری

روش انجام کار
روشهای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی
هدف ما در این پایاننامه به دستآوردن گرمای تشکیل فاز گازی تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک با کمک روشهای آغازین و نیمهتجربی و سپس ارتباط این نتایج با دادههای تجربی فاز متراکم این ترکیبات میباشد. علاوهبراین تلاش میکنیم که با کمک نرمافزارهای لازم، حجم مولکولی وسپس دانسیتهکریستالی این ترکیبات را به دست آوریم. نرمافزارهای مورد استفاده، نرمافزارهای گوسین، گوسویو و هایپرکم میباشند. همانطورکه گفته شد، دادهها با دو روش محاسبه شده است که مراحل 2 روش، در ادامه بیان میشود.
1-روش آغازین
در این روش ابتدا ساختار مولکول موردنظر با کمک نرمافزار هایپرکم رسم شده و به صورت یک فایل با پسوند ENT ذخیره میشود.

شکل (3-1): ساختار رسم شده مولکول7 توسط نرم افزار هایپرکم
سپس فایل ENT ذخیره شده را در محیط گوسویو یافته و آنرا از لحاظ صحت ساختار مورد بررسی قرار میدهیم.پس از اطمینان از صحت ساختار مولکول موردنظر آنرا با پسوند GJF ذخیره میکنیم.

شکل (3-2): بررسی ساختار مولکول7 با استفاده از نرم افزار گوسویو
در این مرحله با کمک نرمافزار گوسین فایل GJF ذخیره شده را یافته وآنرا در محیط گوسین صدا میزنیم. به این صورت که بعد از وارد شدن در محیط گوسین با انتخاب گزینه utilities و سپس Newzmat پنجرهای باز میشود که با انتخاب گزینه convert، پنجره اصلی گوسین باز میشود.

شکل (3-3):
در قسمت Route section با وارد کردن دستور b3lyp/6-31g* fopt freq # و اجرا کردن آن، میتوان فایل out مربوط به مولکول موردنظر را به دست آورد. بعد از به دست آوردن فایلهای out ، با استفاده از پروژه - ریسرچرایس میتوان گرمای تشکیل فاز گازی را بهدستآورد.

شکل(3-4):
برای تبدیل اطلاعات به دست آمده از طریق مکانیک کوانتوم به گرمای تشکیل فاز گازی از رابطه زیر استفاده میکنیم.
(3-1) ∆Hi=Ei-njϵjEi انرژی مولکول i ، nj تعداد اتم j در مولکول و εj=Ej-xj میباشند .xj نیز ضریب تصحیح اتم jام در سطح تئوری مورد استفاده است εj. از مطالعات رایس در معادله جایگزین نمودیم. در این مطالعات، رایس اتمهای C، NوO را به 2 دسته تقسیم کرده است.اتمهای موجود در پیوند یگانه و اتمهای موجود در پیوند چندگانه. مقادیرεj مربوط به اتمهای مختلف در جدول زیر آمده است.
جدول 3-1:
ε(hartrees) اتم
-38.121621 C
-0.592039 H
-54.774096 N
-75.161771 O
-38.121380 C'
-54.765886 N'
-75.157348 O'
با جایگذاری دادهها در رابطه(3-1) و با کمک فایل OUT مولکولها میتوان گرمای تشکیل فاز گازی مولکولها را به دست آورد.دادههای به دست آمده در جداول زیر ارائه شده است.
جدول 3-2:
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
691/71 12 6 12 0 0 4 0 1
700.638 0 6 6 6 0 0 0 2
71.337- 6 3 6 1 0 5 1 3
238.438 12 6 14 0 0 6 0 4
30.084 6 3 6 0 3 6 0 5
73.809 4 2 6 0 0 4 0 6
29.762 4 2 6 0 0 4 0 7
29.022 4 2 6 0 0 4 0 8
143.198- 4 2 6 1 0 4 0 9
111.408- 4 2 6 1 0 4 0 10
3.865 4 2 6 0 0 6 1 11
29.228 4 2 6 0 0 6 1 12
11.431- 6 3 6 6 0 9 3 13
24.790 6 3 6 0 0 3 0 14
122.761- 6 3 6 1 0 3 0 15
16.622 6 3 6 0 1 4 0 16
16.638 6 3 6 0 0 5 1 17
13.444 2 1 6 0 0 7 1 18
118.774- 2 1 6 1 0 5 0 19
94.524- 2 1 6 1 0 5 0 20
100.253- 2 1 6 1 0 5 0 21
79.312 2 1 6 0 1 6 0 22
67.396 2 1 6 0 1 6 0 23
181.036- 4 2 6 1 0 6 1 24
132.630 2 1 10 0 0 7 0 25
317.443- 4 2 6 2 0 4 0 26
233.806- 4 2 6 2 0 4 0 27
258.712- 7 3 7 1 0 3 0 28
183.254 8 4 10 0 0 4 0 29
13.219 6 3 6 0 2 5 0 30
37.578 11 5 13 0 0 4 0 31
305.400- 5 2 7 1 0 4 0 32
258.591- 3 1 7 1 0 5 0 33
293.308- 3 1 7 1 0 5 0 34
291.808- 3 1 7 1 0 5 0 35
185.362- 6 3 6 2 0 7 2 36
192.946 6 3 6 0 2 5 0 37
733.839 10 7 12 0 1 4 0 38
257.443 4 4 6 2 1 3 0 39
264.591 6 6 8 0 1 5 0 40
10.035 6 3 6 1 1 6 0 41
201.612 4 4 6 1 0 2 0 42
172.349 4 2 12 0 1 9 0 43
125.068 4 2 10 0 0 6 0 44
147.453 4 2 10 0 0 6 0 45
204.748 4 2 6 0 2 6 0 46
111.103- 6 3 6 1 0 7 2 47
69.686- 4 2 6 1 1 5 0 48
91.473 8 4 6 0 1 3 0 49
102.714 8 4 12 0 1 5 0 50
434.086 8 4 10 0 0 4 0 51
118.621- 6 3 6 1 0 5 1 52
166.061- 8 4 6 2 0 6 2 53
101.256 6 4 5 0 0 2 0 54
178.019 6 4 5 1 0 2 0 55
1.193 6 3 6 0 0 7 2 56
3.204- 2 1 6 0 0 9 2 57
7.329 2 1 6 0 0 9 2 58
160.203 4 2 12 0 1 9 0 59


113.748- 4 2 6 1 1 5 0 60
296.667- 3 1 7 1 1 8 1 61
208.367 2 1 14 0 0 11 0 62
71.569- 2 1 6 1 1 8 1 63
176.893 4 2 14 0 0 10 0 64
69.532 2 1 6 0 1 6 0 65
این دادهها گرمای تشکیل فاز گازی مولکولها میباشند. برای تبدیل آنها به گرمای تشکیل فاز متراکم از نرمافزار excel و روش رگرسیون خطی چندمتغیره استفاده میکنیم.
به این صورت که ابتدا گرمای تشکیل فاز متراکم را تنها تابعی از گرمای تشکیل فاز گازی قرار داده و بعد از آن در صورت لزوم با وارد کردن عوامل دیگری از جمله نوع و تعداد عناصر، تعداد حلقه آروماتیک و گروه نیترو میتوان مربع R را بهبود داده و دادههای بهتری به دست آورد.
همانطور که گفته شد در ابتدا HF(c)∆ را فقط تابعی از HF(g)∆ در نظر میگیریم، در اینصورت خواهیمداشت:
(3-2) ∆Hf(c)=a+b∆Hf(g)
با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره مجذور R برابر 0.861 به دست میآید. برای بهبود نتایج، عوامل دیگر را نیز در معادله وارد میکنیم و معادلهای به شکل زیر خواهیم داشت:
(3-3) ∆Hfc=a+b∆Hfg+cnC+dnN+enO+fnH+gnNO2+hnArبا در نظر گرفتن ضرایب تصحیح معادله بالا به شکل زیر خواهد شد و مقدار مجذور R به دست آمده از با استفاده از روش رگرسیون خطی چندمتغیره 0.895 میشود، ولی با توجه به مقادیر بالای p-value بعضی عوامل میتوان مقدار مجذور R را بهبود بخشید.
(3-4) ∆Hfc=58.14+0.836∆Hfg+46.59nC+6.54nN-46.61nO-31.91+42.41nNO2-189.158nArبا حذف عرضاز مبدا وnN که مقادیر p-value آنها به ترتیب 0.246،0.603 است، مقدارمجذورR، 0.914 رسیده و معادله به شکل زیر به دست میآید:
(3-5) ∆Hfc=0.871∆Hfg+35.74nC-31.82nO+30.38nNO2-22nH-144.414nArدادههای مربوط به گرمای تشکیل فاز متراکم مولکولها که با استفاده از این رابطه به دست آمده است در جدول زیر ارائه شده است.
جدول3-3:
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
1.51- 37.6 45 36.53- 26.4- 23 85.06- 68.2 1
49.84 50.0 46 282.25- 279.1-
199.9- 24 489.36 606.3 2
240.86- 200.8- 47 3.17- 45.7 25 197.96- 187.2- 3
199.11- 248.1- 48 424.62- 443.4- 26 87.65 67.8 4
49.34- 48.9- 49 351.78- 422.6- 27 135.55- 74.7- 5
13.52- 18.9 50 348.99- 409.7- 28 20.21- 1.7- 6
225.62 10.8 51 7.14 47.3 29 58.57- 27.2- 7
239.1- 252.1- 52 128.24- 97.9- 30 59.21- 38.5- 8
331.82- 277.3- 53 99.59- 114.6- 31 241.04- 235.5- 9
21.29- 78.8 54 378.39- 432.6- 32 213.35- 209.6- 10
13.74 98.6 55 326.36- 398.7- 33 89.38- 66.4-68.2- 11
111.23- 102.5- 56 356.60- 413.8- 34 67.29- 55.2-
43.9- 12
92.54- 55.5- 57 355.29- 427.2- 35 130.49- 124.5- 13
83.37- 48.7- 58 337.36- 298.8- 36 74.16- 37.2- 14
15.07 22.5 59 28.30 36.5 37 234.49- 217.9-
248.4- 15
207.01- 246.6- 60 524.92 300 38 103.27- 72.8- 16
389.79- 427.9- 61 98.09 86.3 39 89.52- 63.2- 17
117.76 102.7 62 162.18 151.5 40 69.78- 48.2- 18
197.65- 232.0- 63 184.83- 386.4- 41 208.5- 204.6- 19
79.08 74.1 64 103.29 194.0 42 187.38- 205.7- 20
34.67- 45.6- 65 25.65 22.9 43 192.37- 207.1- 21
66 21.01- 30.6 44 26.15- 36.4- 22
(3-6) rms=(xi-x)2niبا انجام این محاسبات، مقدار انحراف میانگین مربع ریشه (rms) برابر 15 کیلوژول بر مول به دست میآید.
2-روش نیمهتجربی
در این مرحله نیز مانند قبل شکل مولکولها را به کمک نرمافزار هایپرکم رسم میکنیم وآنرا با پسوند ent ذخیره مینمائیم. فایل ذخیره شده با پسوند ent را به کمک نرمافزار گوسویو از نظر صحت ساختار بررسی کرده وسپس آنرا با پسوند gjf ذخیره میکنیم.
بعد از ساختن فایل gjf مولکول، وارد محیط گوسین میشود. در این مرحله از روش pm3 برای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی استفاده میکنیم.
به این صورت که بعد از باز شدن پنجره گوسین در قسمت route section ، دستور # pm3 fopt freq را وارد کرده و آنرا اجرا مینمائیم.

شکل(3-5):
از خروجی به دست آمده با کمک نرمافزار گوسین نمیتوان به صورت مستقیم گرمای تشکیل فاز گازی را به دست آورد، بنابراین دوباره با استفاده از نرمافزار گوسویو فایل خروجی به دست آمده را بررسی نموده و سپس یک فایل با پسوند mol ایجاد میکنیم.

شکل(3-6):
فایل ایجاد شده را با استفاده از نرمافزار هایپرکم باز نموده و بعد از انجام مراحلی که ذکر خواهیم کرد، خروجی به دست میآید که میتوان به صورت مستقیم گرمای تشکیل فاز گازی را از آن استخراج نمود. بعد از باز نمودن فایل mol در هایپرکم ،از گزینه file ،start log را انتخاب میکنیم و پس از ذخیره کردن آن، از گزینه set up ،روش موردنظر که pm3 است را انتخاب میکنیم وسپس از گزینه compute ، single point را انتخاب کرده وبعد از پایان انجام محاسبات دوباره از گزینه file ،stop log را انتخاب میکنیم.
حال در فایل خروجی ذخیره شده میتوان گرمای تشکیل فاز گازی را مشاهده نمود.

شکل(3-7):
دادههای به دست آمده از روش pm3 در جدول زیر ارائه شده است. تعداد مولکولها در این روش 72 مولکول میباشد.
جدول3-4:
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
52.16 48.9- 49 146.77 45.7 25 142.54 68.2 1
105.42 18.9 50 375.16- 443.4- 26 832.34 606.3 2
129.52 10.8 51 337.78- 422.6- 27 108.26- 187.2- 3
178.66- 252.1- 52 296.16- 409.7- 28 184.33 67.8 4
201.83- 277.3- 53 158.77 47.3 29 45.18- 74.7- 5
81.66 78.8 54 27.87- 97.9- 30 62.61 1.7- 6
69.55 98.6 55 31.40 114.6- 31 37.49 27.2- 7
5.108- 102.5- 56 324.53- 432.6- 32 41.32 38.5- 8
0.58- 55.5- 57 289.61- 398.7- 33 168.99- 235.5- 9
15.34 48.7- 58 308.24- 413.8- 34 156.42- 209.6- 10
144.78 22.5 59 305.73- 427.2- 35 7.26 66.4-
68.2- 11
167.35- 246.6- 60 216.28- 298.8- 36 25.54 55.2-
43.9- 12
283.02- 427.9- 61 145.5 36.5 37 25.49- 124.5- 13
215.61 102.7 62 420.08 300 38 27.70 37.2- 14
102.637- 232.0- 63 308.84 86.3 39 173.63- 217.9-
248.4- 15
182.40 74.1 64 151.5 40 1.80- 72.8- 16
43.72 45.6- 65 420.08 386.4- 41 12.86 63.2- 17
92.24 15.1- 66 133.97 194.0 42 18.55 48.2- 18
445.18 296.6 67 125.38 22.9 43 139.89- 204.6- 19
152.28 44.6 68 135.01 30.6 44 126- 205.7- 20
560.96 480.3 69 158.78 37.6 45 133.4- 207.1- 21
608.41 617.1 70 147.6 50.0 46 51.44 36.4- 22
277.42 80.3 71 129.37- 200.8- 47 52.66 26.5- 23
626.96 132.2 72 146.9- 248.1- 48 185.23- 279.1-
199.1- 24
پس از به دست آوردن مقادیر گرمای تشکیل فاز گازی به روش PM3، باید دادههای به دست آمده را به گرمای تشکیل فاز متراکم تبدیل نمائیم.
برای این منظور از نرمافزار Excel و روش رگرسیون خطی چندمتغیره استفاده میکنیم.به این صورت که با اثر دادن پارامترهای مختلف، تلاش میکنیم گرمای تشکیل فاز متراکم را به دست آوریم.
ابتدا گرمای تشکیل فاز متراکم را تنها تابعی از گرمای تشکیل فاز گازی در نظر میگیریم.
(3-7) ∆Hf(c)=a+b∆Hf(g)و بعد با استفاده از روش رگرسیون خطی چندمتغیره ضرایب a و b را به دست میآوریم.معادله به شکل زیر درمیآید:
(3-8) ∆Hfc=-91.97+0.902∆Hf(g)مجذور R برابر 0.923 میباشد.برای بهتر شدن نتایج میتوان پارامترهایی نظیر تعداد ونوع عناصر و نیز تعداد حلقه آروماتیک و گروه نیترو را نیز در معادله وارد نمائیم. بنابراین معادله به شکل زیر در میآید:
(3-9) ∆Hfc=a+b∆Hfg+cnC+dnN+enO+fnH+gnNO2+hnArبا استفاده از روش رگرسیون خطی چندمتغیره،ضرایب معادله به شکل زیر به دست میآید:
(3-10) ∆Hfc=-15.81+0.782∆Hfg+15.82nC+24.56nN-40.66nO-16.88nH+38.84nNO2-43.34hnArمقدار مجذور R برابر 0.940 میشود.با نگاهی به مقادیر p-value پارامترها میتوان حدس زد که از عرضاز مبدا، تعداد اتم کربن وتعداد حلقه آروماتیک با مقادیر به ترتیب 0.60، 0.2 و0.37 میتوان چشمپوشی نمود. بعد از اعمال این تغییرات مقدار مجذور R برابر 0.943 شده و رابطه بالا به شکل زیر تغییر میکند.
(3-11) ∆Hfc=0.842∆Hfg+18.09nN-34.46nO-10.45nH+42.04nNO2پس از به دست آوردن معادله بالا، با قرار دادن دادهها در معادله گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات به دست میآید.این داده ها در جدول زیر ارائه شده است.
جدول3-5:
dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
43.57- 80.07 36.5 37 42.27 25.48 68.2 1
22.23- 322.23 300 38 3.69 602.61 606.3 2
152.2- 238.50 86.3 39 17.04 204.24- 187.2- 3
75.83- 227.33 151.5 40 28.03 39.76 67.8 4
106.84- 279.55- 386.4- 41 1.85- 72.84- 74.7- 5
117.95 76.04 194.0 42 4.96 6.66- 1.7- 6
10.86 12.03 22.9 43 0.61 27.81- 27.2- 7
2.79- 33.39 30.6 44 13.91- 24.59- 38.5- 8
15.81- 53.41 37.6 45 0.63 236.13- 235.5- 9
30.18- 80.18 50.0 46 15.94 225.54- 209.6- 10
42.11 242.91- 200.8- 47 7.76 74.16- 66.4-
68.2- 11
38.21- 209.89- 248.1- 48 3.57 58.77- 55.2-
43.9- 12
44.41- 4.49- 48.9- 49 17.38 144.89- 124.5- 13
0.54- 19.44 18.9 50 2.80- 34.39- 37.2- 14
21.29- 32.09 10.8 51 2047 239.37- 217.9-
248.4- 15
11.41 263.51- 252.1- 52 21.20- 51.59- 72.8- 16
59.42 336.72- 277.3- 53 4.59 67.79- 63.2- 17
39.22 39.58 78.8 54 18.12 66.32- 48.2- 18
103.67 5.07- 98.6 55 8.68 213.28- 204.6- 19
1.32 103.82- 102.5- 56 4.11- 201.59- 205.7- 20
47.83 103.33- 55.5- 57 0.72 207.82- 207.1- 21
41.22 89.92- 48.7- 58 26.31- 10.08- 36.4- 22
5.86- 28.36 22.5 59 17.34- 9.05- 26.5- 23
19.48- 227.113- 246.6- 60 8.37- 270.72- 279.1-
199.1- 24
46.37- 381.53- 427.9- 61 4.05 41.64 45.7 25
44.9 57.80 102.7 62 0.78 444.18- 443.4- 26
36.81- 195.18- 232.0- 63 9.88- 412.71- 422.6- 27
42.6 31.50 74.1 64 33.69- 376.01- 409.7- 28
29.01- 16.58- 45.6- 65 9.43- 56.73 47.3 29
13.51- 1.59- 15.1- 66 31.88- 65.91- 97.9- 30
9.3 287.30 296.6 67 10.38- 104.22- 114.6- 31
3.2 41.40 44.6 68 31.04- 401.55- 432.6- 32
139.97 340.33 480.3 69 24.88- 373.81- 398.7- 33
136.94 480.16 617.1 70 24.30- 389.50- 413.8- 34
31.94- 112.24 80.3 71 39.82- 387.38- 427.2- 35
264.34- 396.54 132.2 72 51.74 350.55- 298.8- 36
همانطور که از دادههای جدول مشخص است در مورد 4 مولکول اختلاف به نسبت زیاد است. مولکوهای 42،69و 70 دارای گروه N2 در ساختارشان میباشند. بنابراین میتوان تعداد گروه N2 رابه عنوان پارامتر دیگری در تعیین گرمای تشکیل فاز متراکم با کمک دادههای pm3 در نظر گرفت.
با در نظر گرفتن این ضریب تصحیح معادلهای به صورت زیر تعریف مینمائیم.
(3-12) ∆Hf(c)=a∆Hf(g)+bnN+cnO+dnH+enNO2+fnN2با تاثیر این ضریب تصحیح مقدار مجذور R بربر 0.960 میگردد و ضرایب معادله به شکل زیر به دست میآید.
(3-12) ∆Hfc=0.837∆Hfg+9.35nN-31.74nO-8.82nH+41.58nNO2+123.85nN2بررسی مقادیر p-value نشان میدهد که با حذف پارامتر تعداد اتم نیتروژن میتوان دادههای بهتری به دست آورد.
قبل از انجام محاسبات جدید داده های مربوط به معادله (3-12) را در جدول زیر ارائه میدهیم تا تاثیر تعداد گروهN2 را بررسی نمائیم.
جدول3-6:
dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
22.23- 58.73 36.5 37 59.47 8.72 68.2 1
18.37 281.62 300 38 43.97 562.32 606.3 2
126.78- 213.08 86.3 39 16.90 204.10- 187.2- 3
36.35- 187.85 151.5 40 41.73 26.06 67.8 4
100.36- 286.03- 386.4- 41 25.63 100.34- 74.7- 5
13.79 180.21 194.0 42 6.27 7.97- 1.7- 6
13.08 9.82 22.9 43 1.80 29.00- 27.2- 7
4.38- 34.98 30.6 44 12.70- 25.79- 38.5- 8
17.27- 54.87 37.6 45 1.93- 233.56- 235.5- 9
14.22- 64.22 50.0 46 13.44 233.04- 209.6- 10
38.61 239.42- 200.8- 47 5.54 71.94- 66.4-
68.2- 11
33.55- 214.55- 248.1- 48 1.44 56.64- 55.2-
43.9- 12
25.25- 23.65- 48.9- 49 13.87 138.37- 124.5- 13
15.61 3.28 18.9 50 3.72 40.92- 37.2- 14
12.13- 22.93 10.8 51 23.27 241.17- 217.9-
248.4- 15
10.93 263.03- 252.1- 52 7.75- 65.09- 72.8- 16
58.23- 335.53- 277.3- 53 7.78 70.98- 63.2- 17
56.38 22.41 78.8 54 10.56 58.76- 48.2- 18
118.06 19.46- 98.6 55 0.87 205.48- 204.6- 19
1.16 103.66- 102.5- 56 11.84- 193.85- 205.7- 20
37.11 92.41- 55.5- 57 7.05- 200.04- 207.1- 21
30.38 79.08 48.7- 58 23.33- 13.06- 36.4- 22
3.55- 26.05 22.5 59 14.36- 12.04- 26.5- 23
14.93- 231.66- 246.6- 60 14.28- 264.82- 279.1-
199.1- 24
53.76- 374.13- 427.9- 61 2.85- 48.56 45.7 25
31.80 70.89 102.7 62 5.53- 437.87- 443.4- 26
40.59- 191.41- 232.0- 63 16.01- 406.58- 422.6- 27
34.72 39.37 74.1 64 34.22- 375.48- 409.7- 28
26.07- 19.52- 45.6- 65 0.11- 47.42 47.3 29
17.21 32.32- 15.1- 66 11.52- 86.38- 97.9- 30
61.8 234.79 296.6 67 2.29- 112.31- 114.6- 31
27.10 17.49 44.6 68 37.11- 395.49- 432.6- 32
71.74 408.55 480.3 69 36.16- 362.53- 398.7- 33
42.08- 659.18 617.1 70 35.67- 378.13- 413.8- 34
14.14 66.16 80.3 71 51.17- 376.02- 427.2- 35
235.52- 367.72 132.2 72 45.09 343.9- 298.8- 36
همانطور که مشاهده شد اختلاف مقادیر به دست آمده با مقادیر تجربی کمتر شد ولی در مورد مولکول 72 هنوز هم انحراف چشمگیر میباشد، به همین دلیل به بررسی ساختار این مولکول میپردازیم. ویژگی این مولکول این است که دارای 3 حلقه آرومات میباشد ، بنابراین شاید بتوان این ویژگی را نیز به عنوان پارامتر جدیدی در تعیین گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات دخالت داد.
با در نظر گرفتن این ویژگی معادله گرمای تشکیل مورد نظر به شکل زیر تعریف خواهد شد:
(3-13) ∆Hf(c)=a∆Hf(g)+bnO+cnH+dnNO2+enN2+fnTHREE RINGSبا انجام این محاسبات با استفاده از روش رگرسیون خطی چندمتغیره معادلهای به دست میآید که با قرار دادن پارامترها در آن گرمای تشکیل فاز متراکم را محاسبه خواهیم کرد. در اینجا مقدار مجذور R برابر 0.98 میباشد.
معادله موردنظر به شکل زیر میباشد:
(3-14) ∆Hfc=0.908∆Hfg-26.78nO-9.86nH+45.71nNO2+101.97nN2-317.322nTHREE RINGSدادههای به دست آمده از این معادله در جدول زیر ارائه شده است .
جدول3-7:
dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No. Dev
Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No.
22.76- 59.26 36.5 37 25.31 42.88 68.2 1
2.74- 302.74 300 38 11.21 595.08 606.3 2
140.99- 227.29 86.3 39 10.73 197.93- 187.2- 3
27.55- 179.05 151.5 40 6.68 61.11 67.8 4
89.15- 279.25- 386.4- 41 49.03 123.73- 74.7- 5
32.58 161.41 194.0 42 3.41- 1.71 1.7- 6
13.48 9.41 22.9 43 6.09- 21.10- 27.2- 7
17.26- 47.72 30.6 44 20.87- 17.62- 38.5- 8
31.70- 69.31 37.6 45 0.135- 235.36- 235.5- 9
9.16- 59.16 50.0 46 14.35 223.95- 209.6- 10
36.02 236.82- 200.8- 47 1.86
0.068 68.26-
68.27- 66.4-
68.2- 11
22.93- 225.16- 248.1- 48 3.53-
7.76 51.67-
51.67- 55.2-
43.9- 12
35.28- 13.61- 48.9- 49 10.94 135.44- 124.5- 13
3.87 15.02 18.9 50 9.22- 27.97- 37.2- 14
46.76 46.76 10.8 51 19.66
10.83- 237.56-
237.56- 217.9-
248.4- 15
9.75 261.85- 252.1- 52 8.17- 64.63- 72.8- 16
50.08 327.38- 277.3- 53 2.02- 61.17- 63.2- 17
47.91 30.88 78.8 54 11.82 60.02- 48.2- 18
105.49 6.89- 98.6 55 6.34 210.94- 204.6- 19
5.29- 97.21- 102.5- 56 7.36- 198.34- 205.7- 20

