logo
  1. Bosh sahifa
  2. Diplom ishlar
  3. Umumiy
  4. ANILINNING MOLEKULYAR TUZILISHINI SPEKTROSKOPIK VA HISOBLASH USULLARI YORDAMIDA O’RGANISH

ANILINNING MOLEKULYAR TUZILISHINI SPEKTROSKOPIK VA HISOBLASH USULLARI YORDAMIDA O’RGANISH

Yuklangan vaqt:

12.08.2023

Ko'chirishlar soni:

0

Hajmi:

2278.4853515625 KB
Ko'chirib olish
ANILINNING MOLEKULYAR TUZILISHINI SPEKTROSKOPIK VA HISOBLASH USULLARI YORDAMIDA O’RGANISH MUNDARIJA Kirish ……………………………………………………… ….. ……………… 3 I BOB . MOLEKULANING HOSIL BO’LISH TABIATI § 1.1. Molekulalararo o’zaro ta’sirlar……….. …… ………………………... 7 § 1.2. Molekulalararo o’zaro ta’sirni o’rganishda tadqiqot usullari ( Raman va IQ)………………………………………………………………... 19 §1.3. Aromatik halqali anilin moddasini o’rganishda hozirda olib borilayotgan tadqiqotlar................................................................. 21 II BOB . TAJRIBADA QO’LLANILADIGAN QURILMA VA HISOBLASH USULLARI. § 2.1. O’rganilayotgan obektni tanlash va uning amaliy ahamiyati…… ... … 23 § 2.2. Kombinatsion s ochilish spektrlarini KS spektrida qayd qilish texnikasi…… …………………………………………………….... 24 § 2.3. Kvanto-kimyoviy hisoblash larda foydalaniladigan dastur va usullar.. 26 III BOB . OLINGAN NATIJA VA ULARNING TAHLILI § 3.1. Аnilinning molekulyar tuzilishini spektroskopik va hisoblash usullari yordamida o rganish………………………………………ʼ 31 § 3. 2. Anilining tajriba va hisoblangan tebranish chastotalari tahlili…….... 33 § 3. 3. Anilinin uchun HOMO va LUMO tahlili……………………………. 37 Xulosalar ……………………..….....….……… …………………… 39 Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati …………… ….. ………… …... 40 1 KIRISH Ishning dolzarbligi: Suyuqliklar va ularning eritmalari amaliyotda xususan qishloq xo’jaligida, sanoatda, ishlab chiqarishda ko’p qo’llaniladi. Shu sababdan ularning xossalarini chuqur o’rganish muhim hisoblanadi. Shuningdek suyuqliklarning molekulyar tuzilishi va fizik-ximik xossalari bilan bog’liq masalalarni kompleks o’rganish bugungi kunda dolzarbdir. Modda xususiyatlari va fizikaviy tabiatini o’rganishda molekulalararo o’zaro ta’sir katta rol o’ynaydi. Molekulalararo o’zaro ta’sirning tabiati va mexanizmini o’rganish uchun bizda kombinatsion sochilish hamda infraqizil yutulish usullari mavjud. Biz kombinasion sochilish usulini tanladik. Kombinasion sochilish spektrlari yordimida o’rganilgan tajriba natijalarini nazariy hisoblashlar yordamida o’rganish bu tajriba natijalarini yanada mukammal tushinib olish imkoniyatini yaratadi. Molekulalararo o’zaro tasirlarni nazariy hisoblashlar yordamida o’rganish bo’yicha ko’p yillardan buyon ilmiy izlanishlar olib borilmoqda va bu sohada bir qancha ishlar qilingan. Hozirgi vaqtgacha suyuqliklar va ularning turli eritmalarining xossalari anomalyasi molekulyar manzarasi to’lig’icha yechimini topgan emas. Suyuqliklar va ularning aralashmalari oziq-ovqat va boshqa sanoat tarmoqlarida, organizmlarning hayot faolyatida muhim o’rin egallaydi, shuning uchun ham suyuqliklar va ularning turli eritmalarini o’rganish masalasi hozirgi vaqtgacha dolzarbdir. Shuningdek, suyuq anilin da molekulalararo ta’sirlarni kombinatsion sochilish spektrida namoyon bo’lishi hamda ushbu moddani noemperik hisoblashlar yordamida o’rganishda yanada ilmiy izlanishlar olib borishni taqoza etadi. Anilinning molekulyar tuzilishini spektroskopik va hisoblash usullari yordamida o’rganish kimyo, biologiya, materalshunoslik kabi bir qancha fanlar uchun katta ahamiyatga ega. Anilin, aminobenzol yoki fenilamin nomi bilan ham tanilgan. Anlin rangsiz suyiqlik bo’lib, bo’yoqlar, pigmentlar va farmatsevtika mahsulotlarini o’z ichiga olgan kimyoviy birikmalarning keng spektrini sintez qilish uchun zarur modda sifatida ishlatiladi. 2 Ishning maqsadi va vazifalari: anilinning molekulalararo tebranish polasalarini kombinatsion sochilish spektrlari yordamida o’rganish va olingan natijalarni noemperik hisoblashlar orqali to’laroq tushuntirishdan iborat. Ushbu maqsadga erishish uchun quyidagi vazifalar qo’yildi: • tajriba yo’li bilan anilin moddasining molekulararo o’zaro ta’sirlarning spektral namoyon bo’lishini o’rganish; • anilinning molekulararo o’zaro ta’sirlarning spektral namoyon bo’lishini noemperik hisoblash usuli yordamida o’rganish; • anilinning tajriba va noemperik hisoblashlar yordamida olingan natijalarini solishtirish va umumiy xulosa chiqarish; Muammoning ishlab chiqilish darajasi: NamDU axborotnomasida ilmiy maqola, konferensiyalarda ma’ruzalar va tezislar. Tadqiqotning ilmiy yangiligi: Toza anilin tajriba va noemperik hisoblashlar yordamida o‘rganildi. Suyuq anilin KS spektrlari yordamida 100-3200 sm -1 oraliqda tahlil qilindi va bu oraliqda ko‘k va qizil siljishlar kuzatildi. Birinchi marta bu siljish sabablari komleks hosil bo‘lishdagi C–H···O noklassik H- bog‘lanish tufayli ekanligi aniqlandi va nazariy DFT//BL3YP/6-311+G(2d,p) metodi yordamida hisoblangan natijalarda tasdiqlandi. Anilindagi С-H···B bog’lanishlar orqali C-H tebranish polosalarining yuqori chastota tomonga ko’k siljishlari, A-H···B bog’lanishlar orqali A-H polosalarining past chastota tomonga qizil siljishlari aniqlangan; Tadqiqot predmeti: anilinning komplekslarining o’ziga xos- xususiyatlarini boshqa turdagi agregatsiyalardan farqli ravishda aniqlash. Tadqiqot obyekti: ushbu ishda aromatik halqali moddalardan anilin tanlab ol indi . Tadqiqot usuli: kombinatsion sochilish spektroskopiyasi va noemperik hisoblashlar ning DFT usuli . 3 Tadqiqot ishining ilmiy - amaliy ahamiyati: Bitiruv ishi mavzusi bo’yicha olib borilgan tadqiqotlar fundamental xarakterga ega bo’lib , olingan natijalar tirik organizmlar faoliyatida muhim rol o‘ynaydigan biologik obyektlarni hosil bo‘lish mexanizmlarini o‘rganishda muhim dir. O‘rnatilgan qonuniyatlarda molekulalararo kuchsiz o‘zaro ta’sir tufayli tebranish polosasi formasi tahlil qilingan va moddalarning noemperik hisoblangan spektroskopik parametrlarining tajriba natijalariga mos kelishi ko‘rsatilgan; aniqlangan fizik kattaliklar yordamida molekular fizikada va fizikaviy kimyoda suyuqliklarning dinamik tuzilishi va xarakteristikalarini aniqlash hamda turli eritmalarda agregatlar hosil bo‘lish jarayonlarini tushunishda foydalanish mumkinligi ko‘rsatilgan. BITIRUV ISHINING ASOSIY MAZMUNI Bitiruv ishi tarkiban kirish, uchta bob, xulosa va foydalanilgan adabiyotlar ro’yxatidan iborat. Dissertasiya 44 varaq matn, 16 ta rasm, 5 ta jadval va 42 nomdagi foydalanilgan adabiyotlar ro’yxatidan iborat. Kirish qismida bitiruv ishining umumiy tavsifi berilgan va suyuqliklarda yorug‘likning sochilishi, molekulalararo vodorod bog’lanishni o’rganishga ta’lluqli adabiyotlardan foydalangan holda, muammoning qo’yilishi shakllantirilgan, ishning dolzarbligi, ishning maqsadi va vazifalari, muammoning ishlab chiqilish darajasi, tadqiqotning ilmiy yangiligi, tadqiqot predmeti, tadqiqot obyekti, tadqiqot usuli, tadqiqot ishining ilmiy - amaliy ahamiyati keltirilgan. Birinchi bobda molekulaning hosil bo’lish tabiati, molekulalararo o’zaro ta’sirlar , nokavalent o’zaro ta ’ sirlarni o ’ rganishda qo ’ llanilayotgan usullar, molekulalararo o’zaro ta’sirni o’rganishda tadqiqot usullari va a romatik halqali moddalarda (anilin) vodorod bog’lanishlarni o’rganishda hozirda olib borilayotgan tadqiqotlar ga doir nazariy ma’lumotlar va adabiyotlar sharhi batafsil keltirilgan. 4 Ikkinchi bobda tajribada qo’llaniladigan qurilma va hisoblash usullari , o’rganilayotgan obektni tanlash va uning amaliy ahamiyati, kombinatsion sochilish spektrlarini KS spektrida qayd qilish texnikasi, kvanto-kimyoviy hisoblashlarda foydalaniladigan dastur va usullar keltirilgan. Uchinchi bobda olingan natija va ularning tahlilida: suyuq anilindagi molekulalararo ta’sirlarnin spektirlarda namoyon bo’lishi, anilin molekulyar komplekslarida noemperik hisoblash tahlillari , shuningdek, anilin komplekslari noemperik hisoblashlar orqali o’rganish natijasida molekulalarning oriyentatsiyasi, bog’ uzunliklari, zaryadlar taqsimlanishi, tebranish chastotalari va kompleks hosil bo’lish energiyalari aniqlangan. 