Informace o předmětu

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností. Dále budou schopni interpretovat předložené výstupy z kvantově-chemických programů metodou EHT a HF-SCF.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Výuka probíhá každý týden.

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 19. 2. až Ne 26. 5. St 12:00–14:50 C12/311

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností. Dále budou schopni interpretovat předložené výstupy z kvantově-chemických programů metodou EHT a HF-SCF.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 14:00–16:50 A08/309

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností. Dále budou schopni interpretovat předložené výstupy z kvantově-chemických programů metodou EHT a HF-SCF.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností. Dále budou schopni interpretovat předložené výstupy z kvantově-chemických programů metodou EHT a HF-SCF.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály
Výuka probíhá každý týden.

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 1. 3. až Pá 14. 5. St 9:00–11:50 B11/206

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností. Dále budou schopni interpretovat předložené výstupy z kvantově-chemických programů metodou EHT a HF-SCF.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 12:00–14:50 C12/311

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností. Dále budou schopni interpretovat předložené výstupy z kvantově-chemických programů metodou EHT a HF-SCF.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 18. 2. až Pá 17. 5. St 10:00–11:50 C12/311

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, a budou schopni interpretovat výsledky svých výpočtů.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 14:00–16:50 C12/311

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, a budou schopni interpretovat výsledky svých výpočtů.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 20. 2. až Po 22. 5. Út 10:00–12:50 C12/311

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
Úspěšné absolvování kurzu C9920.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Cílem kurzu C9930 je objasnit základní principy fungování kvantově-chemických metod na úrovni využívající M a F základ dostupný studentům CH a BCH. Druhým cílem je postupné budování abstrakce nutné k porozumění elektronové struktuře molekul.

Výstupy z učení

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, a budou schopni interpretovat výsledky svých výpočtů.

Osnova

• 1) Rozšířená Hueckelova metoda. 2] Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, procvičování výpočtů na tabuli, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test a následná ústní rozprava o něm.

Informace učitele

Vítáni jsou všichni zájemci o QCH pohled na svět z řad chemických (včetně motivovaných studentů učitelství), biochemických, matematických a fyzikálních oborů.

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 10:00–12:50 C12/311

Předpoklady

C9920 Úvod do kvantové chemie
absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, a budou schopni interpretovat výsledky svých výpočtů.

Osnova

• 1) Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Písemná zkouška

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 12:00–14:50 C12/311

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)
• Strukturní chemie (program PřF, N-CH)

Cíle předmětu

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, a budou schopni interpretovat výsledky svých výpočtů.

Osnova

• 1) Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Písemná zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 12:00–13:50 C12/311

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Na konci tohoto kurzu budou mít studenti osvojeny základy metod QCH, budou rozumět postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, a budou schopni interpretovat výsledky svých výpočtů.

Osnova

• 1) Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Písemná zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 10:00–11:50 C12/311

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• 1) Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Písemná zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 11:00–12:50 C04/211

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• 1) Hartreeho metoda self-konzistentního pole pro atomy. Aproximace neinteragujících elektronů, aproximace STO s fixním stíněním, aproximace STO s optimalizovaným stíněním, aproximace obecného součinu. Operátor potenciální energie, Coulombův operátor, Hartreeho rovnice, metoda selfkonzistentního pole. Energie atomu v Hartreeho aproximaci, Coulombův integrál. 2) Metoda Hartree-Fockova (HF). Fundamentální problem Hartreeho součinu. Antisymetrie vlnové funkce. Slaterův determinant. Fockův operator, Coulombův a výměnný operator, Hartree-Fockovy rovnice. Energie atomu v Hartree-Fockově aproximaci, Coulombův a výměnný integrál. HF výpočet molekuly H2O v minimální bázi. Symetrické bázové funkce, tvary MO, výsledná VF. 3) Báze v ab inito výpočtech. Princip hledání MO jako lineárních kombinací bázových funkcí. Slaterovské a gaussovské orbital. Terminologie STO a GTO bází. 4) Příklad vstupu a výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Struktura vstupu a výstupu, klíčová slova, způsoby zadání geometrie, analýza výstupu. 5) Variační metoda. Důkaz variačního teorému. Princip variační metody. Variační výpočet polarizovatelnosti atomu H. 6) Poruchová metoda. Princip. Taylorův rozvoj. Základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie: oprava prvního řádu pro energii a pro vlnovou funkci. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO). 7) Nadstavby HF metody: CI. Pojem elektronové korelace. Obecný vztah pro vlnové funkce. Excitované determinanty. Konfigurační interakce (CI). CI-sekulární rovnice. Konfigurační stavové funkce, Slater-Condonova pravidla, Brillouinův teorém. Velikost CI matice. Zkrácené CI metody. 8) Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci. Struktura úplné CI matice pro molekulu H2, důsledky symetrie, tvar CI vlnové funkce, nedostatky RHF popisu, RHF disociační problem, UHF popis, spinová kontaminace. Variačnost a velikostní konzistence CI. Současný status metody CI. 9) Metody MP a CC. Moeller-Plessetova poruchová teorie. Energie do prvního a druhého řádu. Typická konvergence metod MP. Variačnost a velikostní konzistence. Metody spřažených párů a klastrů: princip, výhody metod CC, výpočetní náročnost. 10) Metoda funkcionálu hustoty (DFT) I: Princip Vlnová funkce jako základní objekt tradičních ab initio metod. Elektronová hustota jako základní objekt v DFT, 1. Hohenberg-Kohnův teorém, důkaz sporem. Hledání elektronové hustoty základního stavu, 2. Hohenberg-Kohnův teorém. 11) Metoda funcionálu hustoty II: Chování modelu a praktické aspekty. Kohn-Shamův (KS) přístup v principu a v praxi. KS potenciál, aproximace lokální hustoty (LDA). Aproximace GGA a hybridní funkcionály. Srovnání výsledků pro jednotlivé funkcionály a různé vlastnosti. 12) Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO).