dad93

1-2 طبقه بندی مواد منفجره تقسیمبندی مواد منفجره دارای تاریخچهای است که در طول زمان تغییرکرده است. در اولین تقسیمبندی که صورت گرفته مواد منفجره را در 6 گروه جای دادند که این 6 گروه عبارتند از:
الف) ترکیبات نیترو
ب) استرهای نیتریک
ج) نیتروآمینها
د) مشتقات اسیدکلریک و پرکلریک
ه) آزیدها
و) پراکسیدها و ازوئیدها و غیره
نقص تقسیمبندی فوق در دسته ششم است که انواعی از مواد نامعلوم را شامل میشود. بعدها این تقسیمبندی تکمیل شد و سعی کردند مواد منفجره را با توجه به عوامل شیمیایی و گروههای عاملی تقسیمبندی کنند. در این تقسیمبندی این مواد به 8 گروه دستهبندی شدهاند، وجود یک یا چند گروه عاملی میتواند باعث شناخت یک ماده منفجره شود.
الف) ترکیبات نیترو و نیتراتهای معدنی دارای عوامل :
ب) فولیمناتهای دارای عامل :
ج) آزیدهای آلی و معدنی دارای عوامل :
د) مشتقات هالوژنه ازت دارای عوامل : ( هالوژن )
ه) کلراتها و پرکلراتها دارای عوامل :
و) پراکسیدها و ازوئیدهای دارای عوامل :
ز) استیلن و استیلدهای دارای عوامل :
ح) ترکیبات آلی فلزی دارای عوامل :
نوع دیگر تقسیمبندی که مورد استفاده قرار میگیرد، تقسیمبندی کاربردی مواد منفجره است. در این تقسیمبندی، اولین دسته مواد منفجرهای هستند که دارای بالاترین سرعت واکنش انفجاری میباشند(9100-2000 ) و دومین دسته، مواد محترقه شامل فرمهای پرتاب و پیروتکنیکها هستند که در مرتبه دوم سرعت سوختن قرار دارند و با سرعتی نسبتاً پایین میسوزند و بر حسب بیان میشوند.
اگرچه تعداد زیادی مواد منفجره پلیمری جدید نیز تولید شده است، اما همه آنها به طور کلی به یکی از سه دسته زیر تعلق دارند]15[.
الف) مواد منفجره سوزشی یا پیشرانهها
ب) مواد منفجره آغازگر ( اولیه )
ج) مواد منفجره قوی ( اصلی یا ثانویه )
1-3 ترکیبات نیتروآروماتیکدربین مواد منفجره به بررسی ترکیبات نیترو پرداخته شده است. در بین ترکیبات نیتروآلیفاتیک، نیترومتان تنها مادهای است که به عنوان یک ماده منفجره شناخته شده است. تترانیترومتان ماده منفجره نیست ولی میتواند یک ماده منفجره تشکیلدهد، زمانیکه با مواد قابل احتراق مخلوط شود.
مشتقات نیترو ترکیبات آرومات به عنوان ماده منفجره، بسیار پراهمیت هستند. به طور معمول اینطور مطرح میشود که تنها آن دسته از ترکیبات نیترویی دارای خاصیت انفجاری هستند که حداقل دو گروه نیترو به یک حلقه بنزن متصل باشد، اما برس کلوت متوجه شد که حتی حضور یک گروهنیترو در حلقه بنزن برای افزایش سهولت تجزیه گرمایی ترکیب آروماتیک کافی است، که این مسئله بعدها توسط دانشمندان دیگر نیز تایید شد. بههرحال در بین ترکیبات نیتروآروماتیک تنها آنهایی که دارای 3 یا تعداد بیشتری گروه نیترو روی یک حلقه بنزن هستند (و در بعضی موارد آنهایی که دارای 2 گروه نیترو هستند ) بهطور مشخص دارای خواص مواد منفجره هستند. این ترکیبات، بسیار وسیع بوده و در حوزه مواد منفجره، جز مواد منفجره ثانویه دستهبندی میشوند]1[.
1-4 روشهای تعیین گرمای تشکیل مواد
به منظور بررسی خواص ترکیبات نیتروآروماتیک به عنوان یک ماده منفجره به دست آوردن گرمای تشکیل آنها ضروری است. برای به دست آوردن گرمای تشکیل آنها از روش تجربی و روشهای تئوری استفاده میشود. در روش تجربی میتوان از یک کالریمتر آدیاباتیک برای به دست آوردن گرمای تشکیل آنها استفاده کرد. ولی ترکیباتی هستند که سنتز آنها سخت بوده و یا بسیار ناپایدارند بنابراین از روشهای تئوری برای محاسبه گرمای تشکیل مواد پرانرژی استفاده میشود.
روشهای زیادی برای مطالعه گرمای تشکیل و یا مطالعه هندسه مولکولی آنها انتخاب شده است، ولی در بین آنها روشهای آغازین و نیمهتجربی بیشتر رایج است. روش آغازین تنها برای مولکولهای با اندازه کوچک یا متوسط به کار میرود و به کار بردن آن برای مولکولهای بزرگ نیاز به محاسبه زیاد دارد. بنابراین میتوان از روشهای نیمهتجربی برای محاسبه گرمای تشکیل آنها استفاده نمود که بهطور اختصاصی، برای به دست آوردن گرمای تشکیل طراحی شدهاند]2[.
1-5 بررسی برخی مطالعات انجامشده
کارها و فعالیتهای زیادی در این زمینه انجام شدهاست. در سال 1988، استیوارت و همکارانش روش جدیدی برای به دست آوردن پارامترهای اپتیمم شده با کمک روشهای نیمهتجربی و آغازین ارائه داد. مقایسه این دو روش نشان داد که گرمای تشکیل بهدستآمده با روشهای نیمهتجربی PM3وAM1 قابل مقایسه با دادههای بهدستآمده با روش آغازین با مجموعه پایه بزرگ است]3[. در سال1993، لوئیس روش PM3 وAM1 را برای بررسی گرماهای تشکیل ترکیبات نیترو دارای گروه C-NO2به کار گرفت. آنها به کمک این دو روش نیمه تجربی گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات را به دست آوردند . مقادیر بهدستآمده قابل مقایسه با دادههای تجربی بوده و برای این دو روش، روابطی بین مقادیر تجربی و دادهها به دست آمد. روش PM3عملکرد بهتری نسبت به روشAM1 داشت.
(1-1) ∆Hfexp=1.074∆HfAM1-9n-2.82که n تعداد C-NO2 میباشد.
(1-2) ∆Hf(exp)=0.9997∆HfPM3+3.5n-2.80بررسیدادهها و رسم نمودارها نشان داد که دادههای PM3 با ضریب رگرسیون 967/0 توافق بهتری با دادههای تجربی دارد]2[.
در سال 1996، پانکراتو و همکارانش با روشهای نیمهتجربی PM3 ، AM1وMNDOمقادیر استاندارد آنتروپی، آنتالپی و ممان دوقطبی را برای تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک به کمک نرمافزار Mopac به دست آوردند]4[. در سال 1999، رایس و همکارانش ابزار محاسباتی ارائه دادند که محاسبات مکانیک کوانتومی مواد فعال را به گرمای تشکیل در فازهای گاز، مایع و جامد تبدیل میکند. در این روش از گرماهایتشکیل اتمهای مجزا برای پیشبینی گرماهای تشکیل فاز گازی استفاده شد. دادههای مکانیک کوانتومی با روش B3LYP و با مجموعه پایه 6-31G* به دست آورده شد و با کمک رابطه زیردادههای بهدستآمده از محاسبات مکانیک کوانتوم به گرمای تشکیل فاز گازی تبدیل شد ]5[.
(1-3) ∆Hi=Ei-njϵjدر سال 2000، چن و همکارانش تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک شامل نیتروبنزن، نیتروآنیلین، نیتروتولوئن و نیتروفنل را برای محاسبه هندسه و گرمای تشکیل مورد بررسی قرار دادند و سپس ارتباط بین مقادیر محاسبه شده با کمک روشهای PM3 وAM1 با دادههای تجربی را به دست آوردند. در معادلات بهدستآمده علاوه بر تعداد گروههای C-NO2 ، برهمکنش بین گروههای متیل، آمینو یا هیدروکسیل با حلقه فنیل نیز در نظرگرفته میشود]6[.
(1-4) ∆Hfexp=6.728+0.781AM1∆Hf-7.682n-3.852ben-12.629tol-5.288phe(1-5) ∆Hfexp=0.122+0.844PM3∆Hf+3.917n-2.241ben-2.901tol-5.163phe در سال 2002، دیدر ماتیو و همکارانش آنتالپی تشکیل فاز جامد مواد پرانرژی را به کمک آنتالپی تشکیل فاز گازی و آنتالپی تصعید به دستآورد. این دادهها با روش DFT به دست آمد و میزان مجذور مربع انحراف میانگین از مقادیر مشاهده شده 21/0 است]7[. در سال 2003، چن و همکارانش واکنش 18 ترکیب نیتروآروماتیک را به منظور مطالعه گرمای تشکیل آنها بررسی کردند. محاسبات با کمک تئوری تابع دانسیته با مجموعه پایههای متفاوت انجام شد و نتایج به دادههای تجربی بسیار نزدیک بود. از واکنشهای ایزودسمیک برای به دست آوردن گرمای تشکیل ترکیبات استفاده شد که در آن تعداد جفتهای الکترونی و نوع پیوندهای شیمیایی در واکنش حفظ میشوند و بنابراین خطاهای ذاتی در تقریب همبستگی الکترونی در حل معادلات مکانیک کوانتوم از بین میرود. دادهها نشان داد که روش B3LYP/6-31G* گرمای تشکیل را زیادتر برآورد میکند]8[. در سال 2004، پولایتزر گرمای تشکیل فاز گازی را در سطح B3PW91/6-31G** به دست آوردند و سپس این دادهها را با ترکیب Hsub∆ به گرمای تشکیل فاز جامد تبدیل نمودند. به این صورت که بعد از به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی از روابط زیر برای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز متراکم استفاده نمودند]9[.
(1-6) ∆Hf(liquid)=∆Hf(gas)-∆Hvap(1-7) ∆Hf(solid)=∆Hf(gas)-∆subدر سال 2006، کشاورز پروژه - ریسرچای در رابطه با گرمای تشکیل فاز متراکم مواد پرانرژی با فرمول CaHbNcOd ارائه نمودند و مطالعات نشان داد که گرمای تشکیل فاز متراکم برای این ترکیبات به وجود برخی گروههای خاص یا پارامترهای ساختاری و نیز تعداد حلقه آرومات تحت شرایط خاص بستگی دارد. دادههای بهدستآمده با این روش دارای مجذور مربع انحراف میانگین 6/10 کیلوکالری بر مول میباشد]10.[
(1-8) ∆HfCKcalmol=7.829a-8.117b+16.52c-27.80d+29.828nNO2-15.56nAr-NH-22.38nOH-48.34nCOOH+3.24nAr-1+29.02n-N=N-+53.34ncyclo-N_O_N_ در سال 2006، ویفان گرمای تشکیل را برای تعدادی از ترکیبات با کمک روش DFT و با مجموعه پایه 6-311G** و نیز روش نیمهتجربی به دست آورد. در این پروژه - ریسرچتاثیر گروههای –NO2 و -ONO2 نیز بر گرمای تشکیل بررسی شده است]11. [ در سال2006، یوشیاکی و همکارانش گرمای تشکیل را برای ترکیبات نیترو با روشهای PM3 و محاسبه کردند. دادهها با کمک نرمافزار MOPAC به دست آورده شده است و مقادیر بهدستآمده نشان داد که روشهای PM3نسبت به AM1 صحت بیشتری دارند]12[. در سال 2006، اسمونت و همکارانش خواص ترموشیمیایی چندین ترکیب پرانرژی ر ا ارائه کردند. آنتالپی استاندارد تشکیل در 298 درجه کلوین به کمک تئوری تابع دانسیته محاسبه شد]13.[ در سال 2009 نیز کشاورز پروژه - ریسرچای در رابطه با پیشبینی گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک با فرمول CaHbNcOd ارائه نمودند که در آن نیز عواملی مثل موقعیت عناصر، تعداد حلقه و... بر روی گرمای تشکیل فاز متراکم اثرگذار میباشند. معادله (1-9) این ارتباط را نشان میدهد]14[.
(1-9) ∆Hfc =Z1a+Z2b+Z3c+Z4d+Z5nAr'-1+Z6((nNO2nDFGSP)*E)+Z7((nIFGSPnNO2)*F)MWدر سال 2006، لینگکیوو همکارانش روش مناسبی برای پیشبینی دانسیته کریستالی مواد پرانرژی براساس مکانیک کوانتومی ارائه دادند. در این پروژه - ریسرچاز روش DFT با 4 مجموعه پایه 6-31G** ،6-311G*،6-31+G** و6-311++G** و نیز روشهای متنوع نیمهتجربی برای پیشبینی حجم و دانسیته این مواد به کار گرفتند]15[. همانطور که گفته شد به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی و نیز فاز متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک بسیار اهمیت دارد. در این پروژه تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک مورد بررسی قرار گرفته است. سوالات اصلی که در اینجا مطرح است عبارتند از:
1-آیا ارتباطی بین گرمای تشکیل فاز گازی و متراکم وجود دارد یا خیر؟
2-صحت کدام روش کوانتومی در به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی بیشتر است؟
اهدف این پروژه عبارتند از:
1-تعیین گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات نیتروآروماتیک با استفاده از روشهای کوانتومیB3LYP و PM3.2-به دست آوردن گرمای تشکیل فاز متراکم به کمک گرمای تشکیل فاز گازی این ترکیبات.3-ارائه مدل ریاضی جهت ارتباط فاز متراکم و فاز گازی.در این پروژه فرضیات زیر در نظر گرفته میشود:
1- میتوان فاکتور اصلاح کنندهای برای ارتباط نتایج فاز گازی و متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک مورد نظر به دست آورد.
2- مجموعه پایه6-31G* که در محاسبات روش B3LYP برای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات به کار گرفته شده مناسب است.
3-گرمای تشکیل فاز گازی قابل ارتباط با نتایج فاز متراکم است.
جدول 1-1: شکل های 1 الی 72 مربوط به مولکول های مورد بررسی