5 I BOB. MOLEKULANING HOSIL BO’ LISH TABIATI § 1.1. Molekulalararo ta’sirlar Fizika, kimyo, molekulyar biologiya va tibbiyot sohasidagi so‘ngi adabiyotlarni tahlil qilish, kovalent bo‘lmagan (nokovalent) o‘zaro ta’sirlarni o‘rganish dolzarbligini ko‘rsatdi [1]. Nokovalent o‘zaro ta’sirlar molekulalararo elektron almashinuvni o‘z ichiga olmaganligi sababli, kimyoviy (kovalent) bog‘lanishlarga nisbatan ancha zaifroqdir. Shuningdek, nokovalent ta’sirlar moddaning turli agregat holatlarida mavjudligi va bog‘lanish energiyasining kichikligi (150 - 1000 kJ/mol) sababli, bunday ta’sir kuchlarining xususiyatlarini o‘rganish ma’lum qiyinchiliklarni vujudga keltiradi. Bu esa molekulalararo ta sirlar fizikasini bilishniʼ talab etadi. Gazlar va suyuqliklarning termodinamik (entropiya, entalpiya va boshqalar) va kinetik xususiyatlari (issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsientlari, diffuziya va boshqalar) molekulalararo o‘zaro ta'sirlarning tabiati bilan belgilanadi. Bu kuchlar materiallarning erish va qaynash temperaturalari, eruvchanligi va yopishqoqligi kabi fizik xususiyatlarini aniqlashda hal qiluvchi rol o‘ynaydi. Molekulalararo ta’sirlar, shuningdek, kristallarning muvozanat geometriyasi, bog‘lanish energiyasi, tebranish spektrlari kabi xossalarini aniqlaydi. Molekulalararo o‘zaro ta'sirlar murakkab kimyoviy komplekslarni, masalan, zaryad almashish va H-komplekslarini hosil qilishda ishtirok etadi [2]. Elementar kimyoviy reaksiyalar mexanizmini o‘rganishda zarrachalarning to‘qnashuvdagi o‘zaro ta'siriga bog‘liq bo‘lgan o’tish (translatsiya) va elektron-tebranish energiyalari o‘rtasidagi almashinuv jarayonlarini bilmaslik mumkin emas. Kimyoviy reaksiyalar tezligini aniqlash uchun reaktivlarning o‘zaro trayektoriyalarini tavsiflovchi potensial sirtni bilish kerak [3]. Molekulalararo o‘zaro ta'sirlarni bilish biologiyada ham katta ahamiyatga ega. Molekulyar kuchlar DNK, RNK va oqsil kabi muhim biomakromolekulalarning barqarorligini ta'minlaydi va molekulyar tanib olish jarayoni uchun muhimdir [4]. Zamonaviy texnologiyaning rivojlanishi 6 suyuqliklarning mikroskopik xususiyatlarini eksperimental o‘lchashning uchun deyarli imkoni bo‘lmagan parametrlarini nazariy prognoz (bashorat) qilish imkonini beradi. Ushbu xususiyatlarning nazariy prognozi mustaqil ravishda topilishi kerak bo‘lgan keng doiradagi parametrlar uchun potensial energiya egri chiziqlarini bilishni talab qiladi [5]. Molekulyar o‘zaro ta'sirlar materialshunoslik kabi sohalarda ham muhim ahamiyatga ega. Masalan, polimer zanjirlari orasidagi molekulalararo kuchlar materialning mexanik xususiyatlarini aniqlaydi [6]. Kuchli molekulalararo kuchlar natijasida materiallar qattiq va mo‘rt bo‘ladi, kuchsiz o’zaro ta’sirlar esa moslashuvchan va elastik materiallar hosil bo’lishiga olib keladi. Molekulyar o‘zaro ta'sirlar muhim rol o‘ynaydigan yana bir soha dori vositalarini ishlab chiqishdir [7]. Yangi dori vositalarini ishlab chiqishda olimlar preparatning ta’sir nuqtasiga qanchalik yaxshi bog‘lanishini aniqlash uchun molekulalararo ta’sir kuchlarini hisobga olishlari kerak. Ushbu bog‘lanishlarning kuchi preparatning samaradorligi va xavfsizligiga ta'sir qilishi mumkin. Molekulyar o zaro ta sirlar fan va texnikaning ko pgina sohalarida halʻ ʼ ʻ qiluvchi ahamiyatga ega. Quyida ularning qo‘llanilishiga misollar keltirilgan:  Eruvchanlik: erigan va erituvchi molekulalari orasidagi molekulalararo o‘zaro ta'sir eruvchanlikni aniqlaydi [8]. Masalan, qutbli yoki ionli eritmalar qutbli erituvchilarda qarama-qarshi zaryadlangan yoki qutblangan molekulalar orasidagi tortishish kuchlari tufayli eriydi. Qutbsiz eritmalar London dispersiya kuchlari tufayli qutbsiz erituvchilarda eriydi.  Sirt taranglik: sirtdagi suyuqlik molekulalari orasidagi kuchli molekulalararo kuchlar sirt tarangligiga olib keladi [9]. Bu xususiyat yupqa plyonkalar, emulsiyalar va qoplamalar ishlab chiqarish kabi ko‘plab sohalarda muhim ahamiyatga ega.  O‘z-o‘zini yig‘ish (Self-association): molekulalararo o‘zaro ta'sirlar oqsillar va DNK kabi biologik molekulalarning o‘z-o‘zini yig‘ishda asosiy rol o‘ynaydi [10]. O‘z-o‘zini yig‘ish sintetik sistemalarda ham sodir bo‘lib, nanostrukturali materiallarning yaratilishiga olib keladi. 7  Yopishqoqlik: molekulalararo o zaro ta sirlar materiallarning yopishqoqligiʻ ʼ va ichki ishqalanishini aniqlaydi. Bir-birini to‘ldiruvchi molekulalararo kuchlar tufayli ikki xil material bir-biriga tortilganda yopishish sodir bo‘ladi. Birikuvchi material ichida uning molekulalari orasidagi molekulalararo kuchlar tufayli yuzaga keladi [11].  Kimyoviy reaksiyalar: ko pgina kimyoviy reaksiyalar molekulalararo ʻ bog lanishlarning uzilishi va hosil bo lishini o z ichiga oladi. Masalan, suv ʻ ʻ ʻ va kislota yoki asos o‘rtasidagi reaksiyada vodorod bog‘lanishi hal qiluvchi rol o‘ynaydi.  Kristalli qadoqlash: kristalldagi molekulalar orasidagi molekulalararo kuchlar uning tuzilishi va fizikaviy xususiyatlarini aniqlaydi. Bu xususiyatlar dori dizayni va materialshunoslik kabi ko‘plab sohalarda muhim ahamiyatga ega [12].  Fazaviy o tishlar: molekulalararo kuchlar erish, qaynash va muzlash kabi ʻ fazaviy o tishlarning harakatlantiruvchi kuchlari hisoblanadi. Ushbu kuchlar ʻ fazaviy o‘tishni qo‘zg‘atish uchun zarur bo‘lgan harorat va bosimni aniqlaydi. Molekulalararo ta’sir kuchlari elektromagnit xususiyatga ega bo‘lib, o‘zaro ta'sir energiyasi tarkibiy qismlarining birinchi tasniflaridan biri C. A. Coulson tomonidan amalga oshirildi [13]. Bunda u molekulalararo ta’sir kuchlarini elektrostatik, delokalizatsiya va itarilish kuchlariga ajratadi. Keyinchalik, to‘rtinchi ta’sir - dispersion ta’sir kashf etildi. Yana bir juda mashhur tasniflashlardan biri, “uzoq” va “qisqa” masofali molekulalararo ta’sir kuchlari kabi ikkita katta guruh ajratishdir [14]. Uzoq masofali ta’sir kuchlarining o‘zaro ta'sir energiyasi molekulalar orasidagi masofaga teskari proporsional (r -n ) funksiyasi bo‘lib, elektron bulut superpozitsiyasining kichik qiymatlarida muhim ahamiyatga ega. Bunday ta’sir kuchlari odatda Van der Vaals ta’sir kuchlari deb nomlanadi. Uzoq masofali ta’sir kuchlari quyidagi turlarga ajratish mumkin: 8  Elektrostatik (orientatsion yoki dipol-dipol) ta’sir;  Induksion (Debay) ta’sir;  Dispersion (London) ta’sir;  Rezonans ta’sir;  Magnit ta’sir. Oxirgi ikki ta’sir odatda molekulalarning uyg‘on (qo‘zg‘algan) holatida yoki ikkala molekula ham juftlashmagan spinlarga ega bo‘lgan hollarda vujudga keladi. Elektrostatik ta’sir – orientatsion yoki dipol-dipol o‘zaro ta’sir deb ham nomlanib, bunday o‘zaro ta'sirlar o‘ziga xos zaryadlar (monopollar) o‘rtasidagi klassik o‘zaro ta'sir yoki ikkita qutbli molekulalarning statik zaryadlarining taqsimlanishidan kelib chiqadi. Shuning uchun umumiy zaryad taqsimotini erkin molekulalarning zaryad taqsimotidan aniqlash kerak. Elektrostatik ta’sirlar ionlar orasidagi ta’sirga nisbatan zaifroq bo‘ladi. Chunki, dipollar orasidagi o‘zaro ta’sir qisman zaryadlar, ion-ion o‘zaro ta’sir esa kation va anionlar orasidagi hosil bo‘ladi [15]. Induksion o‘zaro ta’sir – qutbli va qutbsiz molekulalar orasidagi ta’sirdir. Doimiy dipol momentiga ega bo‘lgan qutbli molekulaning elektr maydoni ta’sirida qutbsiz molekulaning zaryad taqsimoti o‘zgaradi, ya’ni elektron buluti deformatsiylanadi. Induksiyalanish natijasida, qutbsiz molekula dipolyar momentga ega bo‘lib, doimiy dipol momentiga ega molekula bilan o‘zaro ta’sirlashadi. Bu ta’sir dastlab Debay tomonidan aniqlaganligi sababli, Debay o‘zaro ta’sir deb ham ataladi. Dispersion ta’sir – qutbsiz molekulalar orasidagi o‘zaro ta’sirdir. Bu ta’sir bo‘yicha dastlabki tadqiqotlar XX asrning birinchi yarmida boshlangan. 1930-yil F.London ikkinchi tartibli buzilish (g‘alayonlanish) nazariyasini kashf qildi va bu kuchlar bilan gazlardagi optik dispersiya orasidagi munosabatni ko‘rsatib berdi. Shu sababli bunday ta’sirlar - London o‘zaro ta’sir deb ham ataladi. Dispersion ta’sir energiyasini klassik jihatdan tahlil qilib bo‘lmaydi, chunki uning kelib chiqishi kvant mexanikasi orqali tushuntiriladi va elektronlar harakati tufayli molekulalarning zaryad taqsimotining uzluksiz tebranishidan kelib chiqadi. Bu 9 harakatlar o‘zaro bog‘liq bo’lib, natijada energiyaning pasayishi kuzatiladi. Shuning uchun dispersion kuchlar har doim tortishish kuchlari hisoblanadi. Vaqt va makonda uzluksiz o‘zgarib turadigan molekulalarning elektron zichligi tufayli hosil bo‘lgan lahzali elektr momentlari ikkinchi molekulada elektr momentini keltirib chiqarishi mumkin. Ikkinchi molekulaning induksiyalangan ko‘p qutbi va birinchisining induksiyasi o‘rtasida bir zumda dispersion kuch deb nomlangan tortishish kuch paydo bo‘ladi [16]. Van der Waals ta’sir energiyasi (E) orientatsion, induksion va dispersion ta’sir energiyalari yig‘indisidan iborat va molekulalar orasidagi masofaning oltinchi darajasiga teskari proporsional bo‘ladi: E = E ¿ + E ind + E dis = 2 3 kT P 1 P 2 r 6 + 2 α P r 6 + hv 2 α 2 r 6 r − 6 (1.1) bu yerda P – dipol momenti, T – temperatura, α – qutblanuvchanlik, hv/2 – izolyatsiyalangan ossilatorning nolinchi energiyasi, r – molekulalar orasidagi masofa. Qisqa masofali ta’sirlar – molekulyar orbitallarning ustma-ust tushishi natijasida vujudga keladigan o‘zaro ta’sirdir. Ular faqat qisqa masofada muhim ahamiyatga ega va ta’sir energiyasi e -αr ga bog‘liq. Qisqa diapazondagi energiyaga eng muhim hissa odatda almashinuv-itarish deb ta'riflanadi. Bu ikki tomonlama effektli kombinatsiyadir. O‘zaro almashinish energiyasi Pauli prinsipiga asosan, ikkita bir xil kvant sonli elektronni bitta orbitada bo’lishi taqiqlanganligi sababli, elektron juftlari orasidagi elektrostatik repulsiyani (itarishish) kamaytiradi, bu esa tortishish kuchini paydo bo‘lishiga olib keladi. Ikki molekula orasidagi itarilish energiyasi, bir tomondan, molekulalarning elektronlarini elektrostatik itarishidan, ikkinchi tomondan, yadrolarning o’zaro itarishishidan kelib chiqadi. Ikki molekulaning elektron bulutlari bir-birining qoplashi uchun yetarlicha yaqin bo‘lganda, Paulining noaniqlik prinsipiga asosan elektronlarning fazoning bir xil sohasini egallashi taqiqlanadi va bu sohadagi elektron zichlikni kamaytiradi. Shu sababli, atom yadrolari o‘rtasida itarilish hosil qiladi [17]. 