Assignatura: Química Computacional

Quadrimestre: primavera

Crèdits ECTS: 2.5

Professors: Juan Carlos Paniagua, Pere Alemany, Antonio Aguilar i Josep Maria Bofill

Departament / Facultat: Química Física, Química Orgànica

Objectius:

Conèixer els principals mètodes d’estudi teòric de l’estructura i les propietats de la matèria a escala nanomètrica i saber utilitzar programes adequats per aplicar-los.

Recomanacions / Requisits previs

Per assolir una bona assimilació dels conceptes tractats en aquesta assignatura es requereix un cert coneixement de les eines bàsiques de la mecànica quàntica al nivell de l’assignatura Fisicoqúimica Quàntica i de Materials per a la Nanotecnologia que s’imparteix en el semestre de tardor.

CONTINGUTS:

Tema 1. (4 hores)

Mètode d’interacció de configuracions. Mètode multiconfiguracional autoconsistent. Mètode Möller-Plesset. Mètode coupled cluster. Mètode de l’enllaç-valència. Funcionals de la densitat. Teoremes de Hohenberg i Kohn. Mètode de Kohn-Sham. Mètodes multicapa.

Tema 2. (2 hores)

Simetria molecular. Elements i operadors de simetria. Grups de simetria puntual. Representacions.

Tema 3. (3 hores)

Anàlisi de la funció d’ona. Propietats moleculars. Teoria qualitativa d’orbitals moleculars. Enllaç químic. Interaccions intermoleculars. Estructura de nanopartícules. Punts quàntics.

Tema 4. (7 hores)

Caracterització de mínims i d’estats de transició. Teoria de l’estat de transició. Dinàmica molecular clàssica i ab initio. Tractament quàntic del moviment nuclear. Efecte túnel. Creuament d’estats. Reaccions de transferència electrònica. Fotoquímica.

Planificació:

Hores presencials aula: 18
Hores de laboratori computacional: 16
Hores de treball dirigit: 8
Hores d’estudi: 20

Bibliografia

PANIAGUA, J. C.; ALEMANY, P., Química Quàntica. Llibres de l’Índex, 2003

LEVINE, I. N., Quantum Chemistry. 5a ed., Prentice-Hall, 2000

ATKINS, P. W.; FRIEDMAN, R. S., Molecular quantum mechanics (4th edition), Oxford University Press, Oxford, 2005.

HOLLAND P. R., The quantum theory of motion, Cambridge University Press, Cambridge, 2000.

SIMONS, J., An Introduction to Theoretical Chemistry, Cambridge University Press, Cambridge, 2003.

JENSEN, F., Introduction of Computational Chemistry, Wiley, New York, 1999.

ANDRÉS, J.; BERTRAN, J., Química Teórica y Computacional, Universitat Jaume I, Castelló, 2000.

Manuals dels paquets de càlcul GAMESS i GAUSSIAN i de les interfícies gràfiques corresponents.

Pràctiques: Sessions de Laboratori

Pràctica 1: Superfícies d’energia potencial. Geometries d’equilibri.

Pràctica 2: Anàlisi dels orbitals moleculars canònics i localitzats.

Pràctica 3: Mètodes d’interacció de configuracions i multiconfiguracional autoconsistent.

Pràctica 4: Mètodes Möller-Plesset i coupled cluster. Mètode de Kohn-Sham. Mètodes multicapa.

Pràctica 5: Canvis conformacionals. Camins de reacció. Estats de transició.

Pràctica 6: Modes normal de vibració i propietats espectroscòpiques. Càlcul de propietats.

Pràctica 7: Dinàmica molecular.