3 2 1

6 5 4

9 8 7

12 11 10

15 14 13
جدول (1-1) ادامه

18 17 16

21 20 19

24 23 22

27 26 25

30 29 28
جدول (1-1) ادامه

33 32 31

36 35 34

39 38 37

42 41 40

45 44 43
جدول (1-1) ادامه

48 47 46

51 50 49

54 53 52

57 56 55

60 59 58
جدول(1-1) ادامه

63 62 61

66 65 64

69 68 67

72 71 70

اسامی مولکولهای مورد بررسی
1) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیتروبیفنیل(HNB)
2) بنزو ] 1و2-c : 3و4-c' :5و6-c"[ تریس]1و2و5[
3) 1-متوکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
4)2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیتروزتیبلن(HNS)
5) 1و3و5-تریآمینو2و4و6-ترینیترو بنزن
6) 1و2-دینیتروبنزن
7) 1و3-دینیتروبنزن
8) 1و4-دینیتروبنزن
9) 1-هیدروکسی2و4-دینیتروبنزن
10) 1-هیدروکسی2و6-دینیتروبنزن
11) 1-متیل2و4-دینیتروبنزن
12) 1-متیل2و6-دینیتروبنزن
13) 1و3و5-تریمتیل2و4و6_ترینیتروبنزن
14) 1و3و5-ترینیتروبنزن
15) 1-هیدروکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
16) 1-آمینو2و4و6-ترینیتروبتزن
17) 1-متیل2و4و6-ترینیتروبنزن
18) 1-متیل4-نیتروبنزن
19)1-هیدروکسی2-نیتروبنزن
20)1-هیدروکسی 3-نیتروبنزن
21)1-هیدروکسی 4-نیتروبنزن
22) 1-آمینو3-نیتروبنزن
23)1-آمینو2-نیتروبنزن
24)1-متیل2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
25) 1-نیترونفتالن
26) 1و5-دیهیدروکسی2و4-دینیتروبنزن
27) 1و3-دیهیدروکسی2و4_دینیتروبنزن
28) 2و4و6-ترینیتروبنزوئیکاسید
29) 1و4و5و8-تترانیترونفتالن
30) 1و3-دیآمینو2و4و6-ترینیتروبنزن
31)2و '2و4و '4 و6-پنتانیتروبنزوفنون
32) 3و5-دینیتروبنزوئیکاسید
33)2-نیتروبنزوئیکاسید
34) 3-نیتروبنزوئیکاسید
35) 4-نیتروبنزوئیکاسید
36) 2-(2و4-دینیتروپنوکسی)-1-نیترات اتونول
37) 2و4و6-ترینیتروفنیل-هیدرازین
38) 1-(2و4و6-ترینیتروفنیل)-5و7-دینیتروبنزوتریازول
39) 5و7-دینیترو-2و1و3 بنزوکسو-دیآزول-4-آمین-3-اکساید
40) 3-پیکریلآمین-1و2و4-تریازول
41) آمونیومپیکرات
42) 6-دیآزو-2و4-دینیتروسیکلوهگزا-2و4-دیان-1-اون
43) 3-نیترو-N-(3-نیتروفنیل)بنزنآمین
44) 1و5-دینیترونفتالن
45) 1و8-دینیترونفتالن
46) (2و4-دینیتروفنیل)هیدرازین
47) 1-اتوکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
48) 1-آمینو2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
49) 1-آمینو2و3و4و6-تترانیتروبنزن
50) 1و3و6و8-تترانیتروکربازول
51) 1و3و6و8-تترانیتروبنزن
52) 1-متیل3-هیدروکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
53) 2-(2و4و6-ترینیتروفنوکسی)_اتانولنیترات
54) 2و4و6-ترینیتروپیریدین
55) 2و4و6-ترینیتروپیریدین1-اکساید
56) 1و3-دیمتیل2و4و6-ترینیتروبنزن
57) 1-اتیل4-نیتروبنزن
58)1-اتیل2 -نیتروبنزن
59) 2و4-دینیترو-N-فنیل-بنزنآمین
60) 1-آمینو2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
61) متیل(4-نیتروفنیل)کربامات
62) (E)-4-نیترواستیلبن
63) 1-آمینو2-متوکسی5-نیتروبنزن
64) 1و'1-(1و2-اتندیل)بیس]4-نیترو-(z)[ بنزن
65) 1-آمینو4-نیتروبنزن
66)2و '2و4و '4 و6و '6-هگزا نیترو]1و'1-بیفنیل[-3و'3-دیآمین
67) 2و4و6-تریپیکریلتریآزین
68) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیترودیفنیلآمین
69)
70) 2و6-بیس(پیکریلآزو)-3و5دینیتروپیریدین
71)
72)2و'2و"2و4و'4و"4و6و'6و"6-نانونیترو-m ترفنیل
2-1 مکانیک کوانتوممکانیک کلاسیک قوانین حرکت اجسام ماکروسکپی را ایجاد کرد ولی این مکانیک از توجیه صحیح رفتار ذرات بسیار کوچک مثل مولکولها، اتمها و هسته اتمها ناتوان است و مکانیکی که سیستمهای میکروسکپی از آن پیروی میکنند، مکانیک کوانتومی نامیده میشود، زیرا یکی از جنبههای شاخص این مکانیک کوانتش انرژی است.
در واقع این روش مبتنی بر اصول ریاضی و تئوری است و با پیشرفت رایانهها محاسبات کوانتومی برای سیستمهای دارای صدها اتم انجام شده است. ویژگیهایی مثل انرژی، ساختار، واکنشپذیری و بسیاری خواص دیگر مولکولها با کمک این محاسبات پیشبینی شده است. ولی پیشبینی هر یک از این روشها، نیاز به استفاده از روش مناسب دارد]16،17،18[.
بهطور کلی روشها به 2 دسته تقسیم میشوند:
الف)روش مکانیک مولکولی(MMM) ب)روش ساختار الکترونی(ESM) 2-1-1 روش مکانیک مولکولیاین روش یا روش میدان تجربی(EFF) یک روش تجربی بوده که قادر است مولکولهای بسیار بزرگ آلی و آلیفلزی را مورد بررسی قرار داده و از قوانین فیزیک کلاسیک برای پیشبینی ساختارها استفاده کند. در واقع در این روش اپراتور هامیلتونییا تابع موج به کار نمیرود و در عوض مولکولها به صورت دستهای از اتمها که با یکدیگر پیوند دارند، دیده میشوند و انرژی الکترونی به صورت تابعی از مختصات فضایی هسته در نظرگرفته میشود و به صورت مجموعهای از انواع انرژیها نشان داده میشود]19،20[.
2-1-2 روش ساختار الکترونیواقعیتی که الکترونها و ذرات میکروسکپی علاوه بر رفتار ذره مانند، رفتار موج مانند نیز از خود نشان میدهند مؤید آن است که الکترونها از مکانیک کلاسیک پیروی نمیکنند.
قوانین کوانتوم به وسیله بورن و جوردن در سال 1925 و به وسیله شرودینگر در سال 1926 بیان شد.
بنابراین اساس محاسبه در روش ساختار الکترونی استفاده از قوانین مکانیک کوانتوم به جای قوانین مکانیک کلاسیک میباشد]21[. حل دقیق معادله شرودینگر امکانپذیر نیست، بنابراین بر اساس نحوه محاسبه انتگرالها، محاسبات مکانیک کوانتومی به 2 دسته کلی تقسیم میشود:
الف)روشهای نیمهتجربی ب)روشهای آغازین 2-3 روشهای نیمه تجربیروشهای شیمی کوانتومی نیمهتجربی بر پایه فرمولاسیون هارتری-فاک بنا شده است ولی با کمک تقریبهایی، پارامترهایی را بر اساس دادههای تجربی به دست میدهد. استفاده از دادهها و پارامترهای تجربی باعث به کارگیری بعضی ضرایب تصحیح الکترونی در روشها میشود.در روشهای آغازین مثل هارتری-فاک انتگرالهای دو الکترون-چند مرکزی Jij و kijبهطور دقیق حل میشوند. در روشهای نیمهتجربی از این انتگرالها چشمپوشی شده یا پارامتری میشوند و تنها الکترونهای لایه ظرفیت در نظر گرفته میشوند و بنابراین اپراتور هامیلتونی به شکل زیر درمیآید:
(2-1) Hval=i=1NV(-12∇i2+V(i)+i=1NV-1j=i+1NV1rij=i=1NVHvalcorei+i=1NV-1j=i+1NV1rijکه NV تعداد الکترونهای لایه ظرفیت و V(i) انرژی پتانسیل الکترون iام در میدان هسته و الکترونهای درونی است. بنابراین رابطه (2-1) را میتوان به شکل زیر نوشت:
(2-2) Hvalcore=-12∇i2+V(i)روشهای نیمهتجربی که در اینجا مورد بحث قرار میگیرند عبارتند ازMNDO، AM1 و .PM3
2-3-1 روشMNDO این روش توسط دوار و تیل در سال 1977 ارائه شد و قدیمیترین مدل ارائه شده بر مبنای NDDO میباشد که در این روش انتگرالهای دو الکترون-تک مرکزی براساس دادههای اسپکتروسکپی برای اتمهای مجزا پارامتری میشود و سایر انتگرالهای دوالکترونی را با کمک نظریه برهمکنشهای چندقطبی-چندقطبی از الکتروستاتیک کلاسیک ارزیابی میکند. در این روشها اوربیتالهای نوع اسلیتر را به عنوان توابع مجموعه پایه به کار میگیرند.
(2-3) f=Nrn-1eζrYLm(θϕ)و بنابراین با تقریب خواهیم داشت:
(2-4) fz*1fz1fy*2fy(2)r12dν1dν2=δzyδmnzymnکه δzy=1 اگر z=y یا اگرz≠y باشد و توابعf z و fy روی یک اتم هستند. در سایر موارد δzy=0 و نیز δmn=1اگر m=nیا اگرm≠n باشد و توابع fm و fnروی یک اتم باشند و در سایر موارد δmn=0است.
علامت zymn به انتگرال برهمکنش دو الکترونی برمیگردد.
(2-5) zymn=fz*1fy1fm*2fn(2)r12dν1dν2عبارت Fyy در دترمینان سکولار عبارت است از:
(2-6) Fyy=Uyy-B≠ACByysBsB+ZAPzzyyzz-12yzyz+B≠ApBqBPpqyypqکه انتگرال Uyy به صورت زیر تعریف میشود:
(2-7) Uyy=fy-12∇2+VAfyاوربیتالهای fy و fzروی اتمA و اوربیتالهای fp و fq روی اتم B متمرکز شداند. عبارت دوم در معادله (2-6)، تقریبی از انتگرال CB fyVBfz است که بار هسته روی اتمB است، یعنی عدد اتمی اتم Bمنهای تعداد الکترونهای لایه داخلی و yysBsBیک انتگرال برهمکنش دوالکترون-دومرکزی است. اوربیتال SB اوربیتال S لایه والانس روی اتم B است. PZZ وPpq عناصر ماتریس چگالی برای آرایش لایه بسته هستند و به صورت زیر تعریف میشوند:
(2-8) Pzz=2j=1NV2czj*czj(2-9) Ppq=2j=1NV2cpj*cqjدو نوع عناصر غیر قطری Fzyدر دترمینان سکولار وجود دارد. عناصری که اوربیتالهای fy و fz روی یک اتم قرار دارند که با FzyAA نشان داده میشوند و عناصر غیرقطری که اوربیتالهای fp و fz روی اتمهای مختلف هستند و باFzpAA نشان داده میشوند.
(2-10) FzyAA=-B≠ACBzySBSB+12Pzz3zyzy-zzyy+B≠ApBqBPpqzypq(2-11) FzpAB=12βz+βpSzp-12yAqBPypzypq Szpانتگرال همپوشانی fzfp است و به صورت دقیق حل میشود. انرژی نهایی مولکول Etotal، مجموع انرژی الکترونی لایه ظرفیت و انرژی دافعه بین هسته اتمهای A و B است.
(2-12) Etotal=Eel+B>AACACBSASABSBSB+fABدر روشMNDO عبارت fAB به صورت زیر تعریف میشود:
(2-13) fAB=CACBSASASBSB[exp-αARAB+exp⁡(-αBRAB)Aα و Bα پارامترند و RAB فاصله بین هستههاست. انتگرالهای برهمکنش zzyy وzyzy در معادلات (2-6) و (2-10) با کمک مراحلی که شامل فیت کردن انرژیهای تئوری اتمها با دادههای طیفسنجی است، ارزیابی میشوند. مقادیر این انتگرالهای دوالکترونی-تکمرکزی و فواصل بین هستهها برای محاسبه انتگرالهای برهمکنش دوالکترونی-دومرکزی zypq در معادلات (2-6)، (2-10) و (2-11) استفاده میشود. پارامترهای اتمیζ (پارامتر اوربیتال در معادله2-3)، Uyy، Zβ، pβ، Aα و B α توسط مراحل بهینهسازی حداقل مربعات غیرخطی ارزیابی میشوند. این مراحل شامل انتخاب تعدادی مولکول است که شامل عناصری هستند که این پارامترهای اتمی برای آنها اندازهگیری شده است. تنها مولکولهایی انتخاب شده است که آنتالپی تشکیل، هندسه مولکولی و ممان دوقطبی آنها به صورت تجربی مشخص شده است. حدسهای اولیه برای پارامترها، محاسبه گرمای تشکیل، هندسه مولکولی و ممان دوقطبی این مولکولهاست و سپس مقادیر تجربی و محاسبهای مقایسه شده و مجموعه مقادیر جدیدی برای پارامترها انتخاب شده و گرماهای تشکیل، متغیرهای هندسی و ممان دوقطبی دوباره محاسبه میشوند. این مراحل تکراری ادامه مییابد تا زمانی که اختلاف مربعات بین مقادیر محاسبهای و تجربی گرماهای تشکیل، هندسه مولکولی و ممان دوقطبی کمینه شود. مقادیر بهینه شده پارامترهای اتمیMNDO گفته شده برای هر عنصر در نرمافزار ذخیره شده است. این مقادیر برای محاسبه عبارات Fyy و Fzy در دترمینان سکولار هر زمان که محاسبه MNDO اجرا شود، استفاده میشود]20[.
2-3-2 روش AM1این روش نیز در سال 1985 توسط دوار و همکارانش مطرح شد که با نظریه و روشی مشابه MNDO در تقریب انتگرالهای دوالکترونی عمل میکند. علت نامگذاری آن به دلیل این است که بررسی این روش در دانشگاه آستین در تکزاس انجام شد. AM1 برای اتمهای هیدروژن، آلومینیوم، کربن، سیلیسیم، ژرمانیم، نیتروژن، فسفر، اکسیژن، گوکرد، فلوئور، کلر، برم، ید، منگنز و جیوه پارامتری شد. تفاوتی که این روش با روش MNDO دارد این است که در این روش از یک عبارت اصلاح شده برای دافعه هسته-هسته نیز استفاده میشود. این اصلاح باعث میشود که ناگزیر به پارامتری کردن مجدد شویم که این عمل با اهمیت ویژهای بر اساس ممان دوقطبی، پتانسیلهای یونیزاسیون و هندسه مولکولها انجام میشود. عبارت fABAM1 در این روش به صورت زیر میباشد.
(2-14) fABAM1=fABMNDO+CACBRABA0kakAexp-bkARAB-CkA2+kakBexp-bkBRAB-CkB2این روش برخی خواص مثل تعیین گرمای تشکیل را به خوبی بهبود میبخشد]20[.
2-3-3 روش PM3این روش که توسط استیوارت در سال 1989 بنا شده است از هامیلتونی شبیه هامیلتونی روشAM1 استفاده میکند اما تفاوتهایی نیز با روش AM1 دارد. اولین تفاوت این است که انتگرالهای دافعه الکترون تکمرکزی در این روش به عنوان یک پارامتر در نظر گرفته شده و بهینه میشود درحالی که در روشهای قبل از طریق دادههای طیفسنجی اتمها به دست میآیند. دومین تفاوت در مقادیر عددی پارامترها است. صحت پیشبینیهای ترمودینامیکی این روش کمی بهتر از روش AM1 است]20[.
2-4 روش های آغازیندر روش آغازین، یک هامیلتونی واقعی مولکولی برای محاسبات بهکار میرود و از دادههای تجربی در محاسبات استفاده نمیشود و ثابتهای مورد استفاده، همان ثابتهای اولیه کواتومی نظیر سرعت نور، بار الکترون و ثابت پلانک است]22[.
مهمترین روشهای آغازین عبارتند از:
الف) روش پیوند ظرفیتی ابتدایی(VB) ب) روش اوربیتال مولکولی (MO) 2-5 تفاوت روشهای نیمه تجربی و آغازینروشهای نیمهتجربی و آغازین در مدت زمان محاسبه و دقت نتایج متفاوتند. مزیت روشهای نیمهتجربی این است که مدت زمان کمتری برای محاسبات نیاز دارند و نتایج کیفی قابل قبولی برای سیستمهای مولکولی و ساختارها فراهم میکند ضمن اینکه این روشها قادر به انجام محاسبات بر روی مولکولهای بزرگ می باشند که روشهای آغازین از انجام محاسبات مربوط به آنها عاجزند. روشهای آغازین قادرند پیشبینی کمی دقیقی را برای محدوده وسیعی از سیستمها انجام دهند و به طبقه خاصی از سیستمها محدود نمیشود. در روشهای آغازین به وسیله محاسبات تغییریمیتوان انرژی کل مولکول را به دست آورد.
(2-15) E=ψ*Hψdτψ*ψdτکه در آن Ψ معادله موج کامل است.
برای مولکولهای لایه بسته n الکترونی که در آن همه n/2 اوربیتال مولکولی با 2 الکترون با اسپین مخالف پر میشوند تابع موج برای همه اتمها یک دترمینان اسلیتری است:
(2-16) ψ11ψ12ψ23ψ24…ψn/2n-1ψn/2n|| 1n! = ψiکه در آن هر اوربیتال مولکولی Ψ1 ترکیبی خطی از اوربیتالهای اتمی φk میباشند.
(2-17) ψ1=kaikϕkضرایب aik برای اوربیتالهای اتمی در iامین اوربیتال اتمی Ψi عبارت از ضرایب LCAO است. در نهایت، انرژی هر اوربیتال اتمی به صورت انرژی εk که ترکیب اوربیتالهای است φk بیان میشود.
(2-18) εk=φ*Hφdτبنابراین محاسبات روش آغازین شامل ارزیابی همه اوربیتالهای اتمی منحصر به فرد است. بدینصورت که با تعیین انرژی تمامی اوربیتالهای مولکولی، در نهایت انرژی کل مولکول را ارائه میکند]23[.
الف) روش پیوند ظرفیت
این روش مولکولها را متشکل از مغزهای اتمی (هستهها به اضافه الکترونهای پوسته داخلی و الکترونهای پیوند ظرفیتی) فرض کرده است و از دترمینانهای چندتایی استفاده میکند که مولکولهای چنداتمی موجب پیچیدگی محاسبات میگردد]24[.
ب) روش اوربیتال مولکولی
این روش در سال 1927 توسط هوندپایهگذاری شد و در آن از اوربیتالهای غیرمستقر استفاده شده بود. برای تعیین توابع موج الکترونی دقیق مولکولهای چند اتمی بهطور عمده از نظریه اوربیتال مولکولی استفاده میشود. روشهایی برای تبدیل اوربیتالهای مولکولی نامستقر به شکل مستقر ارائه گردید که از جمله آنها روش میدان خودسازگار و روش برهمکنش آرایشی میباشند]25،26[.2-6 روش میدان خودسازگار هارتری- فاکدر این روش اپراتور هامیلتونی شامل انرژی جنبشی هستهها و پتانسیل دافعه هستهها میباشد. شکل کلی معادلات دیفرانسیلی برای پیدا کردن اوربیتالهای هارتری-فاک لایهبسته همانند معادله زیر است:
(2-19) F1φi1=ϵiφi1i=1,2,3,…F عملگر هارتری- فاک مربوط به اولین الکترون است و ϵi ویژه مقادیرانرژی اسپین-اوربیتال است و توابع تک الکترونیφi ویژه توابع عملگر هارتری-فاک میباشند.
عملگر Fبر حسب واحد اتمی عبارت است از:
(2-20) F1=-12∆12-αzαr1 α+j=1n/22Jj1-kj(1)که در این رابطه jj عملگر کولنی وkj عملگرتبادلی به صورت زیر تعریف میشوند:
(2-21) Jj1φi1=φi1|φj2|21γ12dν2(2-22) kj1φi1=φj(1)φj *2φi(2)r12dν2در این معادله اولین عبارت از سمت چپ عملگر انرژی جنبشی تکالکترونی میباشد. دومین عبارت شامل عملگرهای انرژی پتانسیل برهمکنش بین الکترون و هسته است. معادلات هارتری-فاک به روش تکرار حل میشوند و معادله کل هارتری –فاک به صورت زیر به دست میآید]23،27،28[
(2-23) EHF=2i=1n/2i-i=1n/2j=1n/2(2Jij-kij)+VNN2-7 تئوری تابع دانسیتهدر سال 1965، هوهنبرگ و کوهن نشان دادند که انرژی کل الکترونی را میتوان بر اساس چگالی احتمال الکترون بیان کرد. یعنی انرژی به صورت ερنوشته شود. در عین حال که چگالی نیز تابعی از مختصات فضایی باشد.
این روش تئوری تابع دانسیته نام دارد. در این روش انرژی الکترونی براساس معادله کوهن-شام به صورت زیر نوشته میشود:
(2-24) ε=εT+εV+εJ+εXC εTعبارت مربوط به انرژی سینتیکی است که با حرکت الکترونها بزرگ میشود.εV عبارت انرژی پتانسیل است که برهمکنشهای هسته-الکترون و هسته-هسته را در برمیگیرد. εJعبارت انرژی دافعه الکترون-الکترون است و در نهایت εXC عبارت مربوط به انرژی همبستگی و تبادل الکترونها میباشد. همه این عبارات به جز دافعه هسته-هسته توابعی از دانسیته الکترون میباشند. بهطوریکه انرژی الکترونی حالت پایه دقیق یک سیستم n-الکترونی را میتوان به صورت زیر نوشت:
(2-25) ερ=-ℏ22mei=1nψi*r1∇12ψir1dr1-I=1Nz1e24πε0rI1ρr1dr1+12ρr1ρ(r2)e24πε0r12dr1dr2+EXCρدرحالی که چگالی بار حالت دقیق پایه ρ(r)در یک موقعیتr عبارت است از:
(2-26) ρr=i=1n|ψir|2 جمعψ i بر روی تمام اوربیتالهای ksاشغال شده میباشد. با توجه به روابط بالا اگر اوربیتالهای ks به دست آورده شود، انرژی الکترونی حالت پایه مولکول قابل محاسبه خواهد بود. معادلات ks برای اوربیتالهای تک الکترونی به صورت زیر میباشد:
(2-27) Hiksψiks=εiksψksکه در آن هامیلتونی Hiks شامل مجموع چهار عبارت تکالکترونی میباشد:
(2-28)
H=-ℏ22me∇12-i=1Nz1e24πε0ri1+ρ(r2)e24πε0r12dr2+VXC(r1)جمله اول، عملگر انرژی جنبشی تکالکترونی، جمله دوم، انرژی پتانسیل جاذبه بین الکترون i و هستهها و جمله سوم انرژی پتانسیل دافعه بین الکترون i و یک بار فرضی از ابر الکترونی و VXC پتانسیل همبستگی-تبادل است که به صورت زیر تعریف میشود:
(2-29) VXCρ=δεXCρδρعبارت εXC در رابطه کوهن-شام دو نوع انرژی را در برمیگیرد که عبارتند از:
1-انرژی تبادل مکانیک کوانتومی مربوط به اسپین الکترونها
2-انرزی همبستگی دینامیکی مربوط به حرکت الکترونها
درصورتی که εXCρرا داشته باشیم VXC بهراحتی به دست آمده و از آنجا معادله قابل حل خواهد بود. برای سهولت در طراحی تقریبهای εXC،εxc به یک قسمت تبادلی و یک قسمت همبستگی تقسیم میشود و به این ترتیب تقریبهای جداگانهای برای εx وεc مطرح میشود]29[.
تقریبهای به کار گرفته شده در این تئوری عبارتند از:
-تقریب چگالی موضعی(LDA)
-تقریب چگالی اسپین موضعی(LSDA)
-تقریب گرادیان تعمیمیافته(GGA)
-تابع هیبریدی
2-7-1 تقریب چگالی موضعیهوهنبرگ و کوهن نشان دادند که اگر دانسیته به آهستگی با موقعیت تغییر کند آنگاه انرژی تبادلی-همبستگی به درستی توسط رابطه زیر داده میشود:
(2-30) EXCLDA=ρrεXCρdrهرگاه EXC فقط به ρ وابسته باشد، تقریب دانسیته محلی LDA به دست میآید]23،30،31[.
تقریب چگالی اسپین-محلیبرای مولکولهای لایه باز و ساختارهای مولکولی نزدیک تفکیک، تقریب دیگری وجود دارد که نتایج آن از LDA بهتر است. این تقریب به LSDA معروف است.
در LDA الکترونها با اسپین مخالف جفت شده و اوربیتالهای فضایی کوهن-شام یکسان دارند اما تقریب LSDA اجازه می دهد چنین الکترونهایی، اوربیتال فضایی متفاوت داشته باشند (θi,βksوθi,αks).
در این تقریب دانسیتههای (r)ρβ و(r) ραوجود دارد و بنابراین انرژی تبادلی-همبستگی، تابع این 2 مقدار خواهد بود]32،33[.
تقریب گرادیان تعمیمیافتهاگر انرژی تبادلی–همبستگی علاوه بر دانسیته، تابع مشتق دانسیته هم باشد تقریب دیگری تحت عنوان گرادیان تعمیمیافته (GGA) به وجود میآید.
(2-31) EXCGGAρα,ρβ=ραr,ρβr,∇ραr,∇ρβ(r)drاین توابع برخی خواص شیمیایی مثل ساختمان، انرژی واکنش و فرکانسهای ارتعاشی را درست پیشبینی میکند ولی در بعضی واکنشها، انرژی فعالسازی را بسیار کم تخمین میزند. البته این مشکل با کمک روشهای هیبریدی قابل حل است]34،35[.
توابع هیبریدیهمانطور که گفته شد انرژی EXCGGA را می توان به دو بخش تبادلی و همبستگی تقسیم کرد:
(2-32) EXCGGA=EXGGA+ECGGAبرخی از توابع تبادلی متعارف در GGA عبارتند از:
تابع 1986 پرمو و وانگ(pwx86 یاpw86)
تابع 1988 بک(B88یا Bx88 یاBecke88 یا B)
تابع 1991 پرمو و وانگ(pwx91)
بهترین توابع تبادلی در پیشبینی خواص مولکولی توابع B88 و pwx91 میباشند.
تابعتبادلیB به صورت زیر است :
(2-33) EXB88=EXLSDA-bσ=α,β(ρσ)4/3χσ21+σbχσsinh-1χσdr(2-34) χσ=∇ρσρt43sinh-1=LnX+(X2+1)1/2که در عبارت اول b یک پارامتر نیمهتجربی با مقدار0042/0 واحد اتمی است.
برخی از معروفترین توابع همبستگی عبارتند از :
تابع لی - یانگ – پار(LYP)
تابع پرمو ( P86یاPC86)
2-8 روش B3LYPدر روشهای مختلف DFT،εXC با تلفیق انواع توابع همبستگی به دست میآیند. در روش B3LYP تابع تبادلی تصحیح گرادیان بک با تابع همبستگی تصحیح گرادیان لی-یانگ-پار تلفیق شده است. در این روش، عدد3 نشاندهنده به کارگیری 3 پارامتر تجربی در تابع تبادل بک است.
این تابع به شکل زیر است :
(2-35) EXCB3LYP =1-a0 –axEXLSDA +a0 EXHF+axEXB88+1-aCECVWN +aCECLYPمقادیرa0 وaX و aCبه ترتیب برابر 2/0 و72/0 و81/0 میباشند که از تطابق نتایج با انرژیهای تجربی اتمی کردن مولکول به دست آمدهاند.
معادلهks به کمک روش میدان خودسازگار حل میشود. بهطوری که در ابتدا یک چگالی احتمال حدس زده میشود و با استفاده از برخی تقریبها برای محاسبه εXC، VXCبه عنوان تابعی از r به دست میآید. سپس یک مجموعه از معادلات حل میشود تا مجموعهای از اوربیتالهای ks اولیه به دست آید تا برای محاسبه چگالی به شکل معادله (2-12) به کار روند. در نتیجه، انرژی الکترونی از معادله(2-11) به دست میآید و با جایگزینی در معادله شرودینگر تابع موج به دست میآید و از این روش تکراری برای ارزیابی معادله به وسیله تغییر انرژی و چگالی بار تا ایجاد سازگاری استفاده میشود]23،34،36[
2-9 مجموعههای پایهمحاسبات این روشها نیاز به انتخاب یک مجموعه پایه دارد و استفاده از مجموعه پایه یک ابزار لازم برای موفقیت در محاسبات است. در واقع چون راه حل دقیقی برای حل معادله مستقل از زمان شرودینگر برای سیستمهای چندالکترونی وجود ندارد، با استفاده از روشهای عددی میتوان به راهحلهای تقریبی دست یافت.
برای یک تابع موج مولکولی اوربیتالهای الکترونی اتمهای سازنده یک سری توابع پایه را ایجاد میکند که خود این اوربیتالهای اتمی هم میتوانند به نوبه خود توسط گونههای مختلفی از توابع ریاضی بیان شوند. یک مجموعه از اوربیتالهای اتمی دقیق اوربیتالهای نوع اسلیتری(STO) میباشند که رابطه آن براساس تابع موج هیدروژن نوشته میشود:
(2-36) XSTO(r)=CE-αrتابع ارائه شده توسط اسلیتر فقط شامل هارمونیکهای کروی (واقع در عبارت C) و عبارت نمایی است. مشکل اساسی، در انتگرالگیری توابع نمایی به خصوص برای اوربیتالهایی که روی سه یا چهار اتم مختلف متمرکز شدهاند، میباشند. در نتیجه برای حل مشکل، توابع نوع گوسین (GTO) توسط بویز، بهصورت زیر معرفی شدند:
(2-37) XGTOr=de-αr2d و α پارامترهای قابل تنظیم میباشند. اما در مورد این توابع هم مشکلی وجود دارد و آن این است که این توابع به خوبی STO نشانگر چگالی الکترون در موقعیت واقعی الکترون نیستند.
به همین دلیل در اکثر تقریبهای محاسباتی ساختارهای الکترون، یک ترکیب خطی از توابع STO با چندین اوربیتال نوع گوسین منظور میشود. به اوربیتالهای اصلی نوع گوسین که با اوربیتالهای نوع اسلیتر ترکیب میشوند اوربیتالهای منقبض شده n-GSTO گفته میشود.
انواع مجموعههای پایهمنظور از انواع مجموعههایپایه، مجموعههای مختلفی از توابع ریاضی میباشند که برای توصیف اوربیتالهای اتمی و حل معادلات دیفرانسیلی به کار میروند.
2-9-1-1 مجموعه های پایه حداقل
این مجموعه شامل حداقل تعداد توابع پایه از اوربیتالهای اتمی میباشد که برای توصیف یک سیستم لازم است. بنابراین برای مولکول CH4 مجموعه پایه حداقل شامل چهار اوربیتال1s برای هیدروژنها و سری 2p ،2s و1s برای کربن است. مجموعهپایه STO-3G یک مجموعه پایه حداقل است که از سه تابع گوسی اولیه استفاده میکندکه 3G در آن به همین مطلب اشاره میکند و STO مخفف اوربیتالهای نوع اسلیتر است.