10 Umuman olganda, molekulalararo o‘zaro ta'sirlarni o‘rganish va tushunish ko‘plab sohalar hamda texnologiyalarni rivojlantirish uchun zarurdir. Modda ning tarkibi va undagi molekulalarning tuzilishini o’rganishda molekulalararo ta’sir kuchlarini o’rganish eng dolzarib masala hisoblanadi. Modda turli xildagi agregat xolatlarda bo’lishi (suyuqlik, qattiq va gaz) ga asosiy sabab ham ayni shu kuchlar hisoblanadi. Bu ta’sirlar bo’lmaganda agregat holatlar ham bo’lmas edi ya’ni bizning dunyoyimiz yagona ideal gaz shaklida bo’lar edi. Molekulalararo ta’sirlar fizikasini bilish uchun fizika, kimyo va biologiya sohasida keng miqyosidagi muammolarni hal qilishga to’g’ri keladi, DNK, RNKning tuzilishini o’rganish uchun olib borilayotgan tadqiqotlar bunga yaqqol misol bo’ladi. Molekulalararo ta’sirlar ma’lum bir masofada o’zaro ta’sirlashadi. Bu ta’sirlar Van-der Vaals radiusi orqali tushuntiriladi. Ikkita o’zaro ta’sirlashuvchi atomlar orasidagi masofaning o’lchovi Van-der Vaals radiusidir. Van der Vaals radiusi ikkita teng, kovalent bog'lanmagan atomlarning eng yaqin masofasining yarmi sifatida aniqlanadi. Bu kontseptsiyani Linus Pauling kiritgan bo’lib, molekulyar kristallardagi panjara oraliqlaridan ajratib olgan. Misol tariqasida 1.1.1-rasm . Kovalent radius va Van der Vaals radiusi 11 Pauling Cl 2 -molekulalardan tashkil topgan kristallni keltiradi. Ikki tegib turgan xlor atomlari orasidagi masofaning yarmi Cl-atomining Van der Vaals radiusidir. Bu radius odatda kovalent radiusdan kattaroqdir. Quyidagi rasmdan kovalent radius va Van der Vaals radiusi farqini ko’rish mumkin (1.1.1-rasm). Agar Van der Vaals radiusi atomlar radiuslari yig‘indisidan katta bo‘lsa (R AB >R A +R B ), atomlar o‘zaro tortishadi (1.1.2-a) rasm). Agar Van der Vaals radiusi atomlar radiuslari yig‘indisidan kichik bo‘lsa (R AB <R A +R B ), atomlar o‘zaro itarishadi (1.1.2-b) rasm). 1.1.2-rasm. a) O‘zaro tortishuvchi ikki atom b) o‘zaro itarishuvchi ikki atom Molekulalararo ta’sir kuchlar molekulalar orasidagi tortishish kuchlaridir. Ichki molekulyar kuchlar esa molekulada atomlarni birga ushlab turuvchi kuchdir. Agar ikki atom qisqa ( ~1Å ) masofada juft elektronlar yordamida kimyoviy bog’langan bo’lsa, bunday bog’lanishga kovalent bog’lanish deyiladi. Molekulalararo ta’sir kuchlari moddaning qaynash temperaturasi, erish temperaturasi va boshqa shu kabi parametrlarida namoyon bo’ladi. 1.1.1-jadval. Ayrim molekulalar uchun Van-der-Vals kuchlarining qiymatlari Modda  , debay  , 10 -24 , sm 3 U op  r 6 , erg  sm 6 U ind  r 6 , erg  sm 6 U dis  r 6 , erg  sm 6 SO 0 ,12 1,99 0,0034 0,057 67,5 Hj 0,38 5,4 0,35 1,68 388 HBr 0,78 3,58 6,2 4,05 176 HCl 1,03 2,63 18,6 5,4 105 NH 3 1,5 2,21 84 10 93 H 2 O 1,84 1,48 190 10 74,7 12 Atom va molekulalar orasidagi o ‘ zaro ta ’ sir Van - der - Vaals kuchlari energiyasi 0,1 kkal / moldan , 2 kkal / molgacha bo ‘ lishi mumkin [18]. Molekulalararo ta’sir kuchlarining quyidagi turlari mavjud: Vodorod bog’lanish: Molekulalararo o‘zaro ta’sirning tabiatda keng tarqalgan turlaridan biri vodorod bog‘lanishdir. Bir molekula tarkibida kimyoviy bog‘langan vodorod atomi boshqa molekulaning elektromanfiy guruhi bilan yana qo‘shimcha bog‘lanish hosil qiladi. Bu bog‘lanishga vodorod bog‘lanish deyiladi. Vodorod atomining bir vaqtda ikkita bog‘lanishda qatnashishi xususiyati XVIII asr oxirida ma’lum bo‘lgan. Vodorod bog‘lanish tabiatda ko‘p uchraydigan va molekulalar o‘rtasida bo‘ladigan o‘zaro ta’sirning alohida ahamiyatga ega bo‘lgan turidir. Agar dipol momentiga ega bo‘lgan molekula (qutbli molekula) tarkibida vodorod atomi bo‘lsa (O− H yoki N− H fragmentli molekula) va elektromanfiy atomlar bilan ta’sirlashsa, masalan, O , N , F yoki Cℓ bilan, u holda vodorod bog‘lanish paydo bo‘ladi. Bu o‘zaro ta’sir quyidagicha belgilanadi: A− H ⋅¿⋅B bu yerda A va B – elektromanfiy atomlar, punktir esa vodorod bog‘lanishini bildiradi. Vodorod bog‘lanish bitta molekula ichida bo‘lishi mumkin. Bunga ichki molekulyar vodorod bog‘lanish deyiladi. Masalan, orto-xlorfenol, orto-nitrofenol va hokazo molekulalarda ichki molekular vodorod bog‘lanish kuzatiladi. Vodorod bog‘lanish bir xil yoki turli xil molekulalar orasida bo‘lishi mumkin. Bunga molekulalararo vodorod bog‘lanish deyiladi. Vodorod bog‘lanish odatda A-H…B ko‘rinishda belgilanadi. A-H guruh protonni beruvchi – donor, B guruh esa protonni qabul qiluvchi – akseptor deyiladi. Vodorod bog‘lanishli komplekslarni bog‘lanish enregiyasiga qarab shartli ravishda uch guruhga bo‘lish mumkin: 13 1. Kuchsiz vodorod bog‘lanishli komplekslar, energiyasi  1-2 kkal/mol oraliqda bo‘ladi, bunga H, N 2 , SO va hokazolarni misol qilib keltirish mumkin). 2. Tipik vodorod bog‘lanishli komplekslar, energiyasi  2-8 kkal/mol oraliqda bo‘ladi, bularga suv, geloidovodorodlar dimeri yoki polimerlar misol bo‘la oladi. 3. Kuchli vodorod bog‘lanishli komplekslar, energiyasi  9  30 kkal/mol oraliqda bo‘ladi, karbon kislotalari, fosfororganik birikmalar va hokazolar bu turdagi bog‘lanishga misol bo‘ladi. 1.1.3-rasm . Vodorod bog’luvchi sistemalar. Nima uchun vodorod bog’lansih "maxsus" dipol-dipol o'zaro ta'siri deb hisoblanadi? Chunki vodorod bog’lanish H va elektromanfiy atom o'rtasida hosil bo'lib, bu dipol elektromanfiy atom tufayli hosil bo'ladi va umumiy elektronlar H va boshqa atom o'rtasida notekis taqsimlanadi. Bunday ta’sir tufayli molyar massa va qaynash temperaturasi o’zgaradi. H-bog‘lanishning klassik ta’rifiga asosan, elektromanfiyligi kuchli ikki atom orasida joylashgan vodorod atomi elektromanfiy atomlardan biri (A) bilan 14 kimyoviy bog‘lanish hosil qilib, ikkinchi elektromanfiy atom (B) bilan H- bog‘lanish hosil qiladi. Odatda, H-bog‘lanish A-H···B ko‘rinishida tasvirlanadi. Lekin, bir qancha tadqiqotlar elektromanfiyligi kichik uglerod bilan kimyoviy bog‘langan vodorod atomi ham H-bog‘lanish hosil qilinishi mumkinligi isbotlandi (C-H···B). Bu esa H-bog‘lanishning klassik ta’rifigi ziddir. Shuning uchun bunday bog‘lanish – noklassik H-bog‘lanish deb ataladi. Geometrik parametrlarining o‘zgarishiga qarab vodorod bog‘lanishni 3 guruhga bo‘lish mumkin (1.1.1- jadvalga qarang). Agar burchak 180 0 bo‘lsa H-bog‘lanish qiymati eng katta bo‘ladi [19]. Agar H-bog‘lanish bir molekula tarkibidagi turli funksional guruhdagi atomlar orasida vujudga kelsa, bunday bog‘lanishga ichki molekular H-bog‘lanish deb ataladi. 1.1. 2 -jadval. H -bog‘lanishning geometrik parametrlari Н- bog’lanish turlari Geometrik parametrlari o‘zgarishi d(H…A), Å α(А-H…В), grad Kuchli d<1.7 Å α >160 o O’rta d=1.7-2.2 Å α > 1 20 o Kuchsiz d>2.2 Å α >110 o Ion-dipol ta'sir ion (zaryadlangan zarracha) qutbli molekula bilan o’zaro ta’sirlashganda sodir bo’ladi. I on-dipol o’zaro ta’sir kuchi ion zaryadining kattaligiga va qutbli molekulaning dipol momentiga bog’liq. Ion-dipol o’zaro ta’siri ionli birikmalarning suv kabi qutbli erituvchilarda eruvchanligini aniqlashda muhim rol o’ynaydi [20]. 15 1.1.4-rasm. Ion-dipol o’zaro ta’sir kuchlari Dipol-dipol tasirlar - bu doimiy dipol momentiga ega molekulalar orasidagi tasirlardir, ya’ni qutbli molekulalar orasidagi tortishish kuchlaridir. Dipol- molekula ichidagi elektr zaryadlarining ajralishi, bir uchi qisman musbat zaryad , ikkinchi uchi qisman manfiy zaryadga ega. Dipol-dipol o’zaro ta’sirlari dispersiya kuchlariga qaraganda kuchliroqdir va ular suv kabi qutbli molekulalarning ko’pgina noyob xususiyatlariga ta’sir qiladi. 1.1.5-rasm. Qutbli molekulalarining orientatsiyasi 16 Dispersion kuchlari - Van der Waals kuchlari (London kuchlari) ichida eng kuchsizidir, ular barcha molekulalararo o’zaro ta’sirlarning eng zaifidir. Dispersiya kuchlari elektronlar yadro atrofida orbita bo’ylab sekundning milliondan bir ulushiga teng vaqtda o’z vaziyatini o’zgartirishi orqali vujudga keladi. Shu harakat tufayli paydo bo’ladigan vaqtinchalik o’zgaruvchan dipollardan kelib chiqadi. Bu kuchlar qutibli yoki qutibsizligidan qatiy nazar barcha molekulalarda mavjud. Birinchi marta 1930 Fris London tomonidan o‘rganilgani uchun London tasir kuchi ham deb nomlanadi. Qutblanish - bu atom yoki molekuladagi elektron taqsimotining osonlik bilan buzilishi hisoblanadi [21]. 1.1.6-rasm. Dispersion ta’sir ko’rinishi. Dispersiya kuchlari moddaning fizik xususiyatlariga sezilarli ta’sir ko’rsatishi mumkin. Masalan molekula hajmi kattalashgan sari uning tarqalish yani ajralish kuchi ham oshadi. Bu qaynash nuqtasi va erish nuqtasining oshishiga olib keladi. Buning natijasida uzunroq zanjirli uglevodorodlar qisqa zanjirli uglevodorodlarga qaraganda yuqori qaynash va erish nuqtalariga ega. Galogen bog’lanish . Galogen bog‘lanish deb, galogen atomining (F, Cl, Br, I va At) elektrodonor atomi bilan o‘zaro tasiriga aytiladi. Gologen atomlari yuqori elektromanfiylikka ega, ya’ni ular elektronlarni o’zlariga tortadi. Galogen 17 bog’lanish odatda vodorod bog’lanishdan zaifroq, ammo Van deer Vaals kuchlaridan kuchliroqdir. 