C8380 Kvantová chemie II

Přírodovědecká fakulta
jaro 2008 - akreditace
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
doc. RNDr. Pavel Janderka, CSc. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Pavel Janderka, CSc.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Pavel Janderka, CSc.
Předpoklady
Pro úspěšné absolvování předmětu, jsou předpokládány znalosti v rozsahu základní přednášky C4060 Kvantová chemie I.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Tento kurz je pokročilou přednáškou zejména pro posluchače oboru fyzikální chemie. Přednáška je úvodem do pokročilých metod teoretické chemie a modelování molekul, především založených na kvantově mechanickém popisu, především teorii molekulových orbitalů. Struktura přednášky je následující: empirické metody (HMO, EHT), Hartree-Fockův model SCF, "all-valence" metody, metoda konfigurační interakce, semiempirické metody molekulových orbitalů, ab-initio výpočty, post-HF metody, molekulové modelování a metoda molekulové mechaniky. Přednáška je doplněna praktickým cvičením posluchačů na PC a pracovních stanicích SGI. Tento kurz je rovněž vhodný pro strukturně orientované posluchače nechemických specializací mající předběžné vzdělání z oblasti principů kvantové mechaniky.
Osnova
  • 1. Charakteristika HMO metody, zanedbání v rámci HMO, přehled pokročilých metod M.O.

    2. SCF orbitaly a rovnice. Hartreeho rovnice. Hartree-Fockovy rovnice, Roothanovy rovnice.

    3. Repulsní integrály, zanedbání diferenciálního překryvu. Poplova metoda MO. Konfigurační interakce, metody LCI a SCFLCI (Pariserr, Parr, Pople).

    4. Metody počítající se všemi valenčními elektrony. EHT metoda. Slaterovy orbitaly. Mullikenova populační analýza.

    5. CNDO metoda. Aproximace jednotlivých integrálů.

    6. Metody INDO, MINDO, MNDO, AM1, PM3 a jejich parametrizace.

    7. Neempirické metody (ab initio).

    8. Perturbační teorie. Poruchový počet v rámci jednoduché teorie.

    9. Využití kvantové chemie ke studiu průběhu reakcí. Indexy reaktivity, lokalizační energie.

    10. Výpočet dipólových momentů metodami kvantové chemie na úrovni různých metod.

    11. Mezimolekulové interakce. Typy interakcí, velikost příspěvků. Korelační energie.

    12. Neempirické a semiempirické metody výpočtu mezimolekulových interakcí.

    13. Metoda hustotního funkcionálu(DFT).

    14. Metody molekulové mechaniky.

Literatura
  • ATKINS, Peter William a R. S. FRIEDMAN. Molecular quantum mechanics [Atkins, 1997]. 3rd ed. Oxford: Oxford University Press, 1997, xvii, 545. ISBN 0-19-855947-X. info
  • POLÁK, Rudolf a Rudolf ZAHRADNÍK. Kvantová chemie : základy teorie a aplikace. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1985, 466 s. URL info
  • ATKINS, P. W. Quanta : a handbook of concepts. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, 1991, 434 s. ISBN 0198555725. info
  • LEACH, Andrew R. Molecular modelling : principles and applications. 1st pub. Essex: Longman, 1996, xvi, 595. ISBN 0582239338. info
  • LEACH, Andrew R. Molecular modelling : principles and applications. 2nd ed. Harlow: Prentice Hall, 2001, xxiii, 744. ISBN 0582382106. info
  • ČÁRSKY, Petr, Jiří PANCÍŘ a Rudolf ZAHRADNÍK. Molekulové orbitaly v chemii. 1. vyd. Praha: Academia, 1974, 140 s. info
  • HOBZA, Pavel a Rudolf ZAHRADNÍK. Slabé mezimolekulové interakce v chemii a biologii. Vyd. 2. Praha: Academia, 1980, 154 s. info
  • HOBZA, Pavel a Rudolf ZAHRADNÍK. Slabé mezimolekulové interakce v chemii a biologii. Vyd. 2. Praha: Academia, 1980, 131 s. info
Metody hodnocení
Výuka je organizována ve čtrnácti dvouhodinových blocích. Jejich obsah odpovídá členění sylabu. Přednáška je doprovázena jednohodinovým praktickým cvičením (C8390), v němž studenti provádějí s použitím výpočetní techniky pod operačním systémem MS DOS, MS Windows 95/98/2000, Unix (SGI), praktické příklady z oblasti modelování molekul, MM a QM. Je využíván software ovládaný v řádkovém režimu tak i graficky orientovaný software, zejména Hyperchem, Winmopac a Spartan. Výsledky výpočtů jsou zpracovávány formou protokolů, jejichž zpracování a odevzdání je součástí kontrolní procedury.

Zkouška je ústní, formou rozpravy. V rozpravě je jedna část věnována kontrole vědomostí v rozsahu sylabu a v druhé části jsou diskutovány výsledky praktických cvičení deklarované v protokolech.

Přednáška navazuje na předmět C4060 Kvantová chemie I. Obsahově odpovídá příslušným okruhům Požadavků ke státní závěrečné zkoušce z Fyzikální chemie v magisterském studijním programu Chemie, studijního oboru Fyzikální chemie.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008.