2-9-1-2 مجموعه پایه زتای دوگانه
در یک مجموعه پایه زتای دوگانه خالص هر عضو از یک مجموعه پایه حداقل با دو تابع جایگزین میشود. در نتیجه در مقایسه با مجموعه پایه حداقل تعداد توابع دو برابر میشود. البته در مواردی ممکن است تعداد مجموعههای پایه زتای دوگانه کمی کمتر از دو برابر باشد. با دو برابر شدن تعداد توابع جوابهای بهتری نسبت به مجموعههای پایه حداقل به دست خواهد آمد.
(2-38) NDZ=2N02-9-1-3 مجموعه پایه زتای سهگانه
در این مجموعه پایه برای توصیف هر اوربیتال از سه تابع اولیه استفاده میشود.
(2-39) NTZ=3N02-9-1-4 مجموعههای پایه ظرفیتی شکافته
در این مجموعههای پایه، توابع پایه بیشتری برای هر یک از اوربیتالهای اتمی لایه والانس منظور میشود. به این ترتیب برای هر اوربیتال اتمی پوسته ظرفیتی از دو تابع یا بیشتر و برای هر اوربیتال اتمی پوسته داخلی تنها از یک تابع استفاده میشود. انواع مجموعه پایه ظرفیتی شکافته، به نسبت تعداد توابعی که برای اوربیتالهای والانس و اوربیتالهای درونی منظور میشود از هم متمایز میشوند. این مجموعههای پایه نشان میدهد هر اوربیتال اتمی پوسته داخلی با یک تابع مرکب که خود از L تابع اولیه GTO ساخته شده است توصیف میشود.
درحالیکه اوربیتالهای لایه والانس با X تابع مرکب توصیف میشوند که اولی از M تابع اولیه گوسی، دومی ازN تابع اولیه گوسی و... تشکیل شده است.
متداولترین مجموعههای پایه نامبرده عبارتند از :3-21G ، 4-31G ، 6-21G ، 6-31G .
2-9-1-5 مجموعه پایه پلاریزه
در ساختار مولکولها اوربیتالهای روی یک اتم به علت جاذبه هسته دیگر تغییر شکل میدهند و بنابراین باعث کج شکلی یا پلاریزه شدن چگالی الکترون نزدیک هستهها میشوند .
مجموعههای پایه قطبیده با استفاده از افزایش اوربیتالهایی با اندازه حرکت زاویهای آن سوی اندازه حرکت مورد نیاز برای توصیف حالت پایه هر اتم، این محدودیت را از بین میبرند. برای مثال مجموعههای پایه قطبیده، توابع dرا به اتمهای کربن، توابع f را به فلزاتواسطه و توابع p را به اتمهای هیدروژن اضافه میکنند. یکی از مجموعههای پایه قطبیده 6-31G(d) است که در آن توابع d به اتمهای سنگین اضافه شده است.
2-9-1-6 مجموعههای پایه نفوذی
در گونههایی که چگالی الکترونی در آنها به صورتی خاص و به طور معمول خارج از مولکول توزیع می شوند(آنیونها، مولکولهای دارای جفتالکترون غیرپیوندی و حالتهای برانگیخته)، از بعضی توابع اصلی که بیشتر به سمت خارج توزیع شدهاند، استفاده می شود. این توابع اصلی افزودنی، توابع نفوذی نامیده میشوند. اضافه شدن توابع گوسین نفوذی از نوع pوs به اتمهای سنگینتر از هیدروژن با یک علامت + نشان داده میشوند مثل 3-21+G. افزودن توابع نفوذ بیشتر، هم به هیدروژن و هم به اتمهای سنگینتر با (++) نشان داده میشوند]37[.
2-10 گرمای تشکیلهدف این پروژه به دست آورن گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات نیتروآروماتیک با استفاده از روشهای آغازین و نیمهتجربی است. بنابراین لازم است تعریفی از گرمای تشکیل ارائه شود. گرمای تشکیل استاندارد یک ترکیب، تغییر آنتالپیای است که در نتیجه تشکیل یک مول از آن ترکیب از عناصر آن ایجاد میشود که همه مواد در حالت استاندارد خود میباشند. علامت آن Hf0∆ است. علامت صفر بالای آن به معنای انجام فرآیند در شرایط استاندارد میباشد.
حالات استاندارد به صورت زیر تعریف میشود:
برای گازها فشار 1 بار.
برای ماده در حالت محلول غلظت 1 مولار در فشار 1 بار
برای مواد خالص در یک حالت متراکم(مایع یا جامد)، مایع یا جامد خالص
برای یک عنصر حالتی که عنصر بیشترین پایداری را در فشار 1 اتمسفر و دمای مشخص شده دارد(معمولا 25 درجه سانتیگراد یا 15/289درجه کلوین)
آنتالپی استاندارد بر حسب انرژی بر مقدار ماده بیا ن میشود. اغلب بر حسب کیلوژول بر مول ولی میتوان آن را بر حسب کالری بر مول، ژول بر مول یا کیلوکالری برگرم بیان کرد.
2-11 دانسیته
دانسیته و گرمای تشکیل دو خاصیت کلیدی یک ماده منفجره میباشند، زیرا عملکرد پارامترهایی نظیر فشار یا سرعت انفجار تحت تاثیر این خاصیت قرار دارد. برای محاسبه فشار و سرعت انفجار یک ماده منفجره جدید با روشهای مختلف بهطور معمول از گرمای تشکیل و دانسیته آن ترکیب استفاده میشود. افزایش در ظرفیت اکسیژن ماده منفجره و گرمای تشکیل آن باعث افزایش حساسیت و نیز عملکرد آن میشود. دانسیته ماده منفجره وزن واحد حجم ماده منفجره است. هرچه چگالی ماده منفجره بیشتر باشد، سرعت و قدرت انفجار بیشتر است]38[.
2-12 رگرسیون آنالیز رگرسیون خطی چندگانه به عنوان یک ابزار آماری جهت استخراج مدل‌های کمی و بررسی میزان اهمیت هر متغیر مستقل در معادله رگرسیون به کار می‌رود.واژه رگرسیون در فرهنگ لغت به معنی بازگشت است و اغلب جهت رساندن مفهوم "بازگشت به یک مقدار متوسط یا میانگین" به کار می‌رود. بدین معنی که برخی پدیده‌ها به مرور زمان از نظر کمی به طرف یک مقدار متوسط میل می‌کنند. در حقیقت تحلیل رگرسیونی فن و تکنیکی آماری برای بررسی و مدل‌سازی ارتباط بین متغیرها است. رگرسیون در هر زمینه‌ای از جمله مهندسی، فیزیک، اقتصاد، مدیریت، علوم زیستی، بیولوژی و علوم‌اجتماعی برای برآورد و پیش‌بینی مورد نیاز است. می‌توان گفت تحلیل رگرسیونی، پرکاربردترین روش در بین تکنیک‌های آماری است. ابتدا تحلیل‌گر حدس می‌زند که بین دو متغیر نوعی ارتباط وجود دارد، در حقیقت حدس می‌زند که یک رابطه به شکل یک خط بین دو متغیر وجود دارد و سپس به جمع آوری اطلاعات کمی از دو متغیر می‌پردازد و این داده‌ها را به صورت نقاطی در یک نمودار دو بعدی رسم می‌کند. این نمودار که به آن نمودار پراکندگی گفته می‌شود نقش بسیار مهمی را در تحلیل‌های رگرسیونی و نمایش ارتباط بین متغیرها ایفا می کند. درصورتی که نمودار نشان دهنده این باشد که داده‌ها به طور تقریبی (نه دقیق) در امتداد یک خط مستقیم پراکنده شده‌اند، حدس تحلیل‌گر تأیید شده و این ارتباط خطی به صورت زیر نمایش داده میشود:
(2-40) y = a x + b
که در آن a شیب خط و b عرض از مبدا میباشد. به دلیل احتمال وجود خطا در اندازهگیریها معادله (2-40) به شکل زیر اصلاح میشود:
(2-41) y = ax + b + є
 معادله (2-41) یک مدل رگرسیون خطی نامیده می شود که x متغیر مستقل و y متغیر وابسته گفته میشود. є خطای تصادفی است که برای کامل شدن مدل و نشان دادن این که خطا نیز تا حدی وجود دارد در نظر گرفته می شود.
2-12-1 رگرسیون خطی چند متغیره (MLR)فرض کنید خط رگرسیون yنسبت به x1،x2، x3و... xk به صورت زیر باشد:
(2-42) Y= β0+ β1X1+ ⋯+ βkXk+ ε ε یک متغیر تصادفی است و متغیر خطا نامیده شده و فرض میشود که دارای توزیع نرمال با میانگین صفر و واریانسσ2 و ناهمبسته میباشد. پارامترهایσ2، 1β، 2β و ... مجهول هستند و باید با استفاده از داده‌ها برآورد شوند. فرض می شود داده‌ها عبارتند از Y1 , Y2 ,… , Ynکه در آن Yiپاسخ متناظر باK امین سطح از متغیرهای مستقلxi1،xi2...وxik است. یعنی برای مقادیرi=1,2,….n می‌توان نوشت:
(2-43) Yi= β0+ β1X11+ ⋯+ βkXik+ εiآن گاه هدف برآوردهایی برای β0،β1 و...kβ به ترتیب به نام‌های b0، b1و.. bkو در نتیجه به دست آوردن معادله زیر برای برآورد رگرسیون است.
(2-44) Y= b0+ b1X1+ ⋯+ bkXkدر این معادله، Y نشاندهنده مقدار برآورد در ازای x1، x2 و xkاست. پس این معادله می‌تواند به عنوان معادله‌ای پیش‌بینی کننده مورد استفاده قرار گیرد. برآوردهایb0،b1و... bkرا به گونه‌ای برمی‌گزینیم که مجموع توان‌های دوم انحراف‌ها را کمینه کند. یعنی آنها را به گونهای به دست می‌آوریم که با جایگزینی در معادله زیر کمترین مقدار ممکن را تولید کنند.
(2-45) S= i=1nεi2= i=1n( Y1-β0-β1Xi1-⋯-βkXik)2 با استفاده از حساب دیفرانسیل و انتگرال، برآورد b0،b1و... bkبا مشتق گرفتن از معادله فوق نسبت به β0،β1و...kβ و مساوی صفر قرار دادن آنها، به دست میآیند]39[.
3-1 بهینهسازی ساختارهاجهت پیدا کردن ساختارهای پایه در یک مولکول به طور دقیق، انجام محاسبات بهینهسازی ساختار ضروری است. تغییر ساختار در یک مولکول، تغییراتی در انرژی و خواص مولکولی نیز ایجاد میکند. در شیمی محاسباتی، تابع موج و انرژی برای ساختار ابتدایی محاسبه شده و سپس عملیات بهینهسازی تا رسیدن به ساختاری با انرژی کمتر ادامه مییابد و این عمل آنقدر تکرار میشود تا به ساختاری با کمترین انرژی نسبت به حالت اولیه برسد. در هر مرحله برای انتخاب یک ساختار جدید و همگرایی به ساختار با حداقل انرژی از الگوریتمهای پیچیدهای استفاده میشود. سطح انرژی پتانسیل یک رابطه ریاضی است که ساختار مولکولی و انرژی آن را به هم مربوط میکند. کمینهای که در ته دره سطح پتانسیل مربوط به نمودار انرژی بر حسب مسیر واکنش قرار دارد و حرکت در هر جهت نسبت به آن منجر به انرژی بالاتری میشود، مربوط به پایدارترین ساختار در میان چند ساختار ممکن است. در نقطه زینی منحنی، مشتق اول صفر است.
اولین قدم در محاسبات کوانتومی توسط نرمافزار گوسین پیدا کردن ساختاری است که دارای گرادیان صفر باشد]40[. در این پروژه با استفاده از این روش، ترکیبات نیتروآروماتیک با روشهای B3LYP و مجموعه پایه 6-31G* و روش PM3 طی مراحلی که به صورت جداگانه بیان میشود، بهینه میشوند.
3-2 گرمای تشکیل فاز گازیهدف در این پروژه به دستآوردن گرمای تشکیل فاز گازی تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک (مولکولهای ارائه شده در جدول (1-1)) با کمک روشهای آغازین و نیمهتجربی و سپس ارتباط این نتایج با دادههای تجربی فاز متراکم این ترکیبات میباشد. علاوه بر این تلاش میکنیم که با کمک نرمافزارهای لازم، حجم مولکولی و سپس دانسیته کریستالی این ترکیبات را به دست آوریم. نرمافزارهای مورد استفاده، نرمافزارهای گوسین، گوسویو و هایپرکم میباشند. همانطور که گفته شد، دادهها با دروش محاسبه شده است که مراحل 2 روش، در ادامه بیان میشود.
3-2-1 روش آغازین در این روش ابتدا ساختار مولکول موردنظر با کمک نرمافزار هایپرکم نسخه 7 رسم شده و به صورت یک فایل با پسوند ENT ذخیره میشود. سپس فایل ENT ذخیره شده را در محیط گوسویو یافته و از لحاظ صحت ساختار مورد بررسی قرار میگیرد. پس از اطمینان از صحت ساختار مولکول موردنظر با پسوند GJFذخیره میشود. در این مرحله با کمک نرمافزار گوسین فایل GJFذخیره شده را یافته و آن را در محیط گوسین صدا میزنیم.
سپس در قسمت مربوطه با وارد کردن دستور b3lyp/6-31g* fopt freq# و اجرا کردن آن، میتوان فایل خروجی مربوط به مولکول موردنظر را به دست آورد. بعد از به دست آوردن فایل خروجی، با استفاده از معادله (3-1) میتوان گرمای تشکیل فاز گازی را به دست آورد]5[.
(3-1) ∆Hi=Ei-njϵj Eiانرژی مولکولi ، nj تعداد اتم j در مولکول و εj=Ej-xj میباشند. xj نیز ضریب تصحیح اتم jام در سطح تئوری مورد استفاده است. بر اساس مطالعات رایس، اتمهای C، NوO را به 2 دسته تقسیم میشود. اتمهای موجود در پیوند یگانه و اتمهای موجود در پیوند چندگانه. دسته اول با nC، nH، nN، nO نمایش داده میشوند و دسته دوم با nC'، nH'، nN' و nO'نشان داده میشوند. مقادیرεj مربوط به اتمهای موردنظر در جدول (3-1) ارائه شده است.
جدول 3-1: مقادیر εj مربوط به اتمهای مختلف]5[
ε(hartree)اتم
121621/38- C
592039/0- H
774096/54- N
161771/75- O
121380/38- C'
765886/54- N'
157348/75- O'