1.1.7-rasm. Galogen bog‘lanish . Stiking o‘zaro tasir bu - ikki paralel yoki kvaziparallel sistemalarining o‘zaro tasiridir. Bunday ta’sirlarga π-π-stiking o‘zaro ta’sir ham deyiladi. Bunday tasirlar aromatik halqali (misol uchun benzol) moddalarda uchraydi [22]. 1.1.8-rasm. Stiking o‘zaro tasir ko‘rinishlari: 1-parallel(sandvich), 2- T-shakldagi, 3- parallel (kvaziparalel) § 1.2. Molekulalararo o’zaro ta’sirni o’rganishda tadqiqot usullari ( Raman va IQ). Moddalarning xossalari uning qanday molekulalardan tuzilganligiga va bu molekulalar ning o‘zaro qanday joylashganligiga bog‘liq. Fizika, kimyo va biologiya fanlaridagi ko‘pgina fundamental masalalarni hal qilishda moddadagi molekulalarning miqdorini, ularning tuzilishini va ular orasidagi o‘zaro ta’sirlarni 18 keng temperatura, bosim va konsentratsiya intervalida hamda turli holatlarda bilish talab etiladi. Bunday talablarga javob bera oladigan universal usullardan biri molekular spektroskopiyadir. Molekulyar spektroskopiyada eng samaralisi tebranish spektrlari yordamida o‘rganishdir. Tebranish spektroskopiyasida turli usullaridan foydalaniladi, bular o‘rta-IQ, yaqin-IQ va KS spektroskopiya usullaridir. Kombinatsion sochilish spektri (KSS) yordamida o‘rganiladigan tebranma va aylanma sathlar orasidagi o‘tishlar molekulaning qutblanuvchanligining o‘zgarishi bilan bog‘liq. Molekulaning qutblanuvchanligi uning elektr maydoni ta’sirida qutblanish qobiliyatini belgilaydi, ya’ni ma’lum bir yo‘nalishdagi dipol momentining vujudga kelishini belgilaydi va molekulaning muhim xarakteristikasi hisoblanadi. Tebranish spektroskopiyasida turli na’munalarning umumiy spektri olinib, sifatiy va miqdoriy tahlil qilinadi. Lazer ixtiro qilingach KS spektroskopiyasi sohasidagi rivojlanish tezlashdi. Va bu soha modda atomlari tebranishlarini o‘rganishda asosiy omil bo‘lib qoldi. KS spektroskopiyasining qulayligi shundaki, qattiq va suyuq holatdagi moddalarni o‘rganishda, na’muna tayyorlashda qo‘shimcha ishlov berish talab etilmaydi. KS spektroskopiyasida sochilgan yorug‘lik chastotasi tushuvchi yorug‘lik chastotasidan farq qiladi. Kombinatsion sochilish spektroskopiyasi polimerlar, nanozarralar, biologik makromolekulalar kabilarni o’rganishda keng foydalaniladi. KS spektroskopiyasi noelastik sochilish effektiga asoslangan bo‘lib, uyg‘otuvchi yorug‘lik nurlari monoxromatik va IQ nurlanishga nisbatan energiyasi kattaroqdir. Reley sochilishi esa elastik sochilish effektiga asoslangan (1.2.1-rasm). KS spektroskopiyasi binar suyuqlik aralashmalarining molekular dinamikasi xususiyatlarini aniqlashda ham muhim rol o‘ynaydi [23]. Molekulyar spektroskopik o’lchashlar moddaning ichki va tashqi muhit bilan o’zaro ta’sirini o’rganishda muhim usullardan biri bo’lib kelmoqda. Molekulalar tuzilishini, molekulalararo va ichki H- bog’lanishlarni o’rganishda kombinatsion sochilish (KS) spektrposkopiya usulidan ko’p foydalanilmoqda. Molekulyar komplekslarni hosil bo’lishi va molekulalararo H- bog’lanishlar orqali o’zaro 19 ta’sirlashuvchi aminoguruhli molekulalarning spektrial parametrlarini o’zgarishi, ichki molekulyar va molekulalararo jarayonlar to’g’risida yetarlicha ma’lumotlar olish imkonini beradi [24]. 1.2.1-rasm. Infraqizil va KS spektroskopiyasi energiya holatlar §1.3. Aromatik halqali anilin moddasini o’rganishda hozirda olib borilayotgan tadqiqotlar Molekulalararo kuchsiz o‘zaro tasirlar tabiatini o‘rganish so‘ngi yillarda katta qiziqish uyg‘otmoqda, chunki ular kondencerlangan muhitdagi molekular tuzilmalarning fizik-kimyoviy xususiyatlarini aniqlashda asosiy rol o‘ynaydi [25- 30]. Kondensirlangan muhitlarda molekulalararo kuchsiz o‘zaro tasirlarni o‘rganish orqali molekular sistemalarning kimyoviy va fizik xususiyatlarini aniqlash imkoniyati mavjudligi sababli, hozirgi vaqtda bunday tasirlarni o‘rganish qiziqish uyg‘otmoqda. Biologik va kimyoviy ishlab chiqarishda aromatik aminlar juda muhim hisoblanadi. Ayniqsa anilin va uning hosilalari bo‘yoqlar, pestitsidlar va antioksidantlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Agar hisoblangan chastotalar 20 elektron korrelatsiya yaqinlashishiga tuzatma sifatida darajalansa, baza kamchiligi to‘g‘rilansa va angarmonik tasir hisobga olinsa DFT hisoblashlar organik moddalar uchun chastotalarni hisoblashda eng yaxshi metod hisoblanadi. Bu ishda IQ va KS spektrlari esa 600-4000 cm -1 uzoq infraqizil sohada olinib hisoblashlar HF metodi va 6-31+G* va 6-311++G** bazislar to‘plami yordamida amalga oshirilib, tebranish chastotalari, aylanish doimiylari, energiyalari aniqlangan. Natijalarga ko‘ra tebranish chastotalarini hisoblashda B3LYP metodi RHF va MP2 metodlarga nisbatan yaxshiroq ekan [31]. Shuningdek anilin ishlab chiqarish sohalarida ko‘p foydalaniladigan modda hisoblanadi. Rezina ishlab chiqarishda va motorning turli qismlarini yasashda ishlatiladi. Dorishunoslikda, xususan parasetomol tarkibiga ham qo‘shiladi. Anilin (C 6 H 5 NH 2 ) fenil halqasi (C 6 H 5 )ga amino guruhi –NH 2 qo‘shilishidan hosil bo‘lgan aromatik amin birikmasidir. Anilindagi uglerod atomlari azot atomlariga nisbatan elektromanfiyligi kichik va induktiv tasir tufayli azot elektronlari halqa markazidan qochadi. NH 2 guruhi elektrodonor bo‘lganligi sababli ko‘proq elektron zichligi katta hisoblanadi. Kristallar strukturasida akseptor va donor atomlari orasidagi H- bog‘lanish muhim rol o‘ynaydi [32]. Anilin molekular-elektronikada organik materiallar yasashda muhim hisoblanadi. Bu modda 0 dan 2000 sm -1 oraliqda mikro-KS spektroskopiyasi yordamida o‘rganilgan. Tajriba natijalari nazariy hisoblashlar bilan solishtirish orqali 26 ta tebranish chiziqlari hamda, toza anilinning kumush shisha yuzasiga yutilishi o‘rganilgan. DFT hisoblashlar orqali anilinning kumush yuzasidagi ikki xil konformatsiyasi va HOMO-LUMO-SOMO energiyalari hisoblangan va solishtirilgan . II BOB . TAJRIBADA QO’LLANILADIGAN QURILMA VA HISOBLASH USULLARI. § 2.1. O’rganilayotgan obektni tanlash va uning amaliy ahamiyati 21 Tadqiqot uchun oqsillar va DNK tuzilishining asosini tashkil etuvchi biologik obyektlarning sodda vakillaridan foydalaniladi. Bunda amino guruhga va kuchsiz H-bog‘lanish hosil qilishi mumkin bo‘lgan markazlarga ega bo‘lgan moddalarga etibor berildi. 2.1.1-jadvalda o‘rganilayotgan obyektlarning fizik- kimyoviy xossalari keltirilgan. 2.1.1- jadval. O‘rganilayotgan obyektning fizik-kimyoviy xossalari № Obyekt Kimyoviy formulasi Strukrura formulasi М , g / mol n t erish 0 С t qayn 0 С  ( D ) ρ (g / s м 3 ) 1 . Anilin C 6 H 5 N Н 2 93.1 1 . 6 -6.3 184 1.53 1.02 Anilin – aromatik halqali moddalarning sodda vakili bo‘lib, H -bog‘lanishni NH tebranish va spektroskopik usullar yordamida o‘rganishda yaxshi modul hisoblanadi. Misol uchun NН 2 guruhi DNK va RNKdagi adenin, guanin, sitozin va yon guruh aminokislotalari bo‘lgan lizin va argininlarning bog‘lanishida muhim hisoblanadi. Shuningdek, anilinnig NH 2 guruhi orqali NH–π, NH–σ ko‘rinishidagi bog‘lanishlar ham kuzatiladi. Aromatik halqali moddalarning stiking o‘zaro tasirlari tabiiy va sintez sistemalarda uchraydigan nokovalent bog‘ hisoblanadi . § 2.2. S ochilish spektrlarini KS spektrida qayd qilish texnikasi Ushbu bitiruv ishida o‘tkazilgan tajribalar Renishaw Invia Raman spektrometrida amalga oshirilgan. Bu spektrometr mineral va noorganik na’munalarni masalan: geologik na’munalar, yarim o‘tkazgichlar strukturasini 22 aniqlash va tadqiqotlar uchun ideal hisoblanadi. Ushbu KS spektrometri to‘lqin uzunligi 448 va 532 nm bo‘lgan ikkita lazer bilan jihozlangan. Standart sozlangan holatda 2400 va 1200 shtrix/mm li difraksion panjara uchun 532 nm li (yashil) diodli lazer ishlatiladi. 2400 shtrix/mmli difraksion panjara bilan 532 nm to‘lqin uzunlikli, lazer ishlatiladi. 2.2.1-rasm. Spektrometrning umumiy ko‘rinishi Tajribalarda 1200 shtrix/mm davrga ega difraksion panjara, uyg‘otuvchi manba sifatida to‘lqin uzunligi 532 nm va quvvati 50 mVt bo‘lgan Spectrum Stabilized Laser Module lazeridan foydalanildi. Spektrlar Renishaw CCD Kamera detektori yordamida yozildi (2.2.1-rasm). Spektrometr mikroskopli bo‘lib, mikroskop lazer nurini na’munaning ma’lum joylariga qaratadi, so‘ngra na’muna yuzasidan sochilgan yorug‘lik nurlarini to‘playdi va uni KS spektrometri orqali yo‘naltiradi. Avval lazer nuri kuchaytirilib Reley filtriga uzatiladi. Qaytaruvchi Reley filtrlari mikroskop orqali, na’munadan sochilgan yorug‘lik nurlarini tirqishga fokuslaydi. Keyin sozlovchi tirqishdan o‘tgan nurlar prizma yordamida difraksion panjaraga uzatiladi. Difraksion panjaradan qaytgan nurlar prizmadan qaytib linza yordamida detektorga fokuslanadi. Detektor esa nurni kompyuterga uzatadi va 23 maxsus dasturlar yordamida sochilgan yorug‘lik nurlaridan lazer nurlari chastotasi ajratib monitor displeyiga uzatadi (2.2.2-rasm). 