Aseton?n-pentan kompleksinin farklı kuantum kimyasal metotlarla incelenmesi

Abstract

Deneysel olarak incelenen aseton-n-pentan azeotropunun 1:3 mol oranında oluştuğu öne sürülmüştür. Bu tez çalışmasında bu aseton-n-pentan kompleks sistemi için hesaplamalar yapılarak sistemde olması muhtemel hidrojen bağları ve kompleks oluşumuna bağlı olarak moleküler özelliklerdeki değişimler incelenmiştir. Bu amaçla semiemprik PM3, Yoğunluk Fonksiyonel Teori , Hartree-Fock ve ikinci dereceden Møller-Plesset (MP2) hesaplamaları Gaussian 03 program paketi kullanılarak yapılmıştır. Öncelikle kompleksi oluşturan moleküllerin her biri ve oluşan kompleks yapı belirtilen teori düzeylerinde optimize edilmiş; daha sonra da bu optimize yapı kullanılarak bağ uzunlukları, bağ açıları, Mulliken yük değerleri, toplam enerji ve frekans değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan hidrojen bağ uzunlukları ve kararlılık enerjisi değerleri incelenmiş ve sistemde zayıf hidrojen bağı oluştuğu sonucuna varılmıştır. Ek olarak PM3 dışındaki hesaplamalar için NBO analizi yapılarak kompleks oluşumunun moleküllerdeki bağların özellikleri üzerinde ne gibi etkiler yaptığı ve gerçekleşen hiperkonjügatif etkileşimler incelenmiştir. Sırasıyla HF, DFT ve MP2 hesaplamalarında 1, 3, ve 6 hiperkonjugatif etkileşim bulunmuştur. Enerjileri incelenerek zayıf etkileşimler olduğu sonucuna varılmıştır.

It was proposed that experimentally studied acetone-n-pentane azeotope has 1:3 mole ratio. In this thesis, possible hydrogen bonds and the change of molecular properties upon complexation for acetone-n-pentane complex have been studied by performing some theoretical calculations. For this purpose, semiemprical PM3, Density Functional Theory, Hartree-Fock and second order Møller-Plesset (MP2) calculations have been carried out using Gaussian 03 program. Firstly, isolated molecules which are part of complex and complex structure were optimized individually at the theory levels mentioned above. Bond lengths, bond angles, Mulliken charges, total energy, and vibrational frequencies of the related molecules have been calculated using these optimized structures. It is concluded that weak hydrogen bonds are formed in the azeotropic complex considering hydrogen bond lengths and stabilization energy values. Additionally, NBO analysis have been performed to see change of bond characteristics and hyperconjugative interactions upon complexation for all the calculations excluding PM3 method. As a result, 1, 3, and 6 hyperconjugative interactions have been obtained for HF, DFT ve MP2 calculations, respectively. They are concluded to be weak interactions considering their energies.