دراسة الخواص الطيفية والحرارية لجزيئة الميثان == Study the spectroscopic and thermodynamic properties of methan
Author name:
هيثم حمدي احمد القزاز
Supervisor name:
محمد تقي حسين | صبري جاسم لفتة
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science
Language:
Arabic
University location:
Baghdad
First pages:
26T1981 - p.pdf
Abstract:
تم في هذا البحث دراسة الخواص الطيفية والحرارية لجزيئة الميثان، حيث شملت الدراسة حساب الشكل الهندسي الفراغي للجزيئة من خلال ابعاد الاواصر، وقيم الزوايا، وزوايا السطوح. وحساب منحني طاقة الجهد للجزيئة بتغير طول الاصرة C - H ، ومنها تم حساب طاقة التفكك الطيفية، وكانت تساوي (De=4.74516eV) ، وكذلك تم حساب ترددات الاهتزاز الاساسية للجزيئة الواقعة ضمن منطقة الاشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي التي تراوحت بين (3312.76 - 1361.61)cm - 1، وتم حساب شدات الامتصاص للاشعة تحت الحمراء والتي تراوحت بين (0.343 - 0.003)Km\mol. هذا وبالاضافة الى وصف انماط الاهتزاز الاساسي التسعة الخاصة بالجزئية، وذلك من خلال قيم ورسومات توضيحية، وتم ايضا حساب عزم القصور الذاتي لجزيئة الميثان وكان لها ثلاث قيم اساسية لعزم القصور الذاتي وهي متساوية وقيمتها تساوي : IA=5.308768cm - 1, IB=5.308618 cm - 1, Ic=5.308610 cm - 1وهذا ما يؤكد بان جزيئة الميثان CH4 كروية القمة.وكذلك تم حساب عزم ثنائي القطب للجزيئة وكانت قيمته تساوي (0.0001366Deby). ثم حسبت قيم الطاقات للمدارات الجزيئية (EHOMO) و(ELUMO) ، وكانت (EHOMO= - 13.6376eV) و(ELUMO=4.24492eV) ، ومنها حسبت طاقة التاين وكانت تساوي (I.P=13.6396eV) ، في حين كانت الالفة الالكترونية تساوي (E.a.=4.244eV ) ، وكذلك تم حساب مقدار فجوة الطاقة وكانت تساوي (Eg=17.884007eV) ، وبعدها تم تمثيل مستويات الطاقة برسومات توضيحية ذات بعدين (2D) ،وثلاثة ابعاد (3D) مع تحديد نوع التماثل لها. كما تم حساب كثافة الشحنة الكلية للجزيئة (Total Charge Density) وجهد الكهربائية الساكنة (Electrostatic Potential) وتمثيلها برسومات توضيحية ببعدين وثلاثة ابعاد. كذلك حسبت بعض الخصائص الحرارية (الثرموديناميكية) لجزيئة الميثان، مثل حرارة التكوين، والمحتوى الحراري (الانثالبي) ، والسعة الحرارية، والانتروبي، اضافة الى حساب طاقة جبس الحرة، وعند درجة حرارة الغرفة (298Ko) ، وكانت حرارة التكوين ( - 13.015Kcal/mol) ، والمحتوى الحراري، (2392.61407cal/mol) والسعة الحرارية (8.4861 cal/Ko.mol) ، والانتروبي(49.3778 cal/Ko.mol) ،وطاقة جبس الحرة ( - 12321.9697cal/mol). وتمت مقارنة عدد من الطرائق شبه التجريبية في حساب الدوال الحرارية ولدرجات حرارة (300 - 100)Ko، وتمت مقارنة النتائج الحسابية مع النتائج العملية، اذ يوجد تطابق كبير بينهما. | The study of various spectral and thermal properties for methane molecule was perform in research work, where the study included the calculation of the space geometrical shapes through the bond dimension, angles values and surface angles, also the study include plot of the molecule potential energy curve by changing the bond length C - H then the calculation of the spectral dissociation energy which was for the curve (De=4.74516eV) also molecule primitive vibration frequencies located within infrared region from the spectrum ranged between (3312.76 - 1361.61)cm - 1. Also the infrared absorption intensities were calculated to be (0.343 - 0.003)Km\mol. In addition the nine primitive vibration patterns for the molecule described in the study by using values, (2D and 3D). Also the methane molecule moments of Inertia were calculated there values were : IA=5.308768cm - 1, IB=5.308618 cm - 1, IC=5.307610 cm - 1Which indicate that CH4 is a spherical top molecule. Molecular dipole moment was calculates its value was (0.0001366D). Orbital energy values were calculated (EHOMO, ELUMO) there values were (EHOMO= - 13.6396eV, ELUMO=4.24492eV), values ionization energy was calculated to be (I.P.=13.6326 eV),and values the electron affinity was calculated to be (E.a=4.244eV), the forbidden energy gap was also calculated the be (Eg=17.884007eV). After that the energy level were represented in (2D) and (3D) with specification to the symmetry type the total charge density and potential energy for the molecular were calculated, and represented in (2D) and (3D). The thermodynamic properties for the methane like (Heat of formation was ( - 13.015Kcal/mol), the enthalpy was (2392.61407 cal\mol), the heat capacity was (8.4861cal/mol.oK), the entropy was (49.3778cal/mol.oK) and the free Gibbs energy was ( - 12321.9697cal/mol). Finally the above thermal functions were calculated using different semi - empirical methods, then the values for these functions were calculated in thermal range (100 - 300)oK. The theoretical results have in a good agreement with the experimental results obtained from literature.
