| آموزش شیمی کوانتومی مبتنی بر فیزیک کوانتومی با تأکید بر نظریه تابعی چگالی (DFT): چارچوبی مفهومی و محاسباتی |
| کد مقاله : 1026-HAF6 (R1) |
| نویسندگان |
|
محمود زلفعلی زاده1، ناصر کریمی *2 1آموزش شیمی کوانتومی مبتنی بر فیزیک کوانتومی با تأکید بر نظریه تابعی چگالی (DFT): چارچوبی مفهومی و محاسباتی 2گروه آموزش فیزیک، دانشگاه فرهنگیان، صندوق پستی 889- 14665 تهران، ایران |
| چکیده مقاله |
| شیمی کوانتومی، بهعنوان یکی از ارکان نظری شیمی نوین، ابزار تحلیل رفتار الکترونی سامانههای مولکولی را فراهم میکند. با این حال، پیچیدگی مفاهیم بنیادی و نبود پیوند قوی با فیزیک کوانتومی، یادگیری آن را دشوار میسازد. هدف این پژوهش، ارائه چارچوبی مفهومی و عددی برای آموزش مؤثرتر شیمی کوانتومی با تأکید بر نظریه تابعی چگالی (DFT) است. پژوهش کاربردی و توسعهای است. در بخش نظری، مفاهیمی چون تابع موج، اصل عدم قطعیت، چگالی الکترونی و معادله کوهن–شم بررسی شدند. در بخش محاسباتی، با استفاده از نرمافزار گوسین و تابعB3LYP/6-31G، محاسبات DFT بر روی بنزن (C₆H₆) و مورفین (C₁₇H₁₉NO₃) انجام شد. دادهها شامل ساختار هندسی، انرژی حالت پایه، گاف HOMO–LUMO و شاخصهای واکنشپذیری استخراج و تحلیل گردید. نتایج نشان داد DFT علاوه بر کاربرد عددی، چارچوبی آموزشی برای درک شهودی مفاهیم کوانتومی مانند اوربیتالها، توزیع چگالی و انرژی مولکولی فراهم میکند. مقایسه C₆H₆ و C₁₇H₁₉NO₃ تفاوتهای معناداری در واکنشپذیری و ساختار نشان داد. DFT بهعنوان روش محاسباتی و شهودی، در آموزش مفاهیم کلیدی کوانتومی در تحصیلات تکمیلی مؤثر است و موجب ارتقای درک تحلیلی دانشجویان از پیوند فیزیک و شیمی کوانتومی میشود. چارچوب پیشنهادی برای طراحی دروس و پروژههای آموزشی توصیه میشود. |
| کلیدواژه ها |
| نظریه تابعی چگالی (DFT)، چگالی الکترونی، تابع موج، معادلات کوهن–شم، آموزش مفهومی. |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارسال فایل های ارائه پوستر |