با جایگذاری دادهها در رابطه (3-1) و با کمک فایل خروجی مولکولها میتوان گرمای تشکیل فاز گازی مولکولها (مولکولهای شماره 1-65 جدول 1-1) را به دست آورد. دادههای به دست آمده در جداول (3-2) ارائه شده است.
جدول3-2: گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده از رابطه (3-1) بر حسب کیلوژول بر مول
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
691/71 12 6 12 0 0 4 0 1
638/700 0 6 6 6 0 0 0 2
337/71- 6 3 6 1 0 5 1 3
438/238 12 6 14 0 0 6 0 4
084/30 6 3 6 0 3 6 0 5
809/73 4 2 6 0 0 4 0 6
762/29 4 2 6 0 0 4 0 7
022/29 4 2 6 0 0 4 0 8
198/143- 4 2 6 1 0 4 0 9
408/111- 4 2 6 1 0 4 0 10
865/3 4 2 6 0 0 6 1 11
228/29 4 2 6 0 0 6 1 12
431/11- 6 3 6 6 0 9 3 13
790/24 6 3 6 0 0 3 0 14
761/122- 6 3 6 1 0 3 0 15
622/16 6 3 6 0 1 4 0 16
638/16 6 3 6 0 0 5 1 17
444/13 2 1 6 0 0 7 1 18
774/118- 2 1 6 1 0 5 0 19
524/94- 2 1 6 1 0 5 0 20
253/100- 2 1 6 1 0 5 0 21
312/79 2 1 6 0 1 6 0 22
396/67 2 1 6 0 1 6 0 23
036/181- 4 2 6 1 0 6 1 24
630/132 2 1 10 0 0 7 0 25
443/317- 4 2 6 2 0 4 0 26
جدول ( 3-2) ادامه
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
806/233- 4 2 6 2 0 4 0 27
712/258- 7 3 7 1 0 3 0 28
254/183 8 4 10 0 0 4 0 29
219/13 6 3 6 0 2 5 0 30
578/37 11 5 13 0 0 4 0 31
400/305- 5 2 7 1 0 4 0 32
591/258- 3 1 7 1 0 5 0 33
308/293- 3 1 7 1 0 5 0 34
808/291- 3 1 7 1 0 5 0 35
362/185- 6 3 6 2 0 7 2 36
946/192 6 3 6 0 2 5 0 37
839/733 10 7 12 0 1 4 0 38
443/257 4 4 6 2 1 3 0 39
591/264 6 6 8 0 1 5 0 40
035/10 6 3 6 1 1 6 0 41
612/201 4 4 6 1 0 2 0 42
349/172 4 2 12 0 1 9 0 43
068/125 4 2 10 0 0 6 0 44
453/147 4 2 10 0 0 6 0 45
748/204 4 2 6 0 2 6 0 46
103/111- 6 3 6 1 0 7 2 47
686/69- 4 2 6 1 1 5 0 48
473/91 8 4 6 0 1 3 0 49
714/102 8 4 12 0 1 5 0 50
086/434 8 4 10 0 0 4 0 51
621/118- 6 3 6 1 0 5 1 52
061/166- 8 4 6 2 0 6 2 53
جدول (3-2) ادامه
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
256/101 6 4 5 0 0 2 0 54
019/178 6 4 5 1 0 2 0 55
193/1 6 3 6 0 0 7 2 56
204/3- 2 1 6 0 0 9 2 57
329/7 2 1 6 0 0 9 2 58
203/160 4 2 12 0 1 9 0 59
748/113- 4 2 6 1 1 5 0 60
667/296- 3 1 7 1 1 8 1 61
367/208 2 1 14 0 0 11 0 62
569/71- 2 1 6 1 1 8 1 63
893/176 4 2 14 0 0 10 0 64
532/69 2 1 6 0 1 6 0 65
این دادهها گرمای تشکیل فاز گازی مولکولها میباشند. برای تبدیل آنها به گرمای تشکیل فاز متراکم از نرمافزار Excel و روش رگرسیون خطی چند متغیره استفاده میکنیم. به این صورت که ابتدا گرمای تشکیل فاز متراکم را تنها تابعی از گرمای تشکیل فاز گازی قرار داده و بعد از آن در صورت لزوم با وارد کردن عوامل دیگری از جمله نوع و تعداد عناصر، تعداد حلقه آروماتیک و گروه نیترو میتوان مربع Rرا بهبود داده و دادههای بهتری به دست آورد.
همانطور که گفته شد در ابتدا HF(c)∆ را فقط تابعی از HF(g)∆ در نظر گرفته و در اینصورت خواهیم داشت:
(3-2) ∆Hf(c)=a+b∆Hf(g)
با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره مربع Rبرابر 861/0 به دست میآید. برای بهبود نتایج، عوامل دیگر را نیز در معادله وارد کرده و از معادلهای به شکل زیر استفاده میشود:
(3-3) ∆Hfc=a+b∆Hfg+cnC+dnN+enO+fnH+gnNO2+hnArپس از پردازش دادهها، مقادیرضرایب تصحیح معادله (3-3) به شکل زیر به دست میآید. مربع R بهدستآمده با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره برابر895/0 میشود.
(3-4) ∆Hfc=58.14+0.836∆Hfg+46.59nC+6.54nN-46.61nO-31.91+42.41nNO2-189.158nArبا توجه به مقادیر بالای p-value بعضی پارامترها میتوان مقدار مربع Rرا بهبود بخشید. با حذف عرضاز مبدا و nN که مقادیر p-value آنها به ترتیب 603/0و 246/0 است، مقدار مربع R به 914/0رسیده و معادله زیر به دست میآید:
(3-5) ∆Hfc=0.871∆Hfg+35.74nC-31.82nO+30.38nNO2-22nH-144.414nArدادههای مربوط به گرمای تشکیل فاز متراکم مولکولها که با استفاده از این رابطه به دست آمده است در جدول (3-3) ارائه شده است.
جدول 3-3: نتایج تجربی]14[ و گرمای تشکیل فاز مترکم محاسبه شده از رابطه (3-5)بر حسب کیلوژول بر مول
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
55/135- 7/74- 5 96/197- 2/18- 3 06/85- 2/68 1
21/20- 7/1- 6 65/87 8/67 4 36/489 3/606 2
جدول (3-3) ادامه
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
59/99- 6/114- 31 5/208- 6/204- 19 57/58- 2/27- 7
39/378- 6/432- 32 38/187- 7/205- 20 21/59- 5/38- 8
36/326- 7/398- 33 37/192- 1/207- 21 04/241- 5/235- 9
60/356- 8/413- 34 15/26- 4/36- 22 35/213- 6/209- 10
29/355- 2/427- 35 53/36- 4/26- 23 38/89- 4/66-2/68- 11
36/377- 8/298- 36 25/282- 1/279-
9/199- 24 29/67- 2/55-
9/43- 12
30/28 5/36 37 17/3- 7/45 25 49/130- 5/124- 13
92/524 300 38 62/424- 4/443- 26 16/74- 2/37- 14
09/98 3/86 39 78/351- 6/422- 27 49/234- 9/217-
4/248- 15
18/162 5/151 40 99/348- 7/409- 28 27/103- 8/72- 16
83/184- 4/386- 41 14/7 3/47 29 52/89- 62/63- 17
29/103 194 42 24/128- 9/97- 30 78/69- 2/48- 18
جدول (3-3) ادامه
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
07/15 5/22 59 62/225 8/10 51 65/2 9/22 43
01/207- 6/246- 60 1/239- 1/252- 52 01/21- 6/30 44
79/389- 9/427- 61 82/331- 3/277- 53 51/1- 6/37 45
76/117 7/102 62 29/21- 8/78 54 84/49 50 46
65/197- 232- 63 74/13 6/98 55 86/240- 8/200- 47
08/79 1/74 64 23/111- 5/102- 56 11/199- 1/248- 48
67/34- 6/45- 65 54/92- 5/55- 57 34/49- 9/48- 49
37/83- 7/48- 58 52/13- 9/18 50
با انجام این محاسبات، مقدار مجذور مربع انحراف میانگین برابر 15 کیلوژول بر مول به دست میآید.
3-2-2 روش نیمهتجربیدر این مرحله نیز مانند قبل، با دستور # pm3 fopt freq برنامه گوسین اجرا میشود. محاسبات به صورت تکنقطهای بوده و گرمای تشکیل فاز گازی در فایل خروجی قابل استنتاج است. منظور از محاسبات تکنقطهای انرژی، پیشبینی انرژی و ویژگیهای مربوط به یک مولکول با ساختار مشخص و معین است. به عبارت دیگر، در این روش خواص ساختاری مولکول ثابت در نظر گرفته میشود. علت نامگذاری این روش، این است که محاسبات انرژی روی یک نقطه ثابت در مورد انرژی پتانسیل مولکول انجام میشود. دادههای بهدستآمده از روش PM3 در جدول (3-3) ارائه شده است. تعداد مولکولها در این روش 72 (مولکولهای شماره 72-1 ارائه شده در جدول 1-1 ) میباشد.
جدول 3-4: نتایج تجربی ]14[و گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده با روش PM3بر حسب کیلوژول بر مول
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
78/337- 6/422- 27 70/27 2/37- 14 54/142 2/68 1
16/296- 7/409- 28 63/173- 9/217-
4/248- 15
34/832 3/606 2
77/158 3/47 29 80/1- 8/72- 16 26/108- 2/187- 3
87/27- 9/97- 30 86/12 2/63- 17 33/184 8/67 4
40/31 6/114- 31 55/18 2/48- 18 18/45- 7/74- 5
53/324- 6/432- 32 89/139- 6/204- 19 61/62 7/1- 6
61/298- 7/398- 33 126- 7/205- 20 49/37 2/27- 7
24/308- 8/413- 34 4/133- 1/207- 21 32/41 5/38- 8
73/305- 2/427- 35 44/51 4/36- 22 99/168- 5/235- 9
28/216- 8/298- 36 66/52 5/26- 23 42/156- 6/209- 10
5/145 5/36 37 23/185- 1/279-
1/199- 24 26/7 4/66-
2/68- 11
08/420 300 38 77/146 7/45 25 54/25 2/55-
9/43- 12
84/308 3/86 39 16/375- 4/443- 26 49/25- 5/124- 13
جدول(3-4) ادامه
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
61/215 7/102 62 52/129 8/10 51 18/142 5/151 40
64/102- 232- 63 66/178- 1/252- 52 08/420 4/386- 41
40/182 1/74 64 83/201- 3/277- 53 97/133 194 42
72/43 6/45- 65 66/81 8/78 54 38/125 9/22 43
24/92 1/15- 66 55/69 6/98 55 01/135 6/30 44
18/445 6/296 67 108/5- 5/102- 56 78/158 6/37 45
28/152 6/44 68 58/0- 5/55- 57 6/147 50 46
96/560 3/480 69 34/15 7/48- 58 37/129- 8/200- 47
41/608 1/617 70 78/144 5/22 59 9/146- 1/248- 48
42/277 3/80 71 35/167- 6/246- 60 16/52 9/48- 49
96/626 2/132 72 02/283- 9/427- 61 42/105 9/18 50
پس از به دست آوردن مقادیر گرمای تشکیل فاز گازی به روش PM3، باید دادههای به دست آمده را به گرمای تشکیل فاز متراکم تبدیل نمود. برای این منظور از نرمافزارExcel و روش رگرسیون خطی چند متغیره استفاده میشود. به این صورت که با اثر دادن پارامترهای مختلف، تلاش میشود گرمای تشکیل فاز متراکم به دست آید. ابتدا گرمای تشکیل فاز متراکم تنها تابعی از گرمای تشکیل فاز گازی در نظر گرفته میشود:
(3-7) ∆Hf(c)=a+b∆Hf(g)سپس با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره ضرایب a و b به دست آورده میشود که معادله (3-8) به دست میآید.
(3-8) ∆Hfc=-91.97+0.902∆Hf(g) مربع R برابر 923/0 میباشد. برای بهتر شدن نتایج میتوان پارامترهایی نظیر تعداد و نوع عناصر و نیز تعداد حلقه آروماتیک و گروه نیترو نیز در معادله (3-8) وارد شود. با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره، ضرایب معادله به صورت زیر به دست میآید:
(3-9) ∆Hfc=-15.81+0.782∆Hfg+15.82nC+24.56nN-40.66nO-16.88nH+38.84nNO2-43.34hnArمقدار مربع R برابر940/0 میشود. با نگاهی به مقادیر p-value پارامترها میتوان حدس زد که از عرض از مبدا، تعداد اتم کربن و تعداد حلقه آروماتیک با مقادیر به ترتیب 60/0، 2/0 و37/0 میتوان چشمپوشی نمود. بعد از اعمال این تغییرات مقدار مربع R برابر 943/0 شده و رابطه (3-9) به شکل زیر تغییر میکند
(3-10) ∆Hfc=0.842∆Hfg+18.09nN-34.46nO-10.45nH+42.04nNO2 سپس با قرار دادن دادهها در معادله (3-10) گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات به دست میآید. این دادهها در جدول (3-5) ارائه شده است.
جدول3-5: گرمای تشکیل فاز متراکم تجربی]14[ و محاسبه شده از رابطه (3-10) و میزان انحراف ازدادههای تجربی ترکیبات بر حسب کیلوژول بر مول
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
7/204 37/239- 9/217-
4/248- 15 27/42 48/25 2/68 1
20/21- 59/51- 8/72- 16 69/3 61/602 3/606 2
59/4 79/67- 2/63- 17 04/17 24/204- 2/187- 3
12/18 32/66- 2/48- 18 03/27 76/39 8/67 4
68/8 28/213- 6/204- 19 85/1- 84/72- 7/74- 5
11/4- 59/201- 7/205- 20 96/4 66/6- 7/1- 6
72/0 82/207- 1/207- 21 61/0 81/27- 2/27- 7
31/26- 08/10- 4/36- 22 91/13- 59/24- 5/38- 8
34/17- 05/9- 5/26- 23 63/0 13/236- 5/235- 9
37/8- 72/270- 1/279-
1/199- 24 94/15 54/225- 6/209- 10
05/4 64/41 7/45 25 76/7 16/74- 4/66-
2/68- 11
78/0 18/444- 4/443- 26 57/3 77/58- 2/55-
9/43- 12
88/9- 71/412- 6/422- 27 38/17 89/144- 5/124- 13
69/33- 01/376- 7/409- 28 80/2- 39/34- 2/37- 14
جدول (3-5) ادامه
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
18/30- 18/80 50 46 43/9- 73/56 3/47 29
11/42 91/242- 8/200- 47 88/31- 91/65- 9/97- 30
21/38- 89/209- 1/248- 48 38/10- 22/104- 6/114- 31
41/44- 49/4- 9/48- 49 04/31- 55/401- 6/432- 32
54/0- 44/19 9/18 50 88/24- 81/373- 7/398- 33
29/21- 09/32 8/10 51 30/24- 50/389- 8/413- 34
41/11 51/263- 1/252- 52 82/39- 38/387- 2/427- 35
42/59 72/336- 3/277- 53 74/51 55/350- 8/298- 36
22/39 58/39 8/78 54 57/43- 07/80 5/36 37
67/103 07/5- 6/98 55 23/22- 23/322 300 38
32/1 82/103- 5/102- 56 2/152- 50/238 3/86 39
83/47 33/103- 5/55- 57 83/75- 33/227 5/151 40
22/41 92/89- 7/48- 58 84/106- 55/279- 4/386- 41
86/5- 36/28 5/22 59 95/117 04/76 194 42
48/19- 11/227- 6/246- 60 86/10 03/12 9/22 43
37/46- 53/381- 9/427- 61 79/2- 39/33 6/30 44
9/44 80/57 7/102 62 81/15- 41/53 6/37 45
جدول (3-5) ادامه
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
2/3 40/41 6/44 68 81/36- 18/195- 232- 63
97/139 33/340 3/480 69 6/42 50/31 1/74 64
94/136 16/480 1/617 70 01/29- 58/16- 6/45- 65
94/31- 24/112 3/80 71 51/13- 59/1- 1/15- 66
34/264- 54/396 2/132 72 3/9 30/287 6/296 67
همانطور که از دادههای جدول مشخص است در مورد 4 مولکول اختلاف به نسبت زیاد است. مولکوهای 42،69 و70 دارای گروه N=N در ساختارشان میباشند. بنابراین میتوان تعداد گروه N2 را به عنوان پارامتر دیگری در تعیین گرمای تشکیل فاز متراکم با کمک دادههای PM3 در نظر گرفت. با در نظر گرفتن این ضریب تصحیح معادلهای به صورت زیر تعریف میشود.
(3-11) ∆Hf(c)=a∆Hf(g)+bnN+cnO+dnH+enNO2+fnN2با تاثیر این ضریب تصحیح، مقدار مربع R برابر 96/0 میگردد و ضرایب معادله به شکل زیر به دست میآید.
(3-12) ∆Hfc=0.837∆Hfg+9.35nN-31.74nO-8.82nH+41.58nNO2+123.85nN2بررسی مقادیرp-value نشان میدهد که با حذف پارامتر تعداد اتم نیتروژن میتوان دادههای بهتری به دست آورد. قبل از انجام محاسبات جدید، دادههای مربوط به معادله (3-12) در جدول زیر ارائه میشود تا بتوان تاثیر تعداد گروه N2را مورد بررسی قرار داد.
جدول3-6:نتایج تجربی ]14[و گرمای تشکیل فاز متراکم به دست آمده از معادله (3-12) و میزان انحراف نسبت به مقادیر تجربی بر حسب کیلوژول بر مول
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
72/3 92/40- 2/37- 14 47/59 72/8 2/68 1
27/23 17/241- 9/217-
4/248- 15 97/43 32/562 3/606 2
75/7- 09/65- 8/72- 16 90/16 10/204- 2/187- 3
78/7 98/70- 2/63- 17 73/41 06/26 8/67 4
156/10 76/58- 2/48- 18 63/25 34/100- 7/74- 5

dad103

حال به تعریف انفجار میپردازیم، انفجار یک واکنش اکسیداسیون و احیای سریع است که فشار و حجم زیادی از گازهای داغ را تولید میکند. واکنش سوختن، مشابه واکنش انفجار میباشد که یک ماده سوختنی با هوا میسوزد و حجم زیادی از گازهای داغ را به وجود میآورد. ولی اختلاف این دو واکنش شیمیایی، در سرعت آزادسازی محصولات احتراق میباشد. واکنشهای انفجار سریعاند، درحالیکه واکنشهای سوختن کند پیش میروند. قدرت انفجاری یک ماده منفجره به ساختمان ماده منفجره و وجود عوامل ناپایدار بستگی دارد. این گروهها که باعث ایجاد ناپایداری میشوند، عبارتند از گروههای نیترات، دی آزو، نیترو، آزید و پراکسید و....این گروهها در یک ترکیب باعث افزایش سطح انرژی و ایجاد فشارهایی در داخل مولکول میشوند. وقتی فشارهای داخلی در اثر محرکی حتی با انرژی کم افزایش یافت پایدار ماندن ساختمان مولکول امکان ندارد و منجر به شکستن اکثر پیوندها و جدا شدن ناگهانی اجزا مولکول شده و گرمای زیادی آزاد میشود، یعنی انفجار رخ میدهد. در بعضی از مواد منفجره میزان ناپایداری مواد به قدری زیاد است که بدون هیچ تحریکی واکنش تجزیه و شکست مولکول انجام میگیرد.
1-2 طبقه بندی مواد منفجره تقسیمبندی مواد منفجره دارای تاریخچهای است که در طول زمان تغییرکرده است. در اولین تقسیمبندی که صورت گرفته مواد منفجره را در 6 گروه جای دادند که این 6 گروه عبارتند از:
الف) ترکیبات نیترو
ب) استرهای نیتریک
ج) نیتروآمینها
د) مشتقات اسیدکلریک و پرکلریک
ه) آزیدها
و) پراکسیدها و ازوئیدها و غیره
نقص تقسیمبندی فوق در دسته ششم است که انواعی از مواد نامعلوم را شامل میشود. بعدها این تقسیمبندی تکمیل شد و سعی کردند مواد منفجره را با توجه به عوامل شیمیایی و گروههای عاملی تقسیمبندی کنند. در این تقسیمبندی این مواد به 8 گروه دستهبندی شدهاند، وجود یک یا چند گروه عاملی میتواند باعث شناخت یک ماده منفجره شود.
الف) ترکیبات نیترو و نیتراتهای معدنی دارای عوامل :
ب) فولیمناتهای دارای عامل :
ج) آزیدهای آلی و معدنی دارای عوامل :
د) مشتقات هالوژنه ازت دارای عوامل : ( هالوژن )
ه) کلراتها و پرکلراتها دارای عوامل :
و) پراکسیدها و ازوئیدهای دارای عوامل :
ز) استیلن و استیلدهای دارای عوامل :
ح) ترکیبات آلی فلزی دارای عوامل :
نوع دیگر تقسیمبندی که مورد استفاده قرار میگیرد، تقسیمبندی کاربردی مواد منفجره است. در این تقسیمبندی، اولین دسته مواد منفجرهای هستند که دارای بالاترین سرعت واکنش انفجاری میباشند(9100-2000 ) و دومین دسته، مواد محترقه شامل فرمهای پرتاب و پیروتکنیکها هستند که در مرتبه دوم سرعت سوختن قرار دارند و با سرعتی نسبتاً پایین میسوزند و بر حسب بیان میشوند.
اگرچه تعداد زیادی مواد منفجره پلیمری جدید نیز تولید شده است، اما همه آنها به طور کلی به یکی از سه دسته زیر تعلق دارند]15[.
الف) مواد منفجره سوزشی یا پیشرانهها
ب) مواد منفجره آغازگر ( اولیه )
ج) مواد منفجره قوی ( اصلی یا ثانویه )
1-3 ترکیبات نیتروآروماتیکدربین مواد منفجره به بررسی ترکیبات نیترو پرداخته شده است. در بین ترکیبات نیتروآلیفاتیک، نیترومتان تنها مادهای است که به عنوان یک ماده منفجره شناخته شده است. تترانیترومتان ماده منفجره نیست ولی میتواند یک ماده منفجره تشکیلدهد، زمانیکه با مواد قابل احتراق مخلوط شود.
مشتقات نیترو ترکیبات آرومات به عنوان ماده منفجره، بسیار پراهمیت هستند. به طور معمول اینطور مطرح میشود که تنها آن دسته از ترکیبات نیترویی دارای خاصیت انفجاری هستند که حداقل دو گروه نیترو به یک حلقه بنزن متصل باشد، اما برس کلوت متوجه شد که حتی حضور یک گروهنیترو در حلقه بنزن برای افزایش سهولت تجزیه گرمایی ترکیب آروماتیک کافی است، که این مسئله بعدها توسط دانشمندان دیگر نیز تایید شد. بههرحال در بین ترکیبات نیتروآروماتیک تنها آنهایی که دارای 3 یا تعداد بیشتری گروه نیترو روی یک حلقه بنزن هستند (و در بعضی موارد آنهایی که دارای 2 گروه نیترو هستند ) بهطور مشخص دارای خواص مواد منفجره هستند. این ترکیبات، بسیار وسیع بوده و در حوزه مواد منفجره، جز مواد منفجره ثانویه دستهبندی میشوند]1[.
1-4 روشهای تعیین گرمای تشکیل مواد
به منظور بررسی خواص ترکیبات نیتروآروماتیک به عنوان یک ماده منفجره به دست آوردن گرمای تشکیل آنها ضروری است. برای به دست آوردن گرمای تشکیل آنها از روش تجربی و روشهای تئوری استفاده میشود. در روش تجربی میتوان از یک کالریمتر آدیاباتیک برای به دست آوردن گرمای تشکیل آنها استفاده کرد. ولی ترکیباتی هستند که سنتز آنها سخت بوده و یا بسیار ناپایدارند بنابراین از روشهای تئوری برای محاسبه گرمای تشکیل مواد پرانرژی استفاده میشود.
روشهای زیادی برای مطالعه گرمای تشکیل و یا مطالعه هندسه مولکولی آنها انتخاب شده است، ولی در بین آنها روشهای آغازین و نیمهتجربی بیشتر رایج است. روش آغازین تنها برای مولکولهای با اندازه کوچک یا متوسط به کار میرود و به کار بردن آن برای مولکولهای بزرگ نیاز به محاسبه زیاد دارد. بنابراین میتوان از روشهای نیمهتجربی برای محاسبه گرمای تشکیل آنها استفاده نمود که بهطور اختصاصی، برای به دست آوردن گرمای تشکیل طراحی شدهاند]2[.
1-5 بررسی برخی مطالعات انجامشده
کارها و فعالیتهای زیادی در این زمینه انجام شدهاست. در سال 1988، استیوارت و همکارانش روش جدیدی برای به دست آوردن پارامترهای اپتیمم شده با کمک روشهای نیمهتجربی و آغازین ارائه داد. مقایسه این دو روش نشان داد که گرمای تشکیل بهدستآمده با روشهای نیمهتجربی PM3وAM1 قابل مقایسه با دادههای بهدستآمده با روش آغازین با مجموعه پایه بزرگ است]3[. در سال1993، لوئیس روش PM3 وAM1 را برای بررسی گرماهای تشکیل ترکیبات نیترو دارای گروه C-NO2به کار گرفت. آنها به کمک این دو روش نیمه تجربی گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات را به دست آوردند . مقادیر بهدستآمده قابل مقایسه با دادههای تجربی بوده و برای این دو روش، روابطی بین مقادیر تجربی و دادهها به دست آمد. روش PM3عملکرد بهتری نسبت به روشAM1 داشت.
(1-1) ∆Hfexp=1.074∆HfAM1-9n-2.82که n تعداد C-NO2 میباشد.
(1-2) ∆Hf(exp)=0.9997∆HfPM3+3.5n-2.80بررسیدادهها و رسم نمودارها نشان داد که دادههای PM3 با ضریب رگرسیون 967/0 توافق بهتری با دادههای تجربی دارد]2[.
در سال 1996، پانکراتو و همکارانش با روشهای نیمهتجربی PM3 ، AM1وMNDOمقادیر استاندارد آنتروپی، آنتالپی و ممان دوقطبی را برای تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک به کمک نرمافزار Mopac به دست آوردند]4[. در سال 1999، رایس و همکارانش ابزار محاسباتی ارائه دادند که محاسبات مکانیک کوانتومی مواد فعال را به گرمای تشکیل در فازهای گاز، مایع و جامد تبدیل میکند. در این روش از گرماهایتشکیل اتمهای مجزا برای پیشبینی گرماهای تشکیل فاز گازی استفاده شد. دادههای مکانیک کوانتومی با روش B3LYP و با مجموعه پایه 6-31G* به دست آورده شد و با کمک رابطه زیردادههای بهدستآمده از محاسبات مکانیک کوانتوم به گرمای تشکیل فاز گازی تبدیل شد ]5[.
(1-3) ∆Hi=Ei-njϵjدر سال 2000، چن و همکارانش تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک شامل نیتروبنزن، نیتروآنیلین، نیتروتولوئن و نیتروفنل را برای محاسبه هندسه و گرمای تشکیل مورد بررسی قرار دادند و سپس ارتباط بین مقادیر محاسبه شده با کمک روشهای PM3 وAM1 با دادههای تجربی را به دست آوردند. در معادلات بهدستآمده علاوه بر تعداد گروههای C-NO2 ، برهمکنش بین گروههای متیل، آمینو یا هیدروکسیل با حلقه فنیل نیز در نظرگرفته میشود]6[.
(1-4) ∆Hfexp=6.728+0.781AM1∆Hf-7.682n-3.852ben-12.629tol-5.288phe(1-5) ∆Hfexp=0.122+0.844PM3∆Hf+3.917n-2.241ben-2.901tol-5.163phe در سال 2002، دیدر ماتیو و همکارانش آنتالپی تشکیل فاز جامد مواد پرانرژی را به کمک آنتالپی تشکیل فاز گازی و آنتالپی تصعید به دستآورد. این دادهها با روش DFT به دست آمد و میزان مجذور مربع انحراف میانگین از مقادیر مشاهده شده 21/0 است]7[. در سال 2003، چن و همکارانش واکنش 18 ترکیب نیتروآروماتیک را به منظور مطالعه گرمای تشکیل آنها بررسی کردند. محاسبات با کمک تئوری تابع دانسیته با مجموعه پایههای متفاوت انجام شد و نتایج به دادههای تجربی بسیار نزدیک بود. از واکنشهای ایزودسمیک برای به دست آوردن گرمای تشکیل ترکیبات استفاده شد که در آن تعداد جفتهای الکترونی و نوع پیوندهای شیمیایی در واکنش حفظ میشوند و بنابراین خطاهای ذاتی در تقریب همبستگی الکترونی در حل معادلات مکانیک کوانتوم از بین میرود. دادهها نشان داد که روش B3LYP/6-31G* گرمای تشکیل را زیادتر برآورد میکند]8[. در سال 2004، پولایتزر گرمای تشکیل فاز گازی را در سطح B3PW91/6-31G** به دست آوردند و سپس این دادهها را با ترکیب Hsub∆ به گرمای تشکیل فاز جامد تبدیل نمودند. به این صورت که بعد از به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی از روابط زیر برای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز متراکم استفاده نمودند]9[.
(1-6) ∆Hf(liquid)=∆Hf(gas)-∆Hvap(1-7) ∆Hf(solid)=∆Hf(gas)-∆subدر سال 2006، کشاورز پروژه - ریسرچای در رابطه با گرمای تشکیل فاز متراکم مواد پرانرژی با فرمول CaHbNcOd ارائه نمودند و مطالعات نشان داد که گرمای تشکیل فاز متراکم برای این ترکیبات به وجود برخی گروههای خاص یا پارامترهای ساختاری و نیز تعداد حلقه آرومات تحت شرایط خاص بستگی دارد. دادههای بهدستآمده با این روش دارای مجذور مربع انحراف میانگین 6/10 کیلوکالری بر مول میباشد]10.[
(1-8) ∆HfCKcalmol=7.829a-8.117b+16.52c-27.80d+29.828nNO2-15.56nAr-NH-22.38nOH-48.34nCOOH+3.24nAr-1+29.02n-N=N-+53.34ncyclo-N_O_N_ در سال 2006، ویفان گرمای تشکیل را برای تعدادی از ترکیبات با کمک روش DFT و با مجموعه پایه 6-311G** و نیز روش نیمهتجربی به دست آورد. در این پروژه - ریسرچتاثیر گروههای –NO2 و -ONO2 نیز بر گرمای تشکیل بررسی شده است]11. [ در سال2006، یوشیاکی و همکارانش گرمای تشکیل را برای ترکیبات نیترو با روشهای PM3 و محاسبه کردند. دادهها با کمک نرمافزار MOPAC به دست آورده شده است و مقادیر بهدستآمده نشان داد که روشهای PM3نسبت به AM1 صحت بیشتری دارند]12[. در سال 2006، اسمونت و همکارانش خواص ترموشیمیایی چندین ترکیب پرانرژی ر ا ارائه کردند. آنتالپی استاندارد تشکیل در 298 درجه کلوین به کمک تئوری تابع دانسیته محاسبه شد]13.[ در سال 2009 نیز کشاورز پروژه - ریسرچای در رابطه با پیشبینی گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک با فرمول CaHbNcOd ارائه نمودند که در آن نیز عواملی مثل موقعیت عناصر، تعداد حلقه و... بر روی گرمای تشکیل فاز متراکم اثرگذار میباشند. معادله (1-9) این ارتباط را نشان میدهد]14[.
(1-9) ∆Hfc =Z1a+Z2b+Z3c+Z4d+Z5nAr'-1+Z6((nNO2nDFGSP)*E)+Z7((nIFGSPnNO2)*F)MWدر سال 2006، لینگکیوو همکارانش روش مناسبی برای پیشبینی دانسیته کریستالی مواد پرانرژی براساس مکانیک کوانتومی ارائه دادند. در این پروژه - ریسرچاز روش DFT با 4 مجموعه پایه 6-31G** ،6-311G*،6-31+G** و6-311++G** و نیز روشهای متنوع نیمهتجربی برای پیشبینی حجم و دانسیته این مواد به کار گرفتند]15[. همانطور که گفته شد به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی و نیز فاز متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک بسیار اهمیت دارد. در این پروژه تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک مورد بررسی قرار گرفته است. سوالات اصلی که در اینجا مطرح است عبارتند از:
1-آیا ارتباطی بین گرمای تشکیل فاز گازی و متراکم وجود دارد یا خیر؟
2-صحت کدام روش کوانتومی در به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی بیشتر است؟
اهدف این پروژه عبارتند از:
1-تعیین گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات نیتروآروماتیک با استفاده از روشهای کوانتومیB3LYP و PM3.2-به دست آوردن گرمای تشکیل فاز متراکم به کمک گرمای تشکیل فاز گازی این ترکیبات.3-ارائه مدل ریاضی جهت ارتباط فاز متراکم و فاز گازی.در این پروژه فرضیات زیر در نظر گرفته میشود:
1- میتوان فاکتور اصلاح کنندهای برای ارتباط نتایج فاز گازی و متراکم ترکیبات نیتروآروماتیک مورد نظر به دست آورد.
2- مجموعه پایه6-31G* که در محاسبات روش B3LYP برای به دست آوردن گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات به کار گرفته شده مناسب است.
3-گرمای تشکیل فاز گازی قابل ارتباط با نتایج فاز متراکم است.
جدول 1-1: شکل های 1 الی 72 مربوط به مولکول های مورد بررسی

