Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
351
T9: P–25 
Influence and mechanism of freeze and thaw cycles on structural, 
physical and mechanical properties of clays 
 
Anton Kasprzhitskii
1
, Georgy Lazorenko
1
, and Victor Yavna
1
 
 
1 
Department of Physics, Rostov State Transport University, Narodnogo Opolcheniya sq., 344038,               
Rostov-on-Don  Russia, e-mail: [e-mail] 
  
 
Intensive reclaiming of expansion areas of permafrost and seasonally-frozen soils, necessity 
of  quality  durability  improvement  of  engineering  design,  construction  and  operation  of 
engineering  structures,  railways,  highways,  oil-  and  gas  pipelines  installed  in  complex 
geocryological environments demand in-depth studies of processes of structural transformations 
in  soils  and  changes  of  their  physical  mechanical  properties  under  repeated  freeze-and-thaw 
actions. 
 
Up  to  now  there  has  been  accumulated  plentiful  experimental  and  theoretical  material  as 
regards mechanisms and regular patterns of development of deformations of swelling of frozen 
soils  and  thawing  soil  subsidence  which  have  different  composition  and  structure  in  various 
engineering geocryological environment [1–3]. There has been gained the data regarding forces 
(tensions)  of  swelling  [4,  5].  Nevertheless,  some  issues  demand  research.  Among  these  are 
influence  of  cryogenic  factors  on  formation  of  finely  dispersed  components  of  clay  soils, 
mechanisms and regular  patterns of structural transformations of clay particles of  frozen soils, 
features  of  thawing  soil  subsidence  under  simultaneous  development  of  processes  of  water 
migration  and  ice  segregation.  There  isn’t  enough  data  on  chemical  and  physical-chemical 
processes  including  transport  of  salts  and  humidity  in  salt  soils  under  temperature  and  load 
changes and within time. 
 
This paper is devoted to the processes taking place in clay soils under cryogenic influence. 
We  take  into  account  modern  considerations  on  synergy  of  water  with  different  groups  of 
minerals  depending  on  temperature  and  ice-formation  in  soils.  Theoretical  study  of  ice-
formation process on the surface of clay minerals has been carried out by methods of molecular 
simulation.  Regular  patterns  of  dispergation  and  degradation  of  clay  particles  under  repeated 
freeze  and  thaw  actions  have  been  defined.    Experimental  studies  of  dynamics  have  been 
performed.  Alongside  with  these  regular  patterns  of  structure  transformation,  content  and 
properties  of  clay  polymineral  soils  and  monomineral  clays  under  repeated  freeze  and  thaw 
actions  have  been fetched  out  in accord  with the  data  of IR-spectroscopy and  X-ray structural 
analysis.  These  results  are  of  great  practical  interest  and  have  potential  to  be  applied  in 
engineering construction on permafrost and season-frost soils. 
 
Keywords: clays; IR-spectroscopy; molecular modeling 
 
Acknowledgment 
This work is supported by the Grant of the Rostov State Transport University No. 920/2 of 04.05.2016. 
 
References  
[1]  Cui Z.D., He P.P., Yang W.H., Cold Regions Science and Technology (2014) 26. 
[2]  Qi J., Vermeer P.A., Cheng G., Permafrost and Periglacial Processes (2006) 245. 
[3]  Tian H., Wei C., Wei H., Zhou J., Cold Regions Science and Technology (2014) 74. 
[4]  Qi J., Ma W., Song C., Cold Regions Science and Technology (2008) 397. 
[5]  Simonsen E., Isacsson U., Canadian Geotechnical Journal (2001) 863. 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
352
T9: P–26 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
353
T9: P–27 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
354
T9: P–28 
Combined experimental (FT-IR, FT-Raman, NMR) and theoretical 
studies on the molecular structure, vibrational spectra, 
reactivity descriptor and molecular docking 
of methyl -5-(4-cyanophenyl)furan-2-carboxylate 
 
Y. Erdogdu
1
, M.T. Güllüoğlu
2
, Ö. Dereli
3
, S. Sağlam
1
, and T.R. Sertbakan
4
 
 
1 
Department of Physics, Gazi University, Ankara, Turkey, e-mail: [e-mail]  
2 
Department of Elect & Elect Engn., Harran University Sanliurfa, Turkey 
3 
Physics Education, Ahmet Kelesoğlu Education Faculty, Necmettin Erbakan University, Konya, 
Turkey  
4 
Department of Physics Ahi Evran University, Kirsehir, Turkey 
 
 
In  the  present  work,  the  quantum  chemical  calculations  were  performed  by  means  of  the 
Gaussian  09  software  package,  using  hybrid  density  functional  theory  (DFT)  at  the  B3LYP 
(Becke three parameter hybrid functional combined with Lee-Yang-Parr correlation functional) 
level and with 6-311G (d, p) basis set. All the computations have been carried out in gas phase. 
In order to establish the stable possible conformations, the conformational space of methyl-5-(4-
cyanophenyl)furan-2-carboxylate (MCFC) molecule was scanned with theoretical methods. The 
harmonic  vibrational  frequencies  have  been  calculated  at  the  same  level  of  theory.  The 
vibrational  frequencies  were  calculated  and  scaled,  and  subsequently  values  have  been 
compared  with  the  experimental  Infrared  and  Raman  spectra.  The  vibrational  modes  were 
assigned  on  the  basis  of  TED  analysis  for  6-311G(d,p)  basis  set,  using  SQM  program.  The 
observed and calculated frequencies are found to be in good agreement [1–3]. 
 
The  Hirshfeld  charge,  fukui  function  and  molecular  docking  analysis  studies  have  been 
reported. The analysis  of the all analysis has  been well correlated to the spectroscopic studies. 
Additionally,  the  highest  occupied  molecular  orbital  energy  (E
HOMO
),  lowest  unoccupied 
molecular orbital energy (E
LUMO
) and the energy gap between E
HOMO
 and E
LUMO
 (ΔE
HOMO–LUMO
) 
have been calculated. The FT-IR spectrum of MCFC molecule is recorded in the region 4000–
400  cm
–1
  on  Vertex  80  spectrophotometer.  The  FT-Raman  spectrum  of  MCFC  molecule  has 
been recorded using 1064 nm line of Nd: YAG laser as excitation wavelength in the region 50–
3500 cm
–1
 on the Thermo scientific DXR Raman Microscope. The 
1
H and 
13
C NMR spectra are 
taken  in  solutions  and  all  signals  are  referenced  to  TMS  on  a  Bruker  Ultrashield  NMR 
Spectrometer. All NMR spectra are measured at room temperature.  
 
Keywords: Methyl -5-(4-cyanophenyl)furan-2-carboxylate; FT-IR; FT-Raman; DFT 
 
References  
[1]  M.J. Frisch, et all., Gaussian 03, Revision C.02,  Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004. 
[2]  H.B. Schlegel, J. Comput. Chem. 3 (1982) 214. 
[3]  G. Rauhut, P. Pulay, J. Phys. Chem. 99 (1995) 3093.
 
 
 
 
 
 
 
 

---