2.2.2-rasm. InViaRaman spektrometrining optik sxemasi Tajriba davomida lazer nurlari na’munalar yuzasiga diametri 10 mkm bo‘lgan nuqtaga yo‘naltirilgan. Na’muna yuzasida nurlanish kuchi detektordagi signalga qarab o‘zgarib turadi. 50 marta kattalashtirishga ega obyektiv uyg‘otuvchi yorug‘likni fokuslash, shuningdek, sochilgan yorug‘likni yig‘ish uchun ishlatiladi bu esa kerakli to‘lqin uzunligi oralig‘ida o‘lchash imkonini beradi. Kompyuterga yozib olish vaqti 10 sekundni tashkil etadi. Tajriba natijalarini yanada aniqlashtirish, to‘ldirish va tahlil qilish maqsadida kvanto-kimyoviy hisoblashlarning turli metodlari va dasturlaridan foydalanildi. § 2.3. Kvanto-ximik hisoblash da qo’llaniladigan dastur va usullar Kvantokimyoviy hisoblashlar orqali tajribalarda olingan spektrlarni tahlil qilish orqali turli klasterlarning molyekulyar xarakteristikalarini aniqlash imkoniyatlari paydo bo’ldi, shunundek klasterlarning bog’lanishlarda 24 molekulalarning fazoviy tuzilishi va oriyentatsiyasi aniqlash imkonini beradigan usullar yaratildi [33]. Shu sababli molekulyar komplyekslar modelida tajriba natijalari nomperik hisoblashlar orqali tushuntirish bugungi kunda gaz va suyuq holatlar fizikasining eng dolzab vazifalaridan biri bo’lib qoldi. Kvanto kimyoviy hisoblashlar bilan spektroskopik natijalar bir-birini to’ldirgan holda o’rganilayotgan ob'yekt to’g’risida to’liq ma'lumot olish imkoniyati psydo bo’ladi. Umuman olganda, kvanto kimyoviy hisoblashlar taklif qilingan modelning olingan natijalar bilan mosligini ta'minlash uchun molyekulyar sistyemalarda ma'lum bir yaqinlashishlar orqali Shryedingyer tyenglamasining yechimini topish jarayoni deb qarash mumkin [34]. Eksperimental tajaribalar yordamida olish qiyin bo’lgan, murakkab molyekulyar tuzilmalarning va effyektlarning xossalarini hisoblash uchun ko’pincha noempirik hisoblashlar – «ab initio» (lotinchadan «boshlang’ich») qo’llaniladi. Noempirik usul – eksperimenal tajriba natijalaridan foydalanmagan holda atom va molekulalarning energetik sathlari va to’lqin funksiyasini aniqlashga imkon beruvchi Shryodinger tenglamasini turli yaqinlashishda yechish orqali amalga oshiriladi. Molekuladagi hisoblashlar adiabatik yaqinlashishda amalga oshiriladi, ya’ni energiya va to’lqin funksiyasini aniqlash masalalari yadrolarning fazodagi belgilangan holati bo’yicha alohida-alohida yechiladi. Molekuladagi yadrolarning teng og’irlikdagi konfigurasiyasini aniqlash uchun esa, sirt potensial erengiyasining minimumini topish kerak bo’ladi [35-37], bu esa har bir nuqta bo’yicha turli xil yadro konfigurasiyalari uchun elektron masalani bir necha marta yechishni talab qiladi. To’liq hisoblashlar quyidagicha amalga oshriladi. O’rganilayotgan moddaning elektron holati aniqlanadi va har bir holat yoki holatlar sistemasi hisoblashlar bazisini hosil qiluvchi orbitallar aniqlanadi. Elektron energiyasi va to’lqin funksiyasi hisoblanadigan molekula yadrolarning geometrik konfigurasiyalari to’plami ajratib olinadi. Hisoblashlar jarayonida, misol uchun teng og’irlikdagi izomerlar yoki o’tishlar holatlarini qidirishda, yadrolarning geometrik konfigurasiyalari to’plami o’zgarishi mumkin. 25 Hozirda kvanto-ximik hisoblashlar metodlari modda klasterlari tuzilishi va orientatsiyasi hamda ularning elektromagnit nurlanish bilan o’zaro ta’sirlashishini yetarli darajada o’rganish imkonini beradi. Kichik molekulali moddalar uchun orientatsiyasi aniq natijalar berib, ayrim hollarda eksperimental tajriba natijalaridan ham ustunlikka ega bo’ladi. Kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi tufayli turli murakkab sistemalar, misol uchun kislotali birikmalarning ham xossalarini o’rganish imkonini yaratdi. Bunday birikmalarda olingan eksperimental tajriba natijalarini tasdiqlash va suyuq holatlarda klasterlarning hosil bo’lish mexanizmlarini izohlashda katta qulayliklar tug’dirmoqda. Kvanto-ximik hisoblashlar natijasini spektroskopik metodlar yordamidagi tajriba natijalari bilan solishtirish orqali o’rganilayotgan moddalarning tabiati va o’ziga xos tomonlarini tushuntirish mumkin bo’ladi. Nomemperik hisoblashlar jarayonida o’rganilayotgan jarayon modellashtiriladi va tajribalarda olingan natijalarga asosida hisoblashlar amalga oshriladi. Modelning o’lchangan tajriba natijalariga mosligiga erishish uchun tanlangan yaqinlashish doirasida molekulyar sistema uchun Shredinger tenglamasini yechish orqali amalga oshiriladi. Shredingerning tenglamasi yechimiga fizik-matematik qonunlarga asoslangan Xartri-Fok yoki boshqa bir elektron korrelyasiyani hisobga oluvchi usullar yordamida erishish mumkin. Buning uchun esa fundamental fizik doimiylar va atom yadrolarining soni va tarkibini bilish kerak bo’ladi. Birinchi navbatda, Born-Oppengeymer yaqinlashishini asosida, yadrolar koordinatalari ko’rinishida molekula tuzilishi beriladi. Keyin esa, molekulyar orbitallar yaqinlashishi tanlanadi va atom orbitallari tasvirlovchi analitik funksiya olinadi. Bu funksiyaga «bazis funksiya» yoki oddiy qilib «bazis» deyiladi [38-40]. Shuningdek tashqi ma’lumotlar chegaralanadi va zarur integrallarni hisoblash orqali o’za’ro moslashgan hisoblashlar o’tkaziladi. Kerak hollarda molekulaning simmetriyasi inobatga olinadi. Molekulyar orbitallarning bunday hisoblash usuli noempirik yoki ab initio deb ataladi. Nazariy hisoblashlarda olinadigan parametrlar quyidagilar: 26 Atom zaryadi: kimyoviy ta’sirlar ikki xil elektrostatik (qutbli) yoki orbital (kovalent) bo‘ladi. Zaryad qiymati elektrostatik tasirlarga bog‘liq. Molekulalararo ta’sirlarning tabiati atomlardagi zaryad taqsimotiga bog‘liq bo‘lib, zaryad taqsimotini aniqlashning turli usullari mavjud. Bu usullar orasida Mulliken zaryad taqsimoti tahlili keng qo‘llaniladi. Molekular orbital energiyasi: Highest occupied molecular orbital (EHOMO) va lowest unoccupied molecular orbital (ELUMO) energiyalari muhim kvanto- kimyoviy parametrdir. HOMO bu elektron-donor (yuqori energiya) elektoronlardan tashkil topgan orbita, LUMO esa elektron-akseptor (past energiya) elektoron qabul qilish uchun joylardan tashkil topgan orbitaldir. Dipol momenti: molekulaning qutblanish xossasini aniqlaydi. Bu qutbli kovalent bog‘ning qutblanish xossasini, atom zaryadi va atomlar orasidagi masofani aniqlaydi. Umumiy dipol momenti global qutblanishni aniqlaydi va bu xususiy dipol momentlarining vektor yig‘indisini berishi mumkin. Energiya: hisoblashlar yordamida aniqlanadigan muhim parametr hisoblanadi. To‘liq energiya ichki, potensial va kinetik energiyalar yig‘indisidan iboratdir. Energiyaning minumum qiymati sistemaning asosiy holatdagi energiyasini bildiradi. Kvanto-kimyoviy hisoblash usullari vaqtga bog‘liq bo‘lmagan Shryodinger tenglamasining yechimlarini molekular sistemalardagi elektronlarni atomdagi joylashgan o‘rni funksiyasi sifatida topishga asoslangan. DFT usuli asosiy holatdagi va kondensirlangan fazadagi atom, molekulaning elektron tuzilishini o‘rganishga asoslangan. DFT hisoblashlar almashuvchi va korrelatsion funsiyalar bilan qo‘shilib amalga oshadi. [41]. Zichlik funksional nazariyasi usuli - bu har bir elektronga molekula yoki kristalning boshqa barcha elektronlarining ta’sir etuvchi potensiali faqat elektron zichligi va uning gradiyentiga bog‘liq degan taxminga asoslangan. Ushbu usulda asosiy funksiya bo‘lgan molekuladagi barcha elektronlarning elektron zichligi, kinetik energiyasiga va almashinish-korrelyatsion elektron energiyasiga bog‘liq va quyidagicha aniqlanadi [42]: 27 ρ umumiy( r) = ∑ i = 1N | ψ i ( r)| 2 ( 2.3.1) Hisoblash uchun bazis to‘plamlari Hisoblash natijalari aniqligini oshirish uchun, katta bazis to‘plamlaridan foydalaniladi. Ammo, bu kuchli kompyuterlarni va ko‘p vaqtni talab qiladi. Aniq molekular sistemalar uchun optimal usullar va bazis to‘plamlarini izlash modellashtirishning birlamchi vazifalaridan hisoblanadi. Bazis funksiyalar to‘plami bir elektronli atom orbitallarining matematik ifodalanishinidir. Bazis to‘plami qancha ko‘p funksiyalarni o‘z ichiga olsa, fazoda elektronning joylashishida kamroq cheklovlar qo‘yiladi va molekular sistemaning energiyasini shunchalik aniq hisoblash mumkin. Minimal bazaviy to‘plam har bir atomni ifodalash uchun zarur bo‘lgan minimal funksiyalar sonini o‘z ichiga oladi. Masalan, N vodorod atomini ifodalash uchun faqat bitta 1s funksiya kerak, C uglerod atomini ifodalash uchun ikkita s - funksiyalar (1s, 2s) va bitta p - funksiyalar to‘plami (2 p x , 2 p y , 2p z ) ishlatiladi. 3G har bir bazis funksiyasi uchta Gauss funksiyalari bilan taxmin qilinishini anglatadi. Bunday bazis to‘plamlari yordamida olingan natijalar, yarim empirik usullarning natijalari bilan taqqoslanadi. Masalan, 3-21G bazis to‘plamida elektronlarning holati uchta Gauss funksiyalarining chiziqli kombinatsiyasi bilan ifodalanadi, ichki elektronlar uchun funksiyalar esa, ikkita Gauss funksiyalari bilan ko‘rsatilgan. Gaussning yana bir funksiyasi valent elektronlarni ifodalaydi. 