3 2 1

6 5 4

9 8 7

12 11 10

15 14 13
جدول (1-1) ادامه

18 17 16

21 20 19

24 23 22


27 26 25

30 29 28
جدول (1-1) ادامه

33 32 31

36 35 34

39 38 37

42 41 40

45 44 43
جدول (1-1) ادامه

48 47 46

51 50 49

54 53 52

57 56 55

60 59 58
جدول(1-1) ادامه

63 62 61

66 65 64

69 68 67

72 71 70

اسامی مولکولهای مورد بررسی
1) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیتروبیفنیل(HNB)
2) بنزو ] 1و2-c : 3و4-c' :5و6-c"[ تریس]1و2و5[
3) 1-متوکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
4)2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیتروزتیبلن(HNS)
5) 1و3و5-تریآمینو2و4و6-ترینیترو بنزن
6) 1و2-دینیتروبنزن
7) 1و3-دینیتروبنزن
8) 1و4-دینیتروبنزن
9) 1-هیدروکسی2و4-دینیتروبنزن
10) 1-هیدروکسی2و6-دینیتروبنزن
11) 1-متیل2و4-دینیتروبنزن
12) 1-متیل2و6-دینیتروبنزن
13) 1و3و5-تریمتیل2و4و6_ترینیتروبنزن
14) 1و3و5-ترینیتروبنزن
15) 1-هیدروکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
16) 1-آمینو2و4و6-ترینیتروبتزن
17) 1-متیل2و4و6-ترینیتروبنزن
18) 1-متیل4-نیتروبنزن
19)1-هیدروکسی2-نیتروبنزن
20)1-هیدروکسی 3-نیتروبنزن
21)1-هیدروکسی 4-نیتروبنزن
22) 1-آمینو3-نیتروبنزن
23)1-آمینو2-نیتروبنزن
24)1-متیل2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
25) 1-نیترونفتالن
26) 1و5-دیهیدروکسی2و4-دینیتروبنزن
27) 1و3-دیهیدروکسی2و4_دینیتروبنزن
28) 2و4و6-ترینیتروبنزوئیکاسید
29) 1و4و5و8-تترانیترونفتالن
30) 1و3-دیآمینو2و4و6-ترینیتروبنزن
31)2و '2و4و '4 و6-پنتانیتروبنزوفنون
32) 3و5-دینیتروبنزوئیکاسید
33)2-نیتروبنزوئیکاسید
34) 3-نیتروبنزوئیکاسید
35) 4-نیتروبنزوئیکاسید
36) 2-(2و4-دینیتروپنوکسی)-1-نیترات اتونول
37) 2و4و6-ترینیتروفنیل-هیدرازین
38) 1-(2و4و6-ترینیتروفنیل)-5و7-دینیتروبنزوتریازول
39) 5و7-دینیترو-2و1و3 بنزوکسو-دیآزول-4-آمین-3-اکساید
40) 3-پیکریلآمین-1و2و4-تریازول
41) آمونیومپیکرات
42) 6-دیآزو-2و4-دینیتروسیکلوهگزا-2و4-دیان-1-اون
43) 3-نیترو-N-(3-نیتروفنیل)بنزنآمین
44) 1و5-دینیترونفتالن
45) 1و8-دینیترونفتالن
46) (2و4-دینیتروفنیل)هیدرازین
47) 1-اتوکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
48) 1-آمینو2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
49) 1-آمینو2و3و4و6-تترانیتروبنزن
50) 1و3و6و8-تترانیتروکربازول
51) 1و3و6و8-تترانیتروبنزن
52) 1-متیل3-هیدروکسی2و4و6-ترینیتروبنزن
53) 2-(2و4و6-ترینیتروفنوکسی)_اتانولنیترات
54) 2و4و6-ترینیتروپیریدین
55) 2و4و6-ترینیتروپیریدین1-اکساید
56) 1و3-دیمتیل2و4و6-ترینیتروبنزن
57) 1-اتیل4-نیتروبنزن
58)1-اتیل2 -نیتروبنزن
59) 2و4-دینیترو-N-فنیل-بنزنآمین
60) 1-آمینو2-هیدروکسی3و5-دینیتروبنزن
61) متیل(4-نیتروفنیل)کربامات
62) (E)-4-نیترواستیلبن
63) 1-آمینو2-متوکسی5-نیتروبنزن
64) 1و'1-(1و2-اتندیل)بیس]4-نیترو-(z)[ بنزن
65) 1-آمینو4-نیتروبنزن
66)2و '2و4و '4 و6و '6-هگزا نیترو]1و'1-بیفنیل[-3و'3-دیآمین
67) 2و4و6-تریپیکریلتریآزین
68) 2و '2و4و '4 و6و '6-هگزانیترودیفنیلآمین
69)
70) 2و6-بیس(پیکریلآزو)-3و5دینیتروپیریدین
71)
72)2و'2و"2و4و'4و"4و6و'6و"6-نانونیترو-m ترفنیل
2-1 مکانیک کوانتوممکانیک کلاسیک قوانین حرکت اجسام ماکروسکپی را ایجاد کرد ولی این مکانیک از توجیه صحیح رفتار ذرات بسیار کوچک مثل مولکولها، اتمها و هسته اتمها ناتوان است و مکانیکی که سیستمهای میکروسکپی از آن پیروی میکنند، مکانیک کوانتومی نامیده میشود، زیرا یکی از جنبههای شاخص این مکانیک کوانتش انرژی است.
در واقع این روش مبتنی بر اصول ریاضی و تئوری است و با پیشرفت رایانهها محاسبات کوانتومی برای سیستمهای دارای صدها اتم انجام شده است. ویژگیهایی مثل انرژی، ساختار، واکنشپذیری و بسیاری خواص دیگر مولکولها با کمک این محاسبات پیشبینی شده است. ولی پیشبینی هر یک از این روشها، نیاز به استفاده از روش مناسب دارد]16،17،18[.
بهطور کلی روشها به 2 دسته تقسیم میشوند:
الف)روش مکانیک مولکولی(MMM) ب)روش ساختار الکترونی(ESM) 2-1-1 روش مکانیک مولکولیاین روش یا روش میدان تجربی(EFF) یک روش تجربی بوده که قادر است مولکولهای بسیار بزرگ آلی و آلیفلزی را مورد بررسی قرار داده و از قوانین فیزیک کلاسیک برای پیشبینی ساختارها استفاده کند. در واقع در این روش اپراتور هامیلتونییا تابع موج به کار نمیرود و در عوض مولکولها به صورت دستهای از اتمها که با یکدیگر پیوند دارند، دیده میشوند و انرژی الکترونی به صورت تابعی از مختصات فضایی هسته در نظرگرفته میشود و به صورت مجموعهای از انواع انرژیها نشان داده میشود]19،20[.
2-1-2 روش ساختار الکترونیواقعیتی که الکترونها و ذرات میکروسکپی علاوه بر رفتار ذره مانند، رفتار موج مانند نیز از خود نشان میدهند مؤید آن است که الکترونها از مکانیک کلاسیک پیروی نمیکنند.
قوانین کوانتوم به وسیله بورن و جوردن در سال 1925 و به وسیله شرودینگر در سال 1926 بیان شد.
بنابراین اساس محاسبه در روش ساختار الکترونی استفاده از قوانین مکانیک کوانتوم به جای قوانین مکانیک کلاسیک میباشد]21[. حل دقیق معادله شرودینگر امکانپذیر نیست، بنابراین بر اساس نحوه محاسبه انتگرالها، محاسبات مکانیک کوانتومی به 2 دسته کلی تقسیم میشود:
الف)روشهای نیمهتجربی ب)روشهای آغازین 2-3 روشهای نیمه تجربیروشهای شیمی کوانتومی نیمهتجربی بر پایه فرمولاسیون هارتری-فاک بنا شده است ولی با کمک تقریبهایی، پارامترهایی را بر اساس دادههای تجربی به دست میدهد. استفاده از دادهها و پارامترهای تجربی باعث به کارگیری بعضی ضرایب تصحیح الکترونی در روشها میشود.در روشهای آغازین مثل هارتری-فاک انتگرالهای دو الکترون-چند مرکزی Jij و kijبهطور دقیق حل میشوند. در روشهای نیمهتجربی از این انتگرالها چشمپوشی شده یا پارامتری میشوند و تنها الکترونهای لایه ظرفیت در نظر گرفته میشوند و بنابراین اپراتور هامیلتونی به شکل زیر درمیآید:
(2-1) Hval=i=1NV(-12∇i2+V(i)+i=1NV-1j=i+1NV1rij=i=1NVHvalcorei+i=1NV-1j=i+1NV1rijکه NV تعداد الکترونهای لایه ظرفیت و V(i) انرژی پتانسیل الکترون iام در میدان هسته و الکترونهای درونی است. بنابراین رابطه (2-1) را میتوان به شکل زیر نوشت:
(2-2) Hvalcore=-12∇i2+V(i)روشهای نیمهتجربی که در اینجا مورد بحث قرار میگیرند عبارتند ازMNDO، AM1 و .PM3
2-3-1 روشMNDO این روش توسط دوار و تیل در سال 1977 ارائه شد و قدیمیترین مدل ارائه شده بر مبنای NDDO میباشد که در این روش انتگرالهای دو الکترون-تک مرکزی براساس دادههای اسپکتروسکپی برای اتمهای مجزا پارامتری میشود و سایر انتگرالهای دوالکترونی را با کمک نظریه برهمکنشهای چندقطبی-چندقطبی از الکتروستاتیک کلاسیک ارزیابی میکند. در این روشها اوربیتالهای نوع اسلیتر را به عنوان توابع مجموعه پایه به کار میگیرند.
(2-3) f=Nrn-1eζrYLm(θϕ)و بنابراین با تقریب خواهیم داشت:
(2-4) fz*1fz1fy*2fy(2)r12dν1dν2=δzyδmnzymnکه δzy=1 اگر z=y یا اگرz≠y باشد و توابعf z و fy روی یک اتم هستند. در سایر موارد δzy=0 و نیز δmn=1اگر m=nیا اگرm≠n باشد و توابع fm و fnروی یک اتم باشند و در سایر موارد δmn=0است.
علامت zymn به انتگرال برهمکنش دو الکترونی برمیگردد.
(2-5) zymn=fz*1fy1fm*2fn(2)r12dν1dν2عبارت Fyy در دترمینان سکولار عبارت است از:
(2-6) Fyy=Uyy-B≠ACByysBsB+ZAPzzyyzz-12yzyz+B≠ApBqBPpqyypqکه انتگرال Uyy به صورت زیر تعریف میشود:
(2-7) Uyy=fy-12∇2+VAfyاوربیتالهای fy و fzروی اتمA و اوربیتالهای fp و fq روی اتم B متمرکز شداند. عبارت دوم در معادله (2-6)، تقریبی از انتگرال CB fyVBfz است که بار هسته روی اتمB است، یعنی عدد اتمی اتم Bمنهای تعداد الکترونهای لایه داخلی و yysBsBیک انتگرال برهمکنش دوالکترون-دومرکزی است. اوربیتال SB اوربیتال S لایه والانس روی اتم B است. PZZ وPpq عناصر ماتریس چگالی برای آرایش لایه بسته هستند و به صورت زیر تعریف میشوند:
(2-8) Pzz=2j=1NV2czj*czj(2-9) Ppq=2j=1NV2cpj*cqjدو نوع عناصر غیر قطری Fzyدر دترمینان سکولار وجود دارد. عناصری که اوربیتالهای fy و fz روی یک اتم قرار دارند که با FzyAA نشان داده میشوند و عناصر غیرقطری که اوربیتالهای fp و fz روی اتمهای مختلف هستند و باFzpAA نشان داده میشوند.
(2-10) FzyAA=-B≠ACBzySBSB+12Pzz3zyzy-zzyy+B≠ApBqBPpqzypq(2-11) FzpAB=12βz+βpSzp-12yAqBPypzypq Szpانتگرال همپوشانی fzfp است و به صورت دقیق حل میشود. انرژی نهایی مولکول Etotal، مجموع انرژی الکترونی لایه ظرفیت و انرژی دافعه بین هسته اتمهای A و B است.
(2-12) Etotal=Eel+B>AACACBSASABSBSB+fABدر روشMNDO عبارت fAB به صورت زیر تعریف میشود:
(2-13) fAB=CACBSASASBSB[exp-αARAB+exp⁡(-αBRAB)Aα و Bα پارامترند و RAB فاصله بین هستههاست. انتگرالهای برهمکنش zzyy وzyzy در معادلات (2-6) و (2-10) با کمک مراحلی که شامل فیت کردن انرژیهای تئوری اتمها با دادههای طیفسنجی است، ارزیابی میشوند. مقادیر این انتگرالهای دوالکترونی-تکمرکزی و فواصل بین هستهها برای محاسبه انتگرالهای برهمکنش دوالکترونی-دومرکزی zypq در معادلات (2-6)، (2-10) و (2-11) استفاده میشود. پارامترهای اتمیζ (پارامتر اوربیتال در معادله2-3)، Uyy، Zβ، pβ، Aα و B α توسط مراحل بهینهسازی حداقل مربعات غیرخطی ارزیابی میشوند. این مراحل شامل انتخاب تعدادی مولکول است که شامل عناصری هستند که این پارامترهای اتمی برای آنها اندازهگیری شده است. تنها مولکولهایی انتخاب شده است که آنتالپی تشکیل، هندسه مولکولی و ممان دوقطبی آنها به صورت تجربی مشخص شده است. حدسهای اولیه برای پارامترها، محاسبه گرمای تشکیل، هندسه مولکولی و ممان دوقطبی این مولکولهاست و سپس مقادیر تجربی و محاسبهای مقایسه شده و مجموعه مقادیر جدیدی برای پارامترها انتخاب شده و گرماهای تشکیل، متغیرهای هندسی و ممان دوقطبی دوباره محاسبه میشوند. این مراحل تکراری ادامه مییابد تا زمانی که اختلاف مربعات بین مقادیر محاسبهای و تجربی گرماهای تشکیل، هندسه مولکولی و ممان دوقطبی کمینه شود. مقادیر بهینه شده پارامترهای اتمیMNDO گفته شده برای هر عنصر در نرمافزار ذخیره شده است. این مقادیر برای محاسبه عبارات Fyy و Fzy در دترمینان سکولار هر زمان که محاسبه MNDO اجرا شود، استفاده میشود]20[.
2-3-2 روش AM1این روش نیز در سال 1985 توسط دوار و همکارانش مطرح شد که با نظریه و روشی مشابه MNDO در تقریب انتگرالهای دوالکترونی عمل میکند. علت نامگذاری آن به دلیل این است که بررسی این روش در دانشگاه آستین در تکزاس انجام شد. AM1 برای اتمهای هیدروژن، آلومینیوم، کربن، سیلیسیم، ژرمانیم، نیتروژن، فسفر، اکسیژن، گوکرد، فلوئور، کلر، برم، ید، منگنز و جیوه پارامتری شد. تفاوتی که این روش با روش MNDO دارد این است که در این روش از یک عبارت اصلاح شده برای دافعه هسته-هسته نیز استفاده میشود. این اصلاح باعث میشود که ناگزیر به پارامتری کردن مجدد شویم که این عمل با اهمیت ویژهای بر اساس ممان دوقطبی، پتانسیلهای یونیزاسیون و هندسه مولکولها انجام میشود. عبارت fABAM1 در این روش به صورت زیر میباشد.
(2-14) fABAM1=fABMNDO+CACBRABA0kakAexp-bkARAB-CkA2+kakBexp-bkBRAB-CkB2این روش برخی خواص مثل تعیین گرمای تشکیل را به خوبی بهبود میبخشد]20[.
2-3-3 روش PM3این روش که توسط استیوارت در سال 1989 بنا شده است از هامیلتونی شبیه هامیلتونی روشAM1 استفاده میکند اما تفاوتهایی نیز با روش AM1 دارد. اولین تفاوت این است که انتگرالهای دافعه الکترون تکمرکزی در این روش به عنوان یک پارامتر در نظر گرفته شده و بهینه میشود درحالی که در روشهای قبل از طریق دادههای طیفسنجی اتمها به دست میآیند. دومین تفاوت در مقادیر عددی پارامترها است. صحت پیشبینیهای ترمودینامیکی این روش کمی بهتر از روش AM1 است]20[.
2-4 روش های آغازیندر روش آغازین، یک هامیلتونی واقعی مولکولی برای محاسبات بهکار میرود و از دادههای تجربی در محاسبات استفاده نمیشود و ثابتهای مورد استفاده، همان ثابتهای اولیه کواتومی نظیر سرعت نور، بار الکترون و ثابت پلانک است]22[.
مهمترین روشهای آغازین عبارتند از:
الف) روش پیوند ظرفیتی ابتدایی(VB) ب) روش اوربیتال مولکولی (MO) 2-5 تفاوت روشهای نیمه تجربی و آغازینروشهای نیمهتجربی و آغازین در مدت زمان محاسبه و دقت نتایج متفاوتند. مزیت روشهای نیمهتجربی این است که مدت زمان کمتری برای محاسبات نیاز دارند و نتایج کیفی قابل قبولی برای سیستمهای مولکولی و ساختارها فراهم میکند ضمن اینکه این روشها قادر به انجام محاسبات بر روی مولکولهای بزرگ می باشند که روشهای آغازین از انجام محاسبات مربوط به آنها عاجزند. روشهای آغازین قادرند پیشبینی کمی دقیقی را برای محدوده وسیعی از سیستمها انجام دهند و به طبقه خاصی از سیستمها محدود نمیشود. در روشهای آغازین به وسیله محاسبات تغییریمیتوان انرژی کل مولکول را به دست آورد.
(2-15) E=ψ*Hψdτψ*ψdτکه در آن Ψ معادله موج کامل است.
برای مولکولهای لایه بسته n الکترونی که در آن همه n/2 اوربیتال مولکولی با 2 الکترون با اسپین مخالف پر میشوند تابع موج برای همه اتمها یک دترمینان اسلیتری است:
(2-16) ψ11ψ12ψ23ψ24…ψn/2n-1ψn/2n|| 1n! = ψiکه در آن هر اوربیتال مولکولی Ψ1 ترکیبی خطی از اوربیتالهای اتمی φk میباشند.
(2-17) ψ1=kaikϕkضرایب aik برای اوربیتالهای اتمی در iامین اوربیتال اتمی Ψi عبارت از ضرایب LCAO است. در نهایت، انرژی هر اوربیتال اتمی به صورت انرژی εk که ترکیب اوربیتالهای است φk بیان میشود.
(2-18) εk=φ*Hφdτبنابراین محاسبات روش آغازین شامل ارزیابی همه اوربیتالهای اتمی منحصر به فرد است. بدینصورت که با تعیین انرژی تمامی اوربیتالهای مولکولی، در نهایت انرژی کل مولکول را ارائه میکند]23[.
الف) روش پیوند ظرفیت
این روش مولکولها را متشکل از مغزهای اتمی (هستهها به اضافه الکترونهای پوسته داخلی و الکترونهای پیوند ظرفیتی) فرض کرده است و از دترمینانهای چندتایی استفاده میکند که مولکولهای چنداتمی موجب پیچیدگی محاسبات میگردد]24[.
ب) روش اوربیتال مولکولی
این روش در سال 1927 توسط هوندپایهگذاری شد و در آن از اوربیتالهای غیرمستقر استفاده شده بود. برای تعیین توابع موج الکترونی دقیق مولکولهای چند اتمی بهطور عمده از نظریه اوربیتال مولکولی استفاده میشود. روشهایی برای تبدیل اوربیتالهای مولکولی نامستقر به شکل مستقر ارائه گردید که از جمله آنها روش میدان خودسازگار و روش برهمکنش آرایشی میباشند]25،26[.2-6 روش میدان خودسازگار هارتری- فاکدر این روش اپراتور هامیلتونی شامل انرژی جنبشی هستهها و پتانسیل دافعه هستهها میباشد. شکل کلی معادلات دیفرانسیلی برای پیدا کردن اوربیتالهای هارتری-فاک لایهبسته همانند معادله زیر است:
(2-19) F1φi1=ϵiφi1i=1,2,3,…F عملگر هارتری- فاک مربوط به اولین الکترون است و ϵi ویژه مقادیرانرژی اسپین-اوربیتال است و توابع تک الکترونیφi ویژه توابع عملگر هارتری-فاک میباشند.
عملگر Fبر حسب واحد اتمی عبارت است از:
(2-20) F1=-12∆12-αzαr1 α+j=1n/22Jj1-kj(1)که در این رابطه jj عملگر کولنی وkj عملگرتبادلی به صورت زیر تعریف میشوند:
(2-21) Jj1φi1=φi1|φj2|21γ12dν2(2-22) kj1φi1=φj(1)φj *2φi(2)r12dν2در این معادله اولین عبارت از سمت چپ عملگر انرژی جنبشی تکالکترونی میباشد. دومین عبارت شامل عملگرهای انرژی پتانسیل برهمکنش بین الکترون و هسته است. معادلات هارتری-فاک به روش تکرار حل میشوند و معادله کل هارتری –فاک به صورت زیر به دست میآید]23،27،28[
(2-23) EHF=2i=1n/2i-i=1n/2j=1n/2(2Jij-kij)+VNN2-7 تئوری تابع دانسیتهدر سال 1965، هوهنبرگ و کوهن نشان دادند که انرژی کل الکترونی را میتوان بر اساس چگالی احتمال الکترون بیان کرد. یعنی انرژی به صورت ερنوشته شود. در عین حال که چگالی نیز تابعی از مختصات فضایی باشد.
این روش تئوری تابع دانسیته نام دارد. در این روش انرژی الکترونی براساس معادله کوهن-شام به صورت زیر نوشته میشود:
(2-24) ε=εT+εV+εJ+εXC εTعبارت مربوط به انرژی سینتیکی است که با حرکت الکترونها بزرگ میشود.εV عبارت انرژی پتانسیل است که برهمکنشهای هسته-الکترون و هسته-هسته را در برمیگیرد. εJعبارت انرژی دافعه الکترون-الکترون است و در نهایت εXC عبارت مربوط به انرژی همبستگی و تبادل الکترونها میباشد. همه این عبارات به جز دافعه هسته-هسته توابعی از دانسیته الکترون میباشند. بهطوریکه انرژی الکترونی حالت پایه دقیق یک سیستم n-الکترونی را میتوان به صورت زیر نوشت:
(2-25) ερ=-ℏ22mei=1nψi*r1∇12ψir1dr1-I=1Nz1e24πε0rI1ρr1dr1+12ρr1ρ(r2)e24πε0r12dr1dr2+EXCρدرحالی که چگالی بار حالت دقیق پایه ρ(r)در یک موقعیتr عبارت است از:
(2-26) ρr=i=1n|ψir|2 جمعψ i بر روی تمام اوربیتالهای ksاشغال شده میباشد. با توجه به روابط بالا اگر اوربیتالهای ks به دست آورده شود، انرژی الکترونی حالت پایه مولکول قابل محاسبه خواهد بود. معادلات ks برای اوربیتالهای تک الکترونی به صورت زیر میباشد:
(2-27) Hiksψiks=εiksψksکه در آن هامیلتونی Hiks شامل مجموع چهار عبارت تکالکترونی میباشد:
(2-28)
H=-ℏ22me∇12-i=1Nz1e24πε0ri1+ρ(r2)e24πε0r12dr2+VXC(r1)جمله اول، عملگر انرژی جنبشی تکالکترونی، جمله دوم، انرژی پتانسیل جاذبه بین الکترون i و هستهها و جمله سوم انرژی پتانسیل دافعه بین الکترون i و یک بار فرضی از ابر الکترونی و VXC پتانسیل همبستگی-تبادل است که به صورت زیر تعریف میشود:
