Aktinit karbürlerin yoğunluk fonksiyonel teori ile incelenmesi
Density functional theory analysis of actinide carbides
Yazar: NAFİYE MANAV
Danışman: PROF. DR. ZEKİ BÜYÜKMUMCU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Aktinit karbürler dördüncü nesil bölünme reaktörlerinde yakıt olarak kullanılma
potansiyeli vardır. Ek olarak aktinit bileşikleri özelliklerinde görülen büyük relativistik
etki dolayısıyla araştırma alanı olarak özel ilgi görmektedir. Bu tezde aktinit
monokarbürler (AnC) Yoğunluk Fonksiyonel Teori'nin TPSS fonksiyoneli kullanılarak
çalışılmıştır. Bütün AnC yapıları ilk 5 multiplisite değeri için geometri optimizasyonu
yapılmış ve en kararlı yapının multiplisitesi belirlenmiştir. Daha sonra en kararlı yapılar
için bağ, yük, sınır orbital ve moleküler yüzey analizi yapılmıştır. Topolojik analiz
yapılarak bağ kritik noktasında bazı QTAIM parametreleri hesaplanmış ve periyot
boyunca nasıl değiştiği incelenmiştir. Elektron yoğunluğu gibi bağ kritik noktası
parametreleri An-C bağlarından bazılarının iyonik, kısmi iyonik ve NpC de tam
kovalent karaktere sahip olduğu sonucuna ulaşmamamızı sağlamıştır. Optimize
yapılarda moleküler yüzey analizi de gerçekleştirilmiştir. Moleküler yüzey analizinden
elde edilen özellikler moleküler hacim, yüzey ve moleküler yüzey elektrostatik
potansiyelidir. Bu özelliklerin atom numarasına bağlı olarak değişimi bazı fiziksel
özellikler açısından yorumlanmıştır. Molekülün iç polarlığının ölçüsü olan moleküler
polarlık indeksi ve iç yük ayrımı değerleri hesaplanarak dipol momentle birlikte nasıl
değiştiği incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Aktinitler; TPSS; QTAIM; Moleküler Yüzey; Bağ Mertebesi

Abstract:
Actinide carbides have potential to be the compound of nuclear fuel for the fourth
generation nuclear fission reactors. Additionally, the actinide compounds have special
research interest due to big relativistic effect appearing on their properties. In this thesis,
actinide carbides (AnC) were studied by using TPSS functional of Density Functional
Theory. Geometry optimization for all AnCs have been done for first five multiplicities
and the multiplicities for the most stable structure of each molecule have been
determined comparing their energies. Then bonding, charge, frontier orbital and
molecular surface analysis have been done for the most stable structures. Some
quantities for the bond critical points were calculated by topological analysis and their
variations through period were examined. Bond critical point quantities such as
electron density shows that some of the bonds are ionic and some of them partially
covalent. Only the bond of one of them, NpC is concluded to be covalent. The several
properties obtained from molecular surface analysis are molecular volume, surface and
molecular surface electrostatic potentials. The variation of these quantities as a function
of atomic number were interpreted for some physical properties. Molecular polarity
index and internal charge separation values which are internal polarity measure of the
molecule together with dipole moment were examined across the period.

Keywords: Actinides; TPSS; QTAIM; Molecular Surface; Bond Order