6-31G bazisda, mos ravishda 6, 3 va 1 funksiyalardan foydalaniladi. Hisoblashning aniqligini oshirish uchun bu bazis to‘plamlarga yanada yuqoriroq darajadagi qutblanish funksiyalari - d, f va boshqalar qo‘shiladi. Amalda, 6-31G( p ,d) bazis to‘plami, ko‘p hollarda hisoblashlar uchun ishlatiladi. "p" harfi vodorod atomini ifodalash uchun qo‘shimcha p-funksiya qo‘shilishini va "d" harfi og‘ir atomlarni ifodalash uchun qo‘shimcha d-funksiyani qo‘shilishini bildiradi. Gaussian paketida [43] garmonik yaqinlashishda, tebranish spektrlari hisoblab chiqiladi, bu ko‘plab usullarda, chastotalarning oshgan qiymatlarini beradi. Bunday katta farq bo‘lishidan olidini olish uchun ko‘p 28 hollarda, aniq sonli ko‘paytirgichga (faktor) chastotalarning qiymatlarini masshtablash tajribasi, ya’ni har bir usul hisobi va foydalanilayotgan bazis to‘plami uchun empirik yo‘l bilan hisoblash ishlatiladi. Gaussian dasturiy nafaqat tebranish chastotalarining qiymatlarini, balki, har bir tebranish chastotasiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri mos keladigan tebranish xususiy modalarini hisoblash imkonini beradi. Gaussian dasturiy ta’minot to‘plamiga kiritilgan GausView dasturidan foydalanib, ushbu tebranish modalarini vizualizatsiyadan o‘tkazish va tebranish spektrini talqin qilish mumkin. III BOB . OLINGAN NATIJA VA ULARNING TAHLILI Ushbu bobda anilin molekulasi monomeridan to tetramerigacha bo‘lgan agregatlarida noempirik hisoblashlar olib borildi. Noempirik hisoblashlar orqali xususiy tebranish chastotalari PED tahlil usulida aniqlandi va tajriba natijalari 29 bilan solishtirildi. Shuningdek, anilinning molekular orbital energetik sathlarini o‘rganish maqsadida HOMO va LUMO energiyalari aniqlandi. § 3 . 1 . А nilinning molekulyar tuzilishini spektroskopik va hisoblash usullari yordamida o rganishʼ 3.1.1-rasmda molekulalarning o‘zaro oriyentatsiyasi keltirilgan. 3.1.1 (a)- rasmda anilinning monomeri keltirilgan bo‘lib, halqa 3 ta qo‘shbog‘, 3 ta π va 12 ta σ bog‘lar orqali bog‘langan. Molekuladagi uglerod atomlari ( С 3 , С 4 ) va azot atomi ( N 12 ) manfiy zaryadlangan va boshqa barcha atomlar musbat zaryadlangan bo‘lib, azot atomi (N 12 ) eng katta (-0.526) manfiy zaryadga ega. Anilin monomeri uchun dipol moment 1.24 D ga teng (3.1.1-jadvalga qarang). 3.1.1 (b)-rasmda anilinning dimeri keltirilgan, dimer hosil bo‘lishida NH 2 guruhlardagi N 26 atomi va vodorod H 14 atomi o‘rtasida H-bog‘lanish (bog‘lanish uzunligi 2.26Å) hosil bo‘ladi. Bundan tashqari molekulalar bir-biriga N–H··· π ko‘rinishdagi no-klassik H-bog‘lanish orqali molekula markaziga oriyentatsiyalanadi. Dimer hosil bo‘lish energiyasi hamda dipol momenti mos holda 1.28 kkal/mol va 2.78 D ga teng bo‘lib vodorod va N–H··· π ko‘rinishdagi o‘zaro tasirlarning ulushi bir xil. 3.1.1(c)-rasmda anlinning trimeri holati keltirilgan. Trimer hosil bo‘lishida 3ta H-bog‘lanish orqali bog‘langan. Bu yerda H-bog‘lanish faqat NH 2 guruhlardagi N 12 va H 28 atomi o‘rtasida (bog‘ uzunligi 2.22Å) hamda N 26 va H 41 atomlar o‘rtasida (bog‘ uzunligi 2.26Å) vujudga keladi. Uchinchisi esa C–H ··· π ko‘rinishdagi noklassik H- bog‘lanish bo‘lib, bog‘lanish uzunligi 3.3Å ga teng. Trimer hosil bo‘lish energiyasi hamda dipol momenti 2.66 kkal/mol va 2.08 D ekan. 30 3.1.1-rasm . Anilin optimizatsmyasi. a) monomer,b) dimer,c) trimer, d) tetramer 3.1.1(d)-rasmda esa anilinning tetrameri keltirilgan bo‘lib, tetramer hosil bo‘lishda birinchi bog‘lanish N 12 va H 25 atomlar (bog‘ uzunligi 2.73 Å) orasida H- bog‘lanish orqali bog‘langan. Ikkinchichi C–H ··· π ko‘rinishdagi no-klassik H- bog‘lanish bo‘lib bog‘lanish uzunligi ~4.0Å ga teng ( С 3 -Н 9 halqa bilan). Qolgan ikkitasi N–H··· π ko‘rinishdagi no-klassik o‘zaro tasirlar bo‘lib, bog‘ uzunliklari mos holda ~3.64Å ( N 38 -Н 39 halqa bilan) va ~2.5Å ( N 52 -Н 53 halqa bilan). Tetramer hosil bo‘lish energiyasi hamda dipol momenti 2.54 kkal/molva 2.88 D. § 3 . 2 . Anilining tajriba va hisoblangan tebranish chastotalari tahlili 31 Noempirik hisoblashlarning yana bir qulayligi shundaki, har bir atom yoki atomlar sistemasiga tegishli tebranish chastotalarning ulushlarini (% larini) aniqlashga imkon beradi. Tebranish chastotalarini aniqlash maqsadida biz anilinning monomer molekulami uchun PED tahlil o‘tkazildi va nazariy ravishda aniqlangan chastotalar tajriba qiymatlari bilan solishtirildi (2.1.1-jadvalga qarang). 3.2.1-jadv al. Anilining tajriba va hisoblangan chastotalari va PED tahlil.M oda № . Tajriba Hisoblangan chastota ( s m -1 ) PE D tahlil (%) (i) KS Hisob l . Tajriba ./ Hisob . 1 235 269 0.87 96 % τ rock (HNCC) 2 217 -68 % γ twis (NCCC), -25 % τ (CCCC), 3 388 393 0.98 84 % β (CCC) 4 423 -80 % τ ring (CCCC), -17 % τ ring (HCCC) 5 487 10 % τ ring (HCCC), -74 % γ ring (NCCC) 6 53 2 537 0.99 68 % β ring (CCC), -19 % ν (CC), 7 63 6 -76 % β ring (CCC) 8 621 706 0.88 -50 % τ ring (CCCC), -33 % τ ring (HCCC) 9 752 70 % τ ring (HCCC), -18 % τring (CCCC) 10 7 56 81 7 0.9 3 13 % ν (NC), 23 % ν ring (CC), 45 % βring (CCC) 11 8 22 836 0.98 19 % β wag (NH 2 ), -69 % τ ring (HNCC) 12 8 49 97 % τ ring (HCCC) 13 919 -85 % τ ring (HCCC) 14 976 81 % τ ring (HCCC), -13 % τ ring (CCCC) 15 99 4 68 % τ (HCCC), 14 % γ (NCCC), -13 % γ (NCCC) 16 99 8 102 3 0.9 8 42% β ring (CCC), -10% β ring (CCC), 36% ν (CC) 17 1029 1047 0.98 -35% β ring (CCC), 20% ν (CC), 29% β ring (HCC) 18 109 4 30 % ν (CC), -46 % β ring (HCC) 19 1181 78 % β (HCC), -14 % ν (CC), 20 115 5 1193 0.97 -74 % β (HCC), -20 % ν (CC), 32 21 1176 1214 0.97 91% β twis (HNC) 22 127 9 12 40 1.03 60% ν (NC), 11% β ring (HCC), -11% β ring ( CCC) 23 130 9 64 % ν (CC), 11% βring (HCC) 24 134 8 75% β ring (HCC) 25 14 80 -13 % ν (CC), 51% β ring (HCC) 26 1529 53% β ring (HCC),10% β ring (CCC), 11% ν (NC) 27 160 4 1608 0.99 -39 % ν (CC), -20 % β sciss (NH 2 ) 28 1636 -46% ν (CC), 19% β ring (HCC),-13% β ring (CCC) 29 16 60 56 % β (NH 2 )sciss, -15 % τ ring (HNCC) 30 315 4 -87 % ν (CH) 31 305 6 316 3 0.97 89 % ν (CH) 32 317 2 81 % ν (CH) 33 318 3 84 % ν (CH) 34 31 54 -87 % ν (CH) 35 3488 100 % ν (NH 2 )s 36 355 5 -100 % ν (NH 2 )as Qisqartmalar: ν , valent; β , bir tekislikdagi deformatsion; γ , tekislikdan tashqari deformatsion; τ , burilish tebranish; “-“assimetrik . 33 3.2.1-rasm . Toza anilinning KS spektrlari. a) nazariy b) tajriba Jadvaldan ko‘rinadiki tajriba va nazariy hisoblashlar 2 ta tebranish chastotalari qiymatlari farqi kattaroq ekan. Bular rock (HNCC) (farqi 13%, tajribada 235 sm -1 va hisoblashda 269 sm-1), twis (NCCC), ring (CCCC) va ring (HCCC) (farqi 12%, tajribada 621 sm -1 va hisoblashda 706 sm -1 ). Qolgan chastotalar esa ±5% farqi bilan tajriba qiymatlari bilan mos keladi (3.2.2-rasmga qarang). Bu tajriba chastotalari adabiyotlardagi chastotalar bilan qariyib bir xil ekan. 34 3.2.2.-rasm. Anilinning HN 2 polosasining kombinatsion sochilish spektri 3.2.3.-rasm. Anilinning CCC tebranish polosasining kombinatsion sochilish spektri 35 Bu polosalardan biz deformatsion NH 2 va CCC tebranish polosalarini ajratib oldik. Rasmdan ko‘rish mumkinki bu polosalar murakkab hamda assimetrik joylashgan. Bunday murakkablikka sabab modda tarkibida turli agregatlarning mavjudligidir. §3.3. Anilinin uchun HOMO va LUMO tahlili Noempirik hisoblashlar yordamida molekulaning orbitallari va ular orasidagi o‘tishlar haqida malumotlar olish ham mumkin. HOMO bu elektron berish va LUMO elektron olish qobiliyatini hamda zaryadlarning o‘tishini harakterlaydi [113, 114]. [115] ishda poli (anilin-ko-pirrol)uchun HOMO va LUMO energiyalari o‘rganilgan. Bu ishda HOMO va LUMO tahlili anilin molekulasi uchun olib borilgan. 3.3.1-jadvalda HOMO va LUMO energiyalari keltirildi. Elektron molekular orbita to‘lib borib NOMO orbitasida to‘ladi va undan keyingi to‘lmagan orbita LUMO bo‘ladi. Bu elektronning uyg‘ongan holatga o‘tish chegarasini va orbitalardagi energiyani ham belgilaydi. Bu ishda HOMO va undan bitta pastki HOMO-1 orbitasi, LUMO va undan bitta yuqori LUMO+1 orbitasini ham tahlil qilindi (3.3.1-rasmga qarang). Anilin monomer molekulasininng HOMO va 3.3.1-jadval. Anilinning hisoblangan parametrlari . № Komplek sSim m etriya Chastota ( NH 2 , simmetri k valent, sm -1 ) Chastota ( NH 2 , assimmet rik valent, sm -1 ) D iplom m om ent, D Δ E= Е complex - Σ E compon ents kkal/ mol Elektron strukturasi (eV) Energiya farqi* HOM O LUM O 1 Monome r Cs 3488 3555 1.24 -0.254 -0.194 0.060 2 Dimer C 1 3485 3532 3620 3627 2.78 12.75 -0.201 -0.02 4 0.177 3 Trimer C 1 3120 3425 3458 3590 3605 3619 2.08 21.68 -0.20 9 -0.201 0.007 4 Tetramer C 1 3532 3540 3632 3635 2.88 26.34 -0.205 -0.019 0.186 36 3556 3560 3646 3656 Energiya farqi * Δ E = Е HOMO - Е LUMO LUMOsi 25 va 26 orbitaga to‘g‘ri kelar ekan. Bu orbitalarning energiya farqi ΔE=0.061 eV ga teng bo‘lib, elektron 25 chi asosiy holatdan 26 chi uyg‘ongan holatga o‘tishi uchun ΔE energiya kerak ekan. 1.1.4-rasmda HOMO va LUMO orbitaldagi molekula orbitali shakli keltirilgan. HOMO va HOMO-1 orbitalda π elektronlar assosiy rolni o‘ynasa, LUMO va LUMO+1 orbitada σ elektronlar asosiy rol o‘ynar ekan. Dimer molekulasida esa, bu farq kattaroq 0.1772 eV ga teng bo‘lib, trimer holatida ancha kichik (0.0079 eV), tetramerda bu qiymat yana oshgan (0.186 eV). Bu tahlillar shuni ko‘satadiki, anilin molekulasi asosiy holatdan uyg‘ongan holatga o‘tishda monomer va trimer holatga nisbatan dimer va tetramer molekular klasterlarda ko‘p energiya kerak bo‘lar ekan, energiya farqi katta ekan. Anilinda bo‘ladigan molekular jarayonlarni yanada yaxshiroq tushunish uchun, anilinning suvli eritmalarida tajriba va hisoblashlar davom ettirildi. 