(2-29) VXCρ=δεXCρδρعبارت εXC در رابطه کوهن-شام دو نوع انرژی را در برمیگیرد که عبارتند از:
1-انرژی تبادل مکانیک کوانتومی مربوط به اسپین الکترونها
2-انرزی همبستگی دینامیکی مربوط به حرکت الکترونها
درصورتی که εXCρرا داشته باشیم VXC بهراحتی به دست آمده و از آنجا معادله قابل حل خواهد بود. برای سهولت در طراحی تقریبهای εXC،εxc به یک قسمت تبادلی و یک قسمت همبستگی تقسیم میشود و به این ترتیب تقریبهای جداگانهای برای εx وεc مطرح میشود]29[.
تقریبهای به کار گرفته شده در این تئوری عبارتند از:
-تقریب چگالی موضعی(LDA)
-تقریب چگالی اسپین موضعی(LSDA)
-تقریب گرادیان تعمیمیافته(GGA)
-تابع هیبریدی
2-7-1 تقریب چگالی موضعیهوهنبرگ و کوهن نشان دادند که اگر دانسیته به آهستگی با موقعیت تغییر کند آنگاه انرژی تبادلی-همبستگی به درستی توسط رابطه زیر داده میشود:
(2-30) EXCLDA=ρrεXCρdrهرگاه EXC فقط به ρ وابسته باشد، تقریب دانسیته محلی LDA به دست میآید]23،30،31[.
تقریب چگالی اسپین-محلیبرای مولکولهای لایه باز و ساختارهای مولکولی نزدیک تفکیک، تقریب دیگری وجود دارد که نتایج آن از LDA بهتر است. این تقریب به LSDA معروف است.
در LDA الکترونها با اسپین مخالف جفت شده و اوربیتالهای فضایی کوهن-شام یکسان دارند اما تقریب LSDA اجازه می دهد چنین الکترونهایی، اوربیتال فضایی متفاوت داشته باشند (θi,βksوθi,αks).
در این تقریب دانسیتههای (r)ρβ و(r) ραوجود دارد و بنابراین انرژی تبادلی-همبستگی، تابع این 2 مقدار خواهد بود]32،33[.
تقریب گرادیان تعمیمیافتهاگر انرژی تبادلی–همبستگی علاوه بر دانسیته، تابع مشتق دانسیته هم باشد تقریب دیگری تحت عنوان گرادیان تعمیمیافته (GGA) به وجود میآید.
(2-31) EXCGGAρα,ρβ=ραr,ρβr,∇ραr,∇ρβ(r)drاین توابع برخی خواص شیمیایی مثل ساختمان، انرژی واکنش و فرکانسهای ارتعاشی را درست پیشبینی میکند ولی در بعضی واکنشها، انرژی فعالسازی را بسیار کم تخمین میزند. البته این مشکل با کمک روشهای هیبریدی قابل حل است]34،35[.
توابع هیبریدیهمانطور که گفته شد انرژی EXCGGA را می توان به دو بخش تبادلی و همبستگی تقسیم کرد:
(2-32) EXCGGA=EXGGA+ECGGAبرخی از توابع تبادلی متعارف در GGA عبارتند از:
تابع 1986 پرمو و وانگ(pwx86 یاpw86)
تابع 1988 بک(B88یا Bx88 یاBecke88 یا B)
تابع 1991 پرمو و وانگ(pwx91)
بهترین توابع تبادلی در پیشبینی خواص مولکولی توابع B88 و pwx91 میباشند.
تابعتبادلیB به صورت زیر است :
(2-33) EXB88=EXLSDA-bσ=α,β(ρσ)4/3χσ21+σbχσsinh-1χσdr(2-34) χσ=∇ρσρt43sinh-1=LnX+(X2+1)1/2که در عبارت اول b یک پارامتر نیمهتجربی با مقدار0042/0 واحد اتمی است.
برخی از معروفترین توابع همبستگی عبارتند از :
تابع لی - یانگ – پار(LYP)
تابع پرمو ( P86یاPC86)
2-8 روش B3LYPدر روشهای مختلف DFT،εXC با تلفیق انواع توابع همبستگی به دست میآیند. در روش B3LYP تابع تبادلی تصحیح گرادیان بک با تابع همبستگی تصحیح گرادیان لی-یانگ-پار تلفیق شده است. در این روش، عدد3 نشاندهنده به کارگیری 3 پارامتر تجربی در تابع تبادل بک است.
این تابع به شکل زیر است :
(2-35) EXCB3LYP =1-a0 –axEXLSDA +a0 EXHF+axEXB88+1-aCECVWN +aCECLYPمقادیرa0 وaX و aCبه ترتیب برابر 2/0 و72/0 و81/0 میباشند که از تطابق نتایج با انرژیهای تجربی اتمی کردن مولکول به دست آمدهاند.
معادلهks به کمک روش میدان خودسازگار حل میشود. بهطوری که در ابتدا یک چگالی احتمال حدس زده میشود و با استفاده از برخی تقریبها برای محاسبه εXC، VXCبه عنوان تابعی از r به دست میآید. سپس یک مجموعه از معادلات حل میشود تا مجموعهای از اوربیتالهای ks اولیه به دست آید تا برای محاسبه چگالی به شکل معادله (2-12) به کار روند. در نتیجه، انرژی الکترونی از معادله(2-11) به دست میآید و با جایگزینی در معادله شرودینگر تابع موج به دست میآید و از این روش تکراری برای ارزیابی معادله به وسیله تغییر انرژی و چگالی بار تا ایجاد سازگاری استفاده میشود]23،34،36[
2-9 مجموعههای پایهمحاسبات این روشها نیاز به انتخاب یک مجموعه پایه دارد و استفاده از مجموعه پایه یک ابزار لازم برای موفقیت در محاسبات است. در واقع چون راه حل دقیقی برای حل معادله مستقل از زمان شرودینگر برای سیستمهای چندالکترونی وجود ندارد، با استفاده از روشهای عددی میتوان به راهحلهای تقریبی دست یافت.
برای یک تابع موج مولکولی اوربیتالهای الکترونی اتمهای سازنده یک سری توابع پایه را ایجاد میکند که خود این اوربیتالهای اتمی هم میتوانند به نوبه خود توسط گونههای مختلفی از توابع ریاضی بیان شوند. یک مجموعه از اوربیتالهای اتمی دقیق اوربیتالهای نوع اسلیتری(STO) میباشند که رابطه آن براساس تابع موج هیدروژن نوشته میشود:
(2-36) XSTO(r)=CE-αrتابع ارائه شده توسط اسلیتر فقط شامل هارمونیکهای کروی (واقع در عبارت C) و عبارت نمایی است. مشکل اساسی، در انتگرالگیری توابع نمایی به خصوص برای اوربیتالهایی که روی سه یا چهار اتم مختلف متمرکز شدهاند، میباشند. در نتیجه برای حل مشکل، توابع نوع گوسین (GTO) توسط بویز، بهصورت زیر معرفی شدند:
(2-37) XGTOr=de-αr2d و α پارامترهای قابل تنظیم میباشند. اما در مورد این توابع هم مشکلی وجود دارد و آن این است که این توابع به خوبی STO نشانگر چگالی الکترون در موقعیت واقعی الکترون نیستند.
به همین دلیل در اکثر تقریبهای محاسباتی ساختارهای الکترون، یک ترکیب خطی از توابع STO با چندین اوربیتال نوع گوسین منظور میشود. به اوربیتالهای اصلی نوع گوسین که با اوربیتالهای نوع اسلیتر ترکیب میشوند اوربیتالهای منقبض شده n-GSTO گفته میشود.
انواع مجموعههای پایهمنظور از انواع مجموعههایپایه، مجموعههای مختلفی از توابع ریاضی میباشند که برای توصیف اوربیتالهای اتمی و حل معادلات دیفرانسیلی به کار میروند.
2-9-1-1 مجموعه های پایه حداقل
این مجموعه شامل حداقل تعداد توابع پایه از اوربیتالهای اتمی میباشد که برای توصیف یک سیستم لازم است. بنابراین برای مولکول CH4 مجموعه پایه حداقل شامل چهار اوربیتال1s برای هیدروژنها و سری 2p ،2s و1s برای کربن است. مجموعهپایه STO-3G یک مجموعه پایه حداقل است که از سه تابع گوسی اولیه استفاده میکندکه 3G در آن به همین مطلب اشاره میکند و STO مخفف اوربیتالهای نوع اسلیتر است.
2-9-1-2 مجموعه پایه زتای دوگانه
در یک مجموعه پایه زتای دوگانه خالص هر عضو از یک مجموعه پایه حداقل با دو تابع جایگزین میشود. در نتیجه در مقایسه با مجموعه پایه حداقل تعداد توابع دو برابر میشود. البته در مواردی ممکن است تعداد مجموعههای پایه زتای دوگانه کمی کمتر از دو برابر باشد. با دو برابر شدن تعداد توابع جوابهای بهتری نسبت به مجموعههای پایه حداقل به دست خواهد آمد.
(2-38) NDZ=2N02-9-1-3 مجموعه پایه زتای سهگانه
در این مجموعه پایه برای توصیف هر اوربیتال از سه تابع اولیه استفاده میشود.
(2-39) NTZ=3N02-9-1-4 مجموعههای پایه ظرفیتی شکافته
در این مجموعههای پایه، توابع پایه بیشتری برای هر یک از اوربیتالهای اتمی لایه والانس منظور میشود. به این ترتیب برای هر اوربیتال اتمی پوسته ظرفیتی از دو تابع یا بیشتر و برای هر اوربیتال اتمی پوسته داخلی تنها از یک تابع استفاده میشود. انواع مجموعه پایه ظرفیتی شکافته، به نسبت تعداد توابعی که برای اوربیتالهای والانس و اوربیتالهای درونی منظور میشود از هم متمایز میشوند. این مجموعههای پایه نشان میدهد هر اوربیتال اتمی پوسته داخلی با یک تابع مرکب که خود از L تابع اولیه GTO ساخته شده است توصیف میشود.
درحالیکه اوربیتالهای لایه والانس با X تابع مرکب توصیف میشوند که اولی از M تابع اولیه گوسی، دومی ازN تابع اولیه گوسی و... تشکیل شده است.
متداولترین مجموعههای پایه نامبرده عبارتند از :3-21G ، 4-31G ، 6-21G ، 6-31G .
2-9-1-5 مجموعه پایه پلاریزه
در ساختار مولکولها اوربیتالهای روی یک اتم به علت جاذبه هسته دیگر تغییر شکل میدهند و بنابراین باعث کج شکلی یا پلاریزه شدن چگالی الکترون نزدیک هستهها میشوند .
مجموعههای پایه قطبیده با استفاده از افزایش اوربیتالهایی با اندازه حرکت زاویهای آن سوی اندازه حرکت مورد نیاز برای توصیف حالت پایه هر اتم، این محدودیت را از بین میبرند. برای مثال مجموعههای پایه قطبیده، توابع dرا به اتمهای کربن، توابع f را به فلزاتواسطه و توابع p را به اتمهای هیدروژن اضافه میکنند. یکی از مجموعههای پایه قطبیده 6-31G(d) است که در آن توابع d به اتمهای سنگین اضافه شده است.
2-9-1-6 مجموعههای پایه نفوذی
در گونههایی که چگالی الکترونی در آنها به صورتی خاص و به طور معمول خارج از مولکول توزیع می شوند(آنیونها، مولکولهای دارای جفتالکترون غیرپیوندی و حالتهای برانگیخته)، از بعضی توابع اصلی که بیشتر به سمت خارج توزیع شدهاند، استفاده می شود. این توابع اصلی افزودنی، توابع نفوذی نامیده میشوند. اضافه شدن توابع گوسین نفوذی از نوع pوs به اتمهای سنگینتر از هیدروژن با یک علامت + نشان داده میشوند مثل 3-21+G. افزودن توابع نفوذ بیشتر، هم به هیدروژن و هم به اتمهای سنگینتر با (++) نشان داده میشوند]37[.
2-10 گرمای تشکیلهدف این پروژه به دست آورن گرمای تشکیل فاز گازی ترکیبات نیتروآروماتیک با استفاده از روشهای آغازین و نیمهتجربی است. بنابراین لازم است تعریفی از گرمای تشکیل ارائه شود. گرمای تشکیل استاندارد یک ترکیب، تغییر آنتالپیای است که در نتیجه تشکیل یک مول از آن ترکیب از عناصر آن ایجاد میشود که همه مواد در حالت استاندارد خود میباشند. علامت آن Hf0∆ است. علامت صفر بالای آن به معنای انجام فرآیند در شرایط استاندارد میباشد.
حالات استاندارد به صورت زیر تعریف میشود:
برای گازها فشار 1 بار.
برای ماده در حالت محلول غلظت 1 مولار در فشار 1 بار
برای مواد خالص در یک حالت متراکم(مایع یا جامد)، مایع یا جامد خالص
برای یک عنصر حالتی که عنصر بیشترین پایداری را در فشار 1 اتمسفر و دمای مشخص شده دارد(معمولا 25 درجه سانتیگراد یا 15/289درجه کلوین)
آنتالپی استاندارد بر حسب انرژی بر مقدار ماده بیا ن میشود. اغلب بر حسب کیلوژول بر مول ولی میتوان آن را بر حسب کالری بر مول، ژول بر مول یا کیلوکالری برگرم بیان کرد.
2-11 دانسیته
دانسیته و گرمای تشکیل دو خاصیت کلیدی یک ماده منفجره میباشند، زیرا عملکرد پارامترهایی نظیر فشار یا سرعت انفجار تحت تاثیر این خاصیت قرار دارد. برای محاسبه فشار و سرعت انفجار یک ماده منفجره جدید با روشهای مختلف بهطور معمول از گرمای تشکیل و دانسیته آن ترکیب استفاده میشود. افزایش در ظرفیت اکسیژن ماده منفجره و گرمای تشکیل آن باعث افزایش حساسیت و نیز عملکرد آن میشود. دانسیته ماده منفجره وزن واحد حجم ماده منفجره است. هرچه چگالی ماده منفجره بیشتر باشد، سرعت و قدرت انفجار بیشتر است]38[.
2-12 رگرسیون آنالیز رگرسیون خطی چندگانه به عنوان یک ابزار آماری جهت استخراج مدل‌های کمی و بررسی میزان اهمیت هر متغیر مستقل در معادله رگرسیون به کار می‌رود.واژه رگرسیون در فرهنگ لغت به معنی بازگشت است و اغلب جهت رساندن مفهوم "بازگشت به یک مقدار متوسط یا میانگین" به کار می‌رود. بدین معنی که برخی پدیده‌ها به مرور زمان از نظر کمی به طرف یک مقدار متوسط میل می‌کنند. در حقیقت تحلیل رگرسیونی فن و تکنیکی آماری برای بررسی و مدل‌سازی ارتباط بین متغیرها است. رگرسیون در هر زمینه‌ای از جمله مهندسی، فیزیک، اقتصاد، مدیریت، علوم زیستی، بیولوژی و علوم‌اجتماعی برای برآورد و پیش‌بینی مورد نیاز است. می‌توان گفت تحلیل رگرسیونی، پرکاربردترین روش در بین تکنیک‌های آماری است. ابتدا تحلیل‌گر حدس می‌زند که بین دو متغیر نوعی ارتباط وجود دارد، در حقیقت حدس می‌زند که یک رابطه به شکل یک خط بین دو متغیر وجود دارد و سپس به جمع آوری اطلاعات کمی از دو متغیر می‌پردازد و این داده‌ها را به صورت نقاطی در یک نمودار دو بعدی رسم می‌کند. این نمودار که به آن نمودار پراکندگی گفته می‌شود نقش بسیار مهمی را در تحلیل‌های رگرسیونی و نمایش ارتباط بین متغیرها ایفا می کند. درصورتی که نمودار نشان دهنده این باشد که داده‌ها به طور تقریبی (نه دقیق) در امتداد یک خط مستقیم پراکنده شده‌اند، حدس تحلیل‌گر تأیید شده و این ارتباط خطی به صورت زیر نمایش داده میشود:
(2-40) y = a x + b
که در آن a شیب خط و b عرض از مبدا میباشد. به دلیل احتمال وجود خطا در اندازهگیریها معادله (2-40) به شکل زیر اصلاح میشود:
(2-41) y = ax + b + є
 معادله (2-41) یک مدل رگرسیون خطی نامیده می شود که x متغیر مستقل و y متغیر وابسته گفته میشود. є خطای تصادفی است که برای کامل شدن مدل و نشان دادن این که خطا نیز تا حدی وجود دارد در نظر گرفته می شود.
2-12-1 رگرسیون خطی چند متغیره (MLR)فرض کنید خط رگرسیون yنسبت به x1،x2، x3و... xk به صورت زیر باشد:
(2-42) Y= β0+ β1X1+ ⋯+ βkXk+ ε ε یک متغیر تصادفی است و متغیر خطا نامیده شده و فرض میشود که دارای توزیع نرمال با میانگین صفر و واریانسσ2 و ناهمبسته میباشد. پارامترهایσ2، 1β، 2β و ... مجهول هستند و باید با استفاده از داده‌ها برآورد شوند. فرض می شود داده‌ها عبارتند از Y1 , Y2 ,… , Ynکه در آن Yiپاسخ متناظر باK امین سطح از متغیرهای مستقلxi1،xi2...وxik است. یعنی برای مقادیرi=1,2,….n می‌توان نوشت:
(2-43) Yi= β0+ β1X11+ ⋯+ βkXik+ εiآن گاه هدف برآوردهایی برای β0،β1 و...kβ به ترتیب به نام‌های b0، b1و.. bkو در نتیجه به دست آوردن معادله زیر برای برآورد رگرسیون است.
(2-44) Y= b0+ b1X1+ ⋯+ bkXkدر این معادله، Y نشاندهنده مقدار برآورد در ازای x1، x2 و xkاست. پس این معادله می‌تواند به عنوان معادله‌ای پیش‌بینی کننده مورد استفاده قرار گیرد. برآوردهایb0،b1و... bkرا به گونه‌ای برمی‌گزینیم که مجموع توان‌های دوم انحراف‌ها را کمینه کند. یعنی آنها را به گونهای به دست می‌آوریم که با جایگزینی در معادله زیر کمترین مقدار ممکن را تولید کنند.
(2-45) S= i=1nεi2= i=1n( Y1-β0-β1Xi1-⋯-βkXik)2 با استفاده از حساب دیفرانسیل و انتگرال، برآورد b0،b1و... bkبا مشتق گرفتن از معادله فوق نسبت به β0،β1و...kβ و مساوی صفر قرار دادن آنها، به دست میآیند]39[.
3-1 بهینهسازی ساختارهاجهت پیدا کردن ساختارهای پایه در یک مولکول به طور دقیق، انجام محاسبات بهینهسازی ساختار ضروری است. تغییر ساختار در یک مولکول، تغییراتی در انرژی و خواص مولکولی نیز ایجاد میکند. در شیمی محاسباتی، تابع موج و انرژی برای ساختار ابتدایی محاسبه شده و سپس عملیات بهینهسازی تا رسیدن به ساختاری با انرژی کمتر ادامه مییابد و این عمل آنقدر تکرار میشود تا به ساختاری با کمترین انرژی نسبت به حالت اولیه برسد. در هر مرحله برای انتخاب یک ساختار جدید و همگرایی به ساختار با حداقل انرژی از الگوریتمهای پیچیدهای استفاده میشود. سطح انرژی پتانسیل یک رابطه ریاضی است که ساختار مولکولی و انرژی آن را به هم مربوط میکند. کمینهای که در ته دره سطح پتانسیل مربوط به نمودار انرژی بر حسب مسیر واکنش قرار دارد و حرکت در هر جهت نسبت به آن منجر به انرژی بالاتری میشود، مربوط به پایدارترین ساختار در میان چند ساختار ممکن است. در نقطه زینی منحنی، مشتق اول صفر است.
اولین قدم در محاسبات کوانتومی توسط نرمافزار گوسین پیدا کردن ساختاری است که دارای گرادیان صفر باشد]40[. در این پروژه با استفاده از این روش، ترکیبات نیتروآروماتیک با روشهای B3LYP و مجموعه پایه 6-31G* و روش PM3 طی مراحلی که به صورت جداگانه بیان میشود، بهینه میشوند.
3-2 گرمای تشکیل فاز گازیهدف در این پروژه به دستآوردن گرمای تشکیل فاز گازی تعدادی ترکیب نیتروآروماتیک (مولکولهای ارائه شده در جدول (1-1)) با کمک روشهای آغازین و نیمهتجربی و سپس ارتباط این نتایج با دادههای تجربی فاز متراکم این ترکیبات میباشد. علاوه بر این تلاش میکنیم که با کمک نرمافزارهای لازم، حجم مولکولی و سپس دانسیته کریستالی این ترکیبات را به دست آوریم. نرمافزارهای مورد استفاده، نرمافزارهای گوسین، گوسویو و هایپرکم میباشند. همانطور که گفته شد، دادهها با دروش محاسبه شده است که مراحل 2 روش، در ادامه بیان میشود.
3-2-1 روش آغازین در این روش ابتدا ساختار مولکول موردنظر با کمک نرمافزار هایپرکم نسخه 7 رسم شده و به صورت یک فایل با پسوند ENT ذخیره میشود. سپس فایل ENT ذخیره شده را در محیط گوسویو یافته و از لحاظ صحت ساختار مورد بررسی قرار میگیرد. پس از اطمینان از صحت ساختار مولکول موردنظر با پسوند GJFذخیره میشود. در این مرحله با کمک نرمافزار گوسین فایل GJFذخیره شده را یافته و آن را در محیط گوسین صدا میزنیم.
سپس در قسمت مربوطه با وارد کردن دستور b3lyp/6-31g* fopt freq# و اجرا کردن آن، میتوان فایل خروجی مربوط به مولکول موردنظر را به دست آورد. بعد از به دست آوردن فایل خروجی، با استفاده از معادله (3-1) میتوان گرمای تشکیل فاز گازی را به دست آورد]5[.
(3-1) ∆Hi=Ei-njϵj Eiانرژی مولکولi ، nj تعداد اتم j در مولکول و εj=Ej-xj میباشند. xj نیز ضریب تصحیح اتم jام در سطح تئوری مورد استفاده است. بر اساس مطالعات رایس، اتمهای C، NوO را به 2 دسته تقسیم میشود. اتمهای موجود در پیوند یگانه و اتمهای موجود در پیوند چندگانه. دسته اول با nC، nH، nN، nO نمایش داده میشوند و دسته دوم با nC'، nH'، nN' و nO'نشان داده میشوند. مقادیرεj مربوط به اتمهای موردنظر در جدول (3-1) ارائه شده است.
جدول 3-1: مقادیر εj مربوط به اتمهای مختلف]5[
ε(hartree)اتم
121621/38- C
592039/0- H
774096/54- N
161771/75- O
121380/38- C'
765886/54- N'
157348/75- O'