3.3.1-rasm. Anilin monomer molekulasining HOMO-LUMO tahlili 37 Xulosa Yuqoridagi barcha adabiyotlar sharhi, molekulalararo ta’sirlar ilm-fan uchun, xususan fiziki, kimyo, biologiya, dorishunoslik va materialshunoslikning muhim sohalaridan biri ekanligini ko‘rsatdi. Shuningdek, tirik organizm uchun muhim bo‘lgan biologik ob’ektlardan, anilin, aminokislotalar va ularning eritmalaridagi solvatatsiya hamda assosatsiya jarayonidagi molekulalararo ta’sirlarning spektral namoyon bo‘lishi dolzarb masalalardan bo‘lib, to‘liq o‘rganilmaganligi aniqlandi. Molekulalararo ta’sirlar orasida vodorod bog‘lanish biomolekulyar sistemalarda muhim vazifalarni bajarib kelib, uzoq yillardan buyon ko‘plab tadqiqotchilarning diqqat markazida bo‘lib kelgan. Molekulalararo vodorod bog‘lanishlarning spektral namoyon bo‘lishini o‘rganish bo‘yicha so‘ngi yillarda olib borilayotgan tadqiqotlar zamonaviy nazariyalar va usullarni ishlab chiqishni talab etadi. Kuchsiz molekulalaro ta’sir kuchlarini o‘rganishda esa ko‘plab noaniqlik va qarama-qarshi fikrlar mavjud. Shuningdek, suyuqliklarda hosil bo‘ladigan bunday ta’sirlar nazariyasi yaratilmagan. Tajriba hamda kvanto-kimyoviy hisoblashlar yordamida o‘zaro tasir energiyalari, bog‘ uzunliklarintng o‘zgarishi, atomlar zaryad taqsimotlari, tebranish chastotalari va boshqa tajriba natijalarini tahlil qilish asosida molekulalararo kuchsiz ta’sirlar haqida muhim ma’lumotlar olish mumkin degan xulosani beradi. Shu sababdan biz bu yo‘nalishda ilmiy izlanishlar olib bordik. Bunda KS spektroskopiyasi va kvant-kimyoviy hisoblashlarning turli usullaridan foydalanildi. Olingan eksperiment va noemperik hisoblashlardan quyidagi xulosalarga kelindi: - anilin molekulasi agregatsiyalari hosil bo‘lishida kichik sondagi agregatlarda (monomer, dimer va trimer) asosan NH-N orqali H -bog‘lanish orqali yuzaga keladi. Tetramerda esa kuchsiz noklassik C–H··· π va N–H··· π H -bog‘lanishlarnig roli katta ekan. 38 - nazariy hisoblashlar yordamida anilin monomer molekulasi uchun spektral parametrlari hisoblandi va olingan qiymatlar tajriba natijalari bilan to‘liq mos ekan. Adabiyotlar ro’yxati [1] I.G.Kaplan, Intermolecular Interactions: Physical Picture, Computational Methods and Model Potentials, John Wiley & Sons, Ltd.,–Mexico, 2006, pp. 1-2. [2] K. Müller-Dethlefs, P. Hobza, Noncovalent Interactions: A Challenge for Experiment and Theory, Chem. Rev. 2000, 100, 1, 143–168 https://doi.org/10.1021/cr9900331 [3] Collins, M. Molecular potential-energy surfaces for chemical reaction dynamics. Theor Chem Acc 108, 313–324 (2002). https://doi.org/10.1007/s00214-002-0383-5 [4] A. Mahadevi, G. Sastry, Cooperativity in Noncovalent Interactions, Chem. Rev. 2016, 116, 2775−2825 [5] D.A. Padmavathi, Potential Energy Curves & Material Properties, Materials Sciences and Applications, 2011, 2, 97-104 https://doi.org/10.4236/msa.2011.22013 [6] X. Zhang, C. Liu, Z. Wang, Force spectroscopy of polymers: Studying on intramolecular and intermolecular interactions in single molecular level, Polymer, 49, 16, 2008, 3353-3361 https://doi.org/10.1016/j.polymer.2008.04.056 [7] N. Veljkovic, S. Glisic, Vladimir Perovic & Veljko Veljkovic, The role of long-range intermolecular interactions in discovery of new drugs, Expert Opinion on Drug Discovery, 6:12, 1263-1270, (2011) https://doi.org/10.1517/17460441.2012.638280 [8] Y. Yang, W. Tang, Sh. Liu, D. Han, Y. Liu, J. Gong, Solubility of benzoin in three binary solvent mixtures and investigation of intermolecular interactions by molecular dynamic simulation, Journal of Molecular Liquids 243, 2017, 472-483 https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.07.125 39 [9] C. Kolbeck, J. Lehmann, K. R. J. Lovelock, et al., Density and Surface Tension of Ionic Liquids, J. Phys. Chem. B 2010, 114, 51, 17025–17036 https://doi.org/10.1021/jp1068413 [10] Yumeng Hao & Jeffrey S. Kieft (2016) Three-way junction conformation dictates self-association of phage packaging RNAs, RNA Biology, 13:7, 635-645, https://doi.org/10.1080/15476286.2016.1190075 [11] I. Echeverria, D Makarov, G. Papoian, Concerted Dihedral Rotations Give Rise to Internal Friction in Unfolded Proteins, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 24, 8708–8713 https://doi.org/10.1021/ja503069k [12] P. Spackman, L. Yu, C. Morton, M. Parker, C. Bond, M. Spackman, D. Jayatilaka, S. Thomas, Bridging Crystal Engineering and Drug Discovery by Utilizing Intermolecular Interactions and Molecular Shapes in Crystals, Angew. Chem., Int. Ed. 58, 47, 16780-16784 (2019) [13] C. Coulson, The hydrogen bond–A review of the present position. Research. 1957, 10, 149–159. [14] A. Stone, The Theory of Intermolecular Forces, Clarendon Press ed., Oxford, UK, 2013 [15] Pogorelov V., Chernolevska Y., Vaskivskyi Y., Pettersson L.G.M., Doroshenko I., Sablinskas V., Balevicius V., Ceponkus J., Kovaleva K., Malevich A., Pitsevich G. Structural transformations in bulk and matrix- isolated methanol from measured and computed infrared spectroscopy // Journal of Molecular Liquids. 2016. [16] Paolantoni M.,Ladanyi B.M. Polarizability anisotropy relaxation in liquid ethanol: A molecular dynamics study // Journal of Chemical Physics 2002. V.117. N. 8. [17] H.Hushvaktov, A.Jumabaev, I.Doroshenko, A.Absanov , Vibrational Spectroscopy Volume 117 , November 2021, 103315, https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2021.103315 [18] H. Hushvaktov, A. Jumabaev, G. Murodov, A. Absanov, G. Sharifov. Ukr. J. Phys. 2020. Vol. 65, No. 4. https://doi.org/10.15407/ujpe65.4.298 40 [19] I.Yu. Doroshenko, V.E. Pogorelov, G.A. Pitsevich, V. Shablinskas. (LAMBERT Acad. Publ., 2012)(in Russian). [20] V. Pogorelov, L. Bulavin, I. Doroshenko, O. Fesjun, O. Veretennikov., J. Mol.Struct. 708, 61 (2004). [21] F.H. Tukhvatullin, U.N. Tashkenbaev, A. Jumabaev, H.A. Hushvaktov, A.A. Absanov, B. Hudoyberdiev. Ukr. J. Phys. 59, 219 (2014). \ [22] F.H.Tukhvatullin, V.Ye.Pogorelov, A.Jumabaev, H.A.Hushvaktov, A.A.Absanov, A.Usarov. J. Mol. Liq. 160, 88 (2011). [23] Ch.Yuanzheng, S.Chenglin, Li Zuowei, Z.Mi, Eur. Phys. J. D 2014 , 68: 70. https://doi.org/10.1140/epjd/e2014-40423-2 [24] J.K . Mishra, N. G. Patwari , Phys. Chem. Chem. Phys . , 2018 , https://doi.10.1039C8CP02448K [25] Lu Lu, Simulated raman spectral analysis of organic molecules, a thesis, dover, delaware, - USA , 2017, рр.4-5. [26] Vien D.L., Norman C.B., Fateley W.G., Grasselli J.G., The Handbook of Infrared and Raman Characteristic Frequencies of Organic Molecules , Academic Press San Diego New York Boston London Sydney Tokyo Toronto , - USA, 1991, рр.2-4. [27] Wagner A. A. , Preferential interactions in the formamide , tetrahydrofuran , dioxane system: a study by Raman spectroscopy // J. Raman Spectrosc. – UK, 2009 , 40 , р.1100 , https://doi.org/ 10.1002/jrs.2130 . [28] Murthy A.S.N., Rao C.N.R., Spectroscopic Studies of the Hydrogen Bond // Applied spectroscopy reviews, - USA, 191 , 1968 , p.70. https://doi.org/10.1080/05704926808050887 [29] Neil T.H . , Andrew R.T . , Klaas W ., Inter- and Intramolecular Hydrogen Bonding in Phenol Derivatives: A Model System for Poly-L-tyrosine // J. Phys. Chem. B , - USA, 2005, 109, pp.19008-19017 , https://doi.org/ 10.1021/jp052964o . [30] Matteo S . , Stefano P ., Nadia B . , Francesca B . , Gianmario M . , Piero U. , Monitoring the reactivity of formamide on amorphous SiO 2 by in-situ UV-Raman 41 spectroscopy and DFT modeling // Molecules , – Switzerland 2020, 25, 2274, p.2. https://dx.doi.org/10.3390/molecules25102274 . [31] Venelin E, Ivan A, Ivayla D, Nina S, Sofia S , Miroslav R , Nadezhda M , Chemical evolution: from formamide to nucleobases and amino acids withoutthe presence of catalyst //Journal of biomolecular structure and dynamics , – UK, 2020, pp. 5563-5578 , https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1792986 . [32] Imre B . ,Tünde M . , Szabolcs B . , Viorel Ch . ,Marie-Claire B . F ., Hartmut K . , Andreas K ., Soong-Hyuck S ., Hydrogen bonded network properties in liquid formamide // The journal of chemical physics , - USA, 2010, 132 , 014506 , p.132, http://dx.doi.org/10.1063/1.3268626 . [33] Pople A., Head-Gordon M., Fox D.J., Raghavachari K. and Curtiss L.A. Gaussian-1 theory: A general procedure for prediction of molecular energies. //J. Chem. Phys. 1989. 9 0. [34] Бурштейн К.Я., Шорыгин П.П. Квантово-химические расчеты в органической химии и молекулярной спектроскопии. - М.: Наука, 1989. -104 C . [35] Шорыгин П.П., Бурштейн К.Я. Применение методов квантовой химии при спектроскопических исследованиях органических соединений // Успехи химии. 1981. Т. 50, № 8. С. 1345-1375. [36] Степанов Н.Ф. Квантовая механика и квантовая химия. Изд-ва “Мир” и “МГУ”, М., 2001, -518 C. [37] Мак-Вини Р., Сатклиф Б. Квантовая механика молекул. -М.: Мир, 1972. - 380 C. [38] Pople A., Head-Gordon M., Fox D.J., Raghavachari K. and Curtiss L.A. Gaussian-1 theory: A general procedure for prediction of molecular energies. //J. Chem. Phys. 1989. 90 . [39] Parr R.G., Yang W. Density Functional Theory of atoms and molecules. Oxford University, Press, Oxford, 1989 . 42 [40] Frish M.J, Head-Gordon M, Pople J.A. Direct analytic SCF second derivatives and electric field properties // J. Chem. Phys. 1990, 141 . [41] Gökhan G ., The use of quantum chemical methods in corrosion inhibitor studies // Corrosion Science , 2008 , 50. [42]Хурсан С.Л. Квантовая Механика и Квантовая Химия. Конспекты Лекций, Уфа, 2005, p .64. 43

ANILINNING MOLEKULYAR TUZILISHINI SPEKTROSKOPIK VA HISOBLASH USULLARI YORDAMIDA O’RGANISH MUNDARIJA Kirish ……………………………………………………… ….. ……………… 3 I BOB . MOLEKULANING HOSIL BO’LISH TABIATI § 1.1. Molekulalararo o’zaro ta’sirlar……….. …… ………………………... 7 § 1.2. Molekulalararo o’zaro ta’sirni o’rganishda tadqiqot usullari ( Raman va IQ)………………………………………………………………... 19 §1.3. Aromatik halqali anilin moddasini o’rganishda hozirda olib borilayotgan tadqiqotlar................................................................. 21 II BOB . TAJRIBADA QO’LLANILADIGAN QURILMA VA HISOBLASH USULLARI. § 2.1. O’rganilayotgan obektni tanlash va uning amaliy ahamiyati…… ... … 23 § 2.2. Kombinatsion s ochilish spektrlarini KS spektrida qayd qilish texnikasi…… …………………………………………………….... 24 § 2.3. Kvanto-kimyoviy hisoblash larda foydalaniladigan dastur va usullar.. 26 III BOB . OLINGAN NATIJA VA ULARNING TAHLILI § 3.1. Аnilinning molekulyar tuzilishini spektroskopik va hisoblash usullari yordamida o rganish………………………………………ʼ 31 § 3. 2. Anilining tajriba va hisoblangan tebranish chastotalari tahlili…….... 33 § 3. 3. Anilinin uchun HOMO va LUMO tahlili……………………………. 37 Xulosalar ……………………..….....….……… …………………… 39 Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati …………… ….. ………… …... 40 1

KIRISH Ishning dolzarbligi: Suyuqliklar va ularning eritmalari amaliyotda xususan qishloq xo’jaligida, sanoatda, ishlab chiqarishda ko’p qo’llaniladi. Shu sababdan ularning xossalarini chuqur o’rganish muhim hisoblanadi. Shuningdek suyuqliklarning molekulyar tuzilishi va fizik-ximik xossalari bilan bog’liq masalalarni kompleks o’rganish bugungi kunda dolzarbdir. Modda xususiyatlari va fizikaviy tabiatini o’rganishda molekulalararo o’zaro ta’sir katta rol o’ynaydi. Molekulalararo o’zaro ta’sirning tabiati va mexanizmini o’rganish uchun bizda kombinatsion sochilish hamda infraqizil yutulish usullari mavjud. Biz kombinasion sochilish usulini tanladik. Kombinasion sochilish spektrlari yordimida o’rganilgan tajriba natijalarini nazariy hisoblashlar yordamida o’rganish bu tajriba natijalarini yanada mukammal tushinib olish imkoniyatini yaratadi. Molekulalararo o’zaro tasirlarni nazariy hisoblashlar yordamida o’rganish bo’yicha ko’p yillardan buyon ilmiy izlanishlar olib borilmoqda va bu sohada bir qancha ishlar qilingan. Hozirgi vaqtgacha suyuqliklar va ularning turli eritmalarining xossalari anomalyasi molekulyar manzarasi to’lig’icha yechimini topgan emas. Suyuqliklar va ularning aralashmalari oziq-ovqat va boshqa sanoat tarmoqlarida, organizmlarning hayot faolyatida muhim o’rin egallaydi, shuning uchun ham suyuqliklar va ularning turli eritmalarini o’rganish masalasi hozirgi vaqtgacha dolzarbdir. Shuningdek, suyuq anilin da molekulalararo ta’sirlarni kombinatsion sochilish spektrida namoyon bo’lishi hamda ushbu moddani noemperik hisoblashlar yordamida o’rganishda yanada ilmiy izlanishlar olib borishni taqoza etadi. Anilinning molekulyar tuzilishini spektroskopik va hisoblash usullari yordamida o’rganish kimyo, biologiya, materalshunoslik kabi bir qancha fanlar uchun katta ahamiyatga ega. Anilin, aminobenzol yoki fenilamin nomi bilan ham tanilgan. Anlin rangsiz suyiqlik bo’lib, bo’yoqlar, pigmentlar va farmatsevtika mahsulotlarini o’z ichiga olgan kimyoviy birikmalarning keng spektrini sintez qilish uchun zarur modda sifatida ishlatiladi. 2

Ishning maqsadi va vazifalari: anilinning molekulalararo tebranish polasalarini kombinatsion sochilish spektrlari yordamida o’rganish va olingan natijalarni noemperik hisoblashlar orqali to’laroq tushuntirishdan iborat. Ushbu maqsadga erishish uchun quyidagi vazifalar qo’yildi: • tajriba yo’li bilan anilin moddasining molekulararo o’zaro ta’sirlarning spektral namoyon bo’lishini o’rganish; • anilinning molekulararo o’zaro ta’sirlarning spektral namoyon bo’lishini noemperik hisoblash usuli yordamida o’rganish; • anilinning tajriba va noemperik hisoblashlar yordamida olingan natijalarini solishtirish va umumiy xulosa chiqarish; Muammoning ishlab chiqilish darajasi: NamDU axborotnomasida ilmiy maqola, konferensiyalarda ma’ruzalar va tezislar. Tadqiqotning ilmiy yangiligi: Toza anilin tajriba va noemperik hisoblashlar yordamida o‘rganildi. Suyuq anilin KS spektrlari yordamida 100-3200 sm -1 oraliqda tahlil qilindi va bu oraliqda ko‘k va qizil siljishlar kuzatildi. Birinchi marta bu siljish sabablari komleks hosil bo‘lishdagi C–H···O noklassik H- bog‘lanish tufayli ekanligi aniqlandi va nazariy DFT//BL3YP/6-311+G(2d,p) metodi yordamida hisoblangan natijalarda tasdiqlandi. Anilindagi С-H···B bog’lanishlar orqali C-H tebranish polosalarining yuqori chastota tomonga ko’k siljishlari, A-H···B bog’lanishlar orqali A-H polosalarining past chastota tomonga qizil siljishlari aniqlangan; Tadqiqot predmeti: anilinning komplekslarining o’ziga xos- xususiyatlarini boshqa turdagi agregatsiyalardan farqli ravishda aniqlash. Tadqiqot obyekti: ushbu ishda aromatik halqali moddalardan anilin tanlab ol indi . Tadqiqot usuli: kombinatsion sochilish spektroskopiyasi va noemperik hisoblashlar ning DFT usuli . 3

Tadqiqot ishining ilmiy - amaliy ahamiyati: Bitiruv ishi mavzusi bo’yicha olib borilgan tadqiqotlar fundamental xarakterga ega bo’lib , olingan natijalar tirik organizmlar faoliyatida muhim rol o‘ynaydigan biologik obyektlarni hosil bo‘lish mexanizmlarini o‘rganishda muhim dir. O‘rnatilgan qonuniyatlarda molekulalararo kuchsiz o‘zaro ta’sir tufayli tebranish polosasi formasi tahlil qilingan va moddalarning noemperik hisoblangan spektroskopik parametrlarining tajriba natijalariga mos kelishi ko‘rsatilgan; aniqlangan fizik kattaliklar yordamida molekular fizikada va fizikaviy kimyoda suyuqliklarning dinamik tuzilishi va xarakteristikalarini aniqlash hamda turli eritmalarda agregatlar hosil bo‘lish jarayonlarini tushunishda foydalanish mumkinligi ko‘rsatilgan. BITIRUV ISHINING ASOSIY MAZMUNI Bitiruv ishi tarkiban kirish, uchta bob, xulosa va foydalanilgan adabiyotlar ro’yxatidan iborat. Dissertasiya 44 varaq matn, 16 ta rasm, 5 ta jadval va 42 nomdagi foydalanilgan adabiyotlar ro’yxatidan iborat. Kirish qismida bitiruv ishining umumiy tavsifi berilgan va suyuqliklarda yorug‘likning sochilishi, molekulalararo vodorod bog’lanishni o’rganishga ta’lluqli adabiyotlardan foydalangan holda, muammoning qo’yilishi shakllantirilgan, ishning dolzarbligi, ishning maqsadi va vazifalari, muammoning ishlab chiqilish darajasi, tadqiqotning ilmiy yangiligi, tadqiqot predmeti, tadqiqot obyekti, tadqiqot usuli, tadqiqot ishining ilmiy - amaliy ahamiyati keltirilgan. Birinchi bobda molekulaning hosil bo’lish tabiati, molekulalararo o’zaro ta’sirlar , nokavalent o’zaro ta ’ sirlarni o ’ rganishda qo ’ llanilayotgan usullar, molekulalararo o’zaro ta’sirni o’rganishda tadqiqot usullari va a romatik halqali moddalarda (anilin) vodorod bog’lanishlarni o’rganishda hozirda olib borilayotgan tadqiqotlar ga doir nazariy ma’lumotlar va adabiyotlar sharhi batafsil keltirilgan. 4

Ikkinchi bobda tajribada qo’llaniladigan qurilma va hisoblash usullari , o’rganilayotgan obektni tanlash va uning amaliy ahamiyati, kombinatsion sochilish spektrlarini KS spektrida qayd qilish texnikasi, kvanto-kimyoviy hisoblashlarda foydalaniladigan dastur va usullar keltirilgan. Uchinchi bobda olingan natija va ularning tahlilida: suyuq anilindagi molekulalararo ta’sirlarnin spektirlarda namoyon bo’lishi, anilin molekulyar komplekslarida noemperik hisoblash tahlillari , shuningdek, anilin komplekslari noemperik hisoblashlar orqali o’rganish natijasida molekulalarning oriyentatsiyasi, bog’ uzunliklari, zaryadlar taqsimlanishi, tebranish chastotalari va kompleks hosil bo’lish energiyalari aniqlangan. 5

O'xshashlar

Kvanto-ximik hisoblashlar orqali dimetilsulfoksid va uning eritmalarida molekulyar agregatsiyalarni o’rganish
KVANTO-XIMIK HISOBLASHLAR ORQALI DIMETILSULFOKSID VA UNING ERITMALARIDA MOLEKULAR AGREGATSIYALARNI O’RGANISH
Monokarbon kislotalarida COOH guruhning molekulalararo o‘zaro ta’sirdagi roli va ularning kombinatsion sochilish spektrlari
Yupqa qavatli xromatografiya usullari yordamida moddalar analizi
Metil asetat molekulasida molekulyar komplekslar hosil bo‘lish mexanizmni o‘rganish