با جایگذاری دادهها در رابطه (3-1) و با کمک فایل خروجی مولکولها میتوان گرمای تشکیل فاز گازی مولکولها (مولکولهای شماره 1-65 جدول 1-1) را به دست آورد. دادههای به دست آمده در جداول (3-2) ارائه شده است.
جدول3-2: گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده از رابطه (3-1) بر حسب کیلوژول بر مول
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
691/71 12 6 12 0 0 4 0 1
638/700 0 6 6 6 0 0 0 2
337/71- 6 3 6 1 0 5 1 3
438/238 12 6 14 0 0 6 0 4
084/30 6 3 6 0 3 6 0 5
809/73 4 2 6 0 0 4 0 6
762/29 4 2 6 0 0 4 0 7
022/29 4 2 6 0 0 4 0 8
198/143- 4 2 6 1 0 4 0 9
408/111- 4 2 6 1 0 4 0 10
865/3 4 2 6 0 0 6 1 11
228/29 4 2 6 0 0 6 1 12
431/11- 6 3 6 6 0 9 3 13
790/24 6 3 6 0 0 3 0 14
761/122- 6 3 6 1 0 3 0 15
622/16 6 3 6 0 1 4 0 16
638/16 6 3 6 0 0 5 1 17
444/13 2 1 6 0 0 7 1 18
774/118- 2 1 6 1 0 5 0 19
524/94- 2 1 6 1 0 5 0 20
253/100- 2 1 6 1 0 5 0 21
312/79 2 1 6 0 1 6 0 22
396/67 2 1 6 0 1 6 0 23
036/181- 4 2 6 1 0 6 1 24
630/132 2 1 10 0 0 7 0 25
443/317- 4 2 6 2 0 4 0 26
جدول ( 3-2) ادامه
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
806/233- 4 2 6 2 0 4 0 27
712/258- 7 3 7 1 0 3 0 28
254/183 8 4 10 0 0 4 0 29
219/13 6 3 6 0 2 5 0 30
578/37 11 5 13 0 0 4 0 31
400/305- 5 2 7 1 0 4 0 32
591/258- 3 1 7 1 0 5 0 33
308/293- 3 1 7 1 0 5 0 34
808/291- 3 1 7 1 0 5 0 35
362/185- 6 3 6 2 0 7 2 36
946/192 6 3 6 0 2 5 0 37
839/733 10 7 12 0 1 4 0 38
443/257 4 4 6 2 1 3 0 39
591/264 6 6 8 0 1 5 0 40
035/10 6 3 6 1 1 6 0 41
612/201 4 4 6 1 0 2 0 42
349/172 4 2 12 0 1 9 0 43
068/125 4 2 10 0 0 6 0 44
453/147 4 2 10 0 0 6 0 45
748/204 4 2 6 0 2 6 0 46
103/111- 6 3 6 1 0 7 2 47
686/69- 4 2 6 1 1 5 0 48
473/91 8 4 6 0 1 3 0 49
714/102 8 4 12 0 1 5 0 50
086/434 8 4 10 0 0 4 0 51
621/118- 6 3 6 1 0 5 1 52
061/166- 8 4 6 2 0 6 2 53
جدول (3-2) ادامه
Hf(g)∆ nO' nN' nC' nO nN nH nC شماره مولکول
256/101 6 4 5 0 0 2 0 54
019/178 6 4 5 1 0 2 0 55
193/1 6 3 6 0 0 7 2 56
204/3- 2 1 6 0 0 9 2 57
329/7 2 1 6 0 0 9 2 58
203/160 4 2 12 0 1 9 0 59
748/113- 4 2 6 1 1 5 0 60
667/296- 3 1 7 1 1 8 1 61
367/208 2 1 14 0 0 11 0 62
569/71- 2 1 6 1 1 8 1 63
893/176 4 2 14 0 0 10 0 64
532/69 2 1 6 0 1 6 0 65
این دادهها گرمای تشکیل فاز گازی مولکولها میباشند. برای تبدیل آنها به گرمای تشکیل فاز متراکم از نرمافزار Excel و روش رگرسیون خطی چند متغیره استفاده میکنیم. به این صورت که ابتدا گرمای تشکیل فاز متراکم را تنها تابعی از گرمای تشکیل فاز گازی قرار داده و بعد از آن در صورت لزوم با وارد کردن عوامل دیگری از جمله نوع و تعداد عناصر، تعداد حلقه آروماتیک و گروه نیترو میتوان مربع Rرا بهبود داده و دادههای بهتری به دست آورد.
همانطور که گفته شد در ابتدا HF(c)∆ را فقط تابعی از HF(g)∆ در نظر گرفته و در اینصورت خواهیم داشت:
(3-2) ∆Hf(c)=a+b∆Hf(g)
با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره مربع Rبرابر 861/0 به دست میآید. برای بهبود نتایج، عوامل دیگر را نیز در معادله وارد کرده و از معادلهای به شکل زیر استفاده میشود:
(3-3) ∆Hfc=a+b∆Hfg+cnC+dnN+enO+fnH+gnNO2+hnArپس از پردازش دادهها، مقادیرضرایب تصحیح معادله (3-3) به شکل زیر به دست میآید. مربع R بهدستآمده با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره برابر895/0 میشود.
(3-4) ∆Hfc=58.14+0.836∆Hfg+46.59nC+6.54nN-46.61nO-31.91+42.41nNO2-189.158nArبا توجه به مقادیر بالای p-value بعضی پارامترها میتوان مقدار مربع Rرا بهبود بخشید. با حذف عرضاز مبدا و nN که مقادیر p-value آنها به ترتیب 603/0و 246/0 است، مقدار مربع R به 914/0رسیده و معادله زیر به دست میآید:
(3-5) ∆Hfc=0.871∆Hfg+35.74nC-31.82nO+30.38nNO2-22nH-144.414nArدادههای مربوط به گرمای تشکیل فاز متراکم مولکولها که با استفاده از این رابطه به دست آمده است در جدول (3-3) ارائه شده است.
جدول 3-3: نتایج تجربی]14[ و گرمای تشکیل فاز مترکم محاسبه شده از رابطه (3-5)بر حسب کیلوژول بر مول
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
55/135- 7/74- 5 96/197- 2/18- 3 06/85- 2/68 1
21/20- 7/1- 6 65/87 8/67 4 36/489 3/606 2
جدول (3-3) ادامه
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
59/99- 6/114- 31 5/208- 6/204- 19 57/58- 2/27- 7
39/378- 6/432- 32 38/187- 7/205- 20 21/59- 5/38- 8
36/326- 7/398- 33 37/192- 1/207- 21 04/241- 5/235- 9
60/356- 8/413- 34 15/26- 4/36- 22 35/213- 6/209- 10
29/355- 2/427- 35 53/36- 4/26- 23 38/89- 4/66-2/68- 11
36/377- 8/298- 36 25/282- 1/279-
9/199- 24 29/67- 2/55-
9/43- 12
30/28 5/36 37 17/3- 7/45 25 49/130- 5/124- 13
92/524 300 38 62/424- 4/443- 26 16/74- 2/37- 14
09/98 3/86 39 78/351- 6/422- 27 49/234- 9/217-
4/248- 15
18/162 5/151 40 99/348- 7/409- 28 27/103- 8/72- 16
83/184- 4/386- 41 14/7 3/47 29 52/89- 62/63- 17
29/103 194 42 24/128- 9/97- 30 78/69- 2/48- 18
جدول (3-3) ادامه
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No Hf(corrected)∆ Hf(exp)∆ No
07/15 5/22 59 62/225 8/10 51 65/2 9/22 43
01/207- 6/246- 60 1/239- 1/252- 52 01/21- 6/30 44
79/389- 9/427- 61 82/331- 3/277- 53 51/1- 6/37 45
76/117 7/102 62 29/21- 8/78 54 84/49 50 46
65/197- 232- 63 74/13 6/98 55 86/240- 8/200- 47
08/79 1/74 64 23/111- 5/102- 56 11/199- 1/248- 48
67/34- 6/45- 65 54/92- 5/55- 57 34/49- 9/48- 49
37/83- 7/48- 58 52/13- 9/18 50
با انجام این محاسبات، مقدار مجذور مربع انحراف میانگین برابر 15 کیلوژول بر مول به دست میآید.
3-2-2 روش نیمهتجربیدر این مرحله نیز مانند قبل، با دستور # pm3 fopt freq برنامه گوسین اجرا میشود. محاسبات به صورت تکنقطهای بوده و گرمای تشکیل فاز گازی در فایل خروجی قابل استنتاج است. منظور از محاسبات تکنقطهای انرژی، پیشبینی انرژی و ویژگیهای مربوط به یک مولکول با ساختار مشخص و معین است. به عبارت دیگر، در این روش خواص ساختاری مولکول ثابت در نظر گرفته میشود. علت نامگذاری این روش، این است که محاسبات انرژی روی یک نقطه ثابت در مورد انرژی پتانسیل مولکول انجام میشود. دادههای بهدستآمده از روش PM3 در جدول (3-3) ارائه شده است. تعداد مولکولها در این روش 72 (مولکولهای شماره 72-1 ارائه شده در جدول 1-1 ) میباشد.
جدول 3-4: نتایج تجربی ]14[و گرمای تشکیل فاز گازی به دست آمده با روش PM3بر حسب کیلوژول بر مول
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
78/337- 6/422- 27 70/27 2/37- 14 54/142 2/68 1
16/296- 7/409- 28 63/173- 9/217-
4/248- 15
34/832 3/606 2
77/158 3/47 29 80/1- 8/72- 16 26/108- 2/187- 3
87/27- 9/97- 30 86/12 2/63- 17 33/184 8/67 4
40/31 6/114- 31 55/18 2/48- 18 18/45- 7/74- 5
53/324- 6/432- 32 89/139- 6/204- 19 61/62 7/1- 6
61/298- 7/398- 33 126- 7/205- 20 49/37 2/27- 7
24/308- 8/413- 34 4/133- 1/207- 21 32/41 5/38- 8
73/305- 2/427- 35 44/51 4/36- 22 99/168- 5/235- 9
28/216- 8/298- 36 66/52 5/26- 23 42/156- 6/209- 10
5/145 5/36 37 23/185- 1/279-
1/199- 24 26/7 4/66-
2/68- 11
08/420 300 38 77/146 7/45 25 54/25 2/55-
9/43- 12
84/308 3/86 39 16/375- 4/443- 26 49/25- 5/124- 13
جدول(3-4) ادامه
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No Hf(g)∆ Hf(exp)∆ No
61/215 7/102 62 52/129 8/10 51 18/142 5/151 40
64/102- 232- 63 66/178- 1/252- 52 08/420 4/386- 41
40/182 1/74 64 83/201- 3/277- 53 97/133 194 42
72/43 6/45- 65 66/81 8/78 54 38/125 9/22 43
24/92 1/15- 66 55/69 6/98 55 01/135 6/30 44
18/445 6/296 67 108/5- 5/102- 56 78/158 6/37 45
28/152 6/44 68 58/0- 5/55- 57 6/147 50 46
96/560 3/480 69 34/15 7/48- 58 37/129- 8/200- 47
41/608 1/617 70 78/144 5/22 59 9/146- 1/248- 48
42/277 3/80 71 35/167- 6/246- 60 16/52 9/48- 49
96/626 2/132 72 02/283- 9/427- 61 42/105 9/18 50
پس از به دست آوردن مقادیر گرمای تشکیل فاز گازی به روش PM3، باید دادههای به دست آمده را به گرمای تشکیل فاز متراکم تبدیل نمود. برای این منظور از نرمافزارExcel و روش رگرسیون خطی چند متغیره استفاده میشود. به این صورت که با اثر دادن پارامترهای مختلف، تلاش میشود گرمای تشکیل فاز متراکم به دست آید. ابتدا گرمای تشکیل فاز متراکم تنها تابعی از گرمای تشکیل فاز گازی در نظر گرفته میشود:
(3-7) ∆Hf(c)=a+b∆Hf(g)سپس با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره ضرایب a و b به دست آورده میشود که معادله (3-8) به دست میآید.
(3-8) ∆Hfc=-91.97+0.902∆Hf(g) مربع R برابر 923/0 میباشد. برای بهتر شدن نتایج میتوان پارامترهایی نظیر تعداد و نوع عناصر و نیز تعداد حلقه آروماتیک و گروه نیترو نیز در معادله (3-8) وارد شود. با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره، ضرایب معادله به صورت زیر به دست میآید:
(3-9) ∆Hfc=-15.81+0.782∆Hfg+15.82nC+24.56nN-40.66nO-16.88nH+38.84nNO2-43.34hnArمقدار مربع R برابر940/0 میشود. با نگاهی به مقادیر p-value پارامترها میتوان حدس زد که از عرض از مبدا، تعداد اتم کربن و تعداد حلقه آروماتیک با مقادیر به ترتیب 60/0، 2/0 و37/0 میتوان چشمپوشی نمود. بعد از اعمال این تغییرات مقدار مربع R برابر 943/0 شده و رابطه (3-9) به شکل زیر تغییر میکند
(3-10) ∆Hfc=0.842∆Hfg+18.09nN-34.46nO-10.45nH+42.04nNO2 سپس با قرار دادن دادهها در معادله (3-10) گرمای تشکیل فاز متراکم ترکیبات به دست میآید. این دادهها در جدول (3-5) ارائه شده است.
جدول3-5: گرمای تشکیل فاز متراکم تجربی]14[ و محاسبه شده از رابطه (3-10) و میزان انحراف ازدادههای تجربی ترکیبات بر حسب کیلوژول بر مول
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
7/204 37/239- 9/217-
4/248- 15 27/42 48/25 2/68 1
20/21- 59/51- 8/72- 16 69/3 61/602 3/606 2
59/4 79/67- 2/63- 17 04/17 24/204- 2/187- 3
12/18 32/66- 2/48- 18 03/27 76/39 8/67 4
68/8 28/213- 6/204- 19 85/1- 84/72- 7/74- 5
11/4- 59/201- 7/205- 20 96/4 66/6- 7/1- 6
72/0 82/207- 1/207- 21 61/0 81/27- 2/27- 7
31/26- 08/10- 4/36- 22 91/13- 59/24- 5/38- 8
34/17- 05/9- 5/26- 23 63/0 13/236- 5/235- 9
37/8- 72/270- 1/279-
1/199- 24 94/15 54/225- 6/209- 10
05/4 64/41 7/45 25 76/7 16/74- 4/66-
2/68- 11
78/0 18/444- 4/443- 26 57/3 77/58- 2/55-
9/43- 12
88/9- 71/412- 6/422- 27 38/17 89/144- 5/124- 13
69/33- 01/376- 7/409- 28 80/2- 39/34- 2/37- 14
جدول (3-5) ادامه
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
18/30- 18/80 50 46 43/9- 73/56 3/47 29
11/42 91/242- 8/200- 47 88/31- 91/65- 9/97- 30
21/38- 89/209- 1/248- 48 38/10- 22/104- 6/114- 31
41/44- 49/4- 9/48- 49 04/31- 55/401- 6/432- 32
54/0- 44/19 9/18 50 88/24- 81/373- 7/398- 33
29/21- 09/32 8/10 51 30/24- 50/389- 8/413- 34
41/11 51/263- 1/252- 52 82/39- 38/387- 2/427- 35
42/59 72/336- 3/277- 53 74/51 55/350- 8/298- 36
22/39 58/39 8/78 54 57/43- 07/80 5/36 37
67/103 07/5- 6/98 55 23/22- 23/322 300 38
32/1 82/103- 5/102- 56 2/152- 50/238 3/86 39
83/47 33/103- 5/55- 57 83/75- 33/227 5/151 40
22/41 92/89- 7/48- 58 84/106- 55/279- 4/386- 41
86/5- 36/28 5/22 59 95/117 04/76 194 42
48/19- 11/227- 6/246- 60 86/10 03/12 9/22 43
37/46- 53/381- 9/427- 61 79/2- 39/33 6/30 44
9/44 80/57 7/102 62 81/15- 41/53 6/37 45
جدول (3-5) ادامه
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
Dev Hf(corrected)∆ ∆Hf(exp) No
2/3 40/41 6/44 68 81/36- 18/195- 232- 63
97/139 33/340 3/480 69 6/42 50/31 1/74 64
94/136 16/480 1/617 70 01/29- 58/16- 6/45- 65
94/31- 24/112 3/80 71 51/13- 59/1- 1/15- 66
34/264- 54/396 2/132 72 3/9 30/287 6/296 67
همانطور که از دادههای جدول مشخص است در مورد 4 مولکول اختلاف به نسبت زیاد است. مولکوهای 42،69 و70 دارای گروه N=N در ساختارشان میباشند. بنابراین میتوان تعداد گروه N2 را به عنوان پارامتر دیگری در تعیین گرمای تشکیل فاز متراکم با کمک دادههای PM3 در نظر گرفت. با در نظر گرفتن این ضریب تصحیح معادلهای به صورت زیر تعریف میشود.
(3-11) ∆Hf(c)=a∆Hf(g)+bnN+cnO+dnH+enNO2+fnN2با تاثیر این ضریب تصحیح، مقدار مربع R برابر 96/0 میگردد و ضرایب معادله به شکل زیر به دست میآید.
(3-12) ∆Hfc=0.837∆Hfg+9.35nN-31.74nO-8.82nH+41.58nNO2+123.85nN2بررسی مقادیرp-value نشان میدهد که با حذف پارامتر تعداد اتم نیتروژن میتوان دادههای بهتری به دست آورد. قبل از انجام محاسبات جدید، دادههای مربوط به معادله (3-12) در جدول زیر ارائه میشود تا بتوان تاثیر تعداد گروه N2را مورد بررسی قرار داد.
جدول3-6:نتایج تجربی ]14[و گرمای تشکیل فاز متراکم به دست آمده از معادله (3-12) و میزان انحراف نسبت به مقادیر تجربی بر حسب کیلوژول بر مول