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Písemná zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 10:00–11:50 B11/205

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• (1) Postuláty kvantové mechaniky. (2) Poruchové přístupy v kvantové chemii. (3) Metoda spřažených klastrů (CC). (4) Symetrie molekul a její využití v QCH výpočtech. (5) Molekulové vlastnosti: teorie. (6) Molekulové vlastnosti: ilustrace konceptů. (7) Techniky optimalizace geometrie. (8) Simulace a modely solventu. (9) Vlnová funkce: populační analýza - klasické přístupy, model AIM. (10) Přirozené orbitaly (NBO) a na nich založená populační analýza. (11) Chemické koncepty v NBO schematu, analýza MO příspěvků k daným vlastnostem, interpretace MO energií a tvarů. (12) Ilustrace na konkrétních výzkumných projektech, shrnutí.

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Čt 8:00–9:50 C04/211

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• 1)Úvodní motivace. Co je cílem aplikací kvantové mechaniky v chemii? Jak vybrat strukturní model, které metody použít a jak analyzovat výsledky? Ilustrace na dvou výzkumných projektech: AuI3 – potlačení Jahn-Tellerovy distorze interakcí s mřížkou supravodiče a Dimethylfosfát jako model páteře DNA – závislost chemického posuvu na torzních úhlech. 2)Postuláty a teorémy kvantové mechaniky: vlnová funkce jako úplný popis systému. Alternativa v rámci teorie DFT: elektronová hustota jako úplný popis systému. 3)Metoda Hartree-Fockova: připomenutí principu a důraz na praktické aspekty. Příklad vstupu a analýza výstupu HF výpočtu programem Gaussian. Varianty RHF, UHF a ROHF. 4)Metoda konfigurační interakce (CI). Ilustrace jak CI započítává elektronovou korelaci pro molekulu H2 a RHF disociační problém. 5)Poruchová teorie (PT) v kvantové chemii – princip, základní vztahy pro případ bez degenerace hladin energie. PT výpočet energie základního stavu pro dvouelektronové systémy H-, He, Li+. Aplikace PT v kvalitativní teorii MO (PMO) a v ab initio výpočtech (MP2, MP3). 6)Některé další korelované metody: metoda “coupled cluster” (CC) a princip multireferenčních metod (MR-CI, MCSCF). 7)Metoda DFT : důraz na praktické aspekty a dosažitelnou přesnost s využitím současných funkcionálů hustoty. Výhody a nevýhody oproti tradičním ab initio metodám. 8)Vlnová funkce a elektronová hustota: analýza. Interpretace MO energií a tvarů. Mullikenova populační analýza, koncept “Natural Bond Orbitals” (NBO), model Atoms in Molecules (AIM), elektronová lokalizační funkce (ELF) a nové varianty této metody. 9)Jak získat modely pro výpočty: Techniky optimalizace geometrie. Pojem rovnovážné geometrie, pojem povrchu potenciální energie (PES) a způsoby prohledávání PES. 10)Vlnová funkce a elektronová hustota: výpočet molekulových vlastností. Co jsou molekulové vlastnosti a jak je obecně získávat poruchově nebo pomocí derivací energie. Konkrétně pro vibrační frekvence a magnetické vlastnosti molekul. Analýza výsledků. 11) Modelování komplexních systémů: simulace pohybu, modely solventu, vliv na struktury a molekulové vlastnosti.. 12) Závěrečné poznámky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• JENSEN, Frank. Introduction to Computational Chemistry. New York: J. Wiley & Sons Ltd., 1999. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška

Další komentáře

Studijní materiály

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 9:00–10:50 C04/43

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• (1) Postuláty kvantové mechaniky. (2) Poruchové přístupy v kvantové chemii. (3) Metoda spřažených klastrů (CC). (4) Symetrie molekul a její využití v QCH výpočtech. (5) Molekulové vlastnosti: teorie. (6) Molekulové vlastnosti: ilustrace konceptů. (7) Techniky optimalizace geometrie. (8) Simulace a modely solventu. (9) Vlnová funkce: populační analýza - klasické přístupy, model AIM. (10) Přirozené orbitaly (NBO) a na nich založená populační analýza. (11) Chemické koncepty v NBO schematu, analýza MO příspěvků k daným vlastnostem, interpretace MO energií a tvarů. (12) Ilustrace na konkrétních výzkumných projektech, shrnutí.

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška

C9930 Metody kvantové chemie

Údaje z období jaro 2012 - akreditace se nezveřejňují

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• (1) Postuláty kvantové mechaniky. (2) Poruchové přístupy v kvantové chemii. (3) Metoda spřažených klastrů (CC). (4) Symetrie molekul a její využití v QCH výpočtech. (5) Molekulové vlastnosti: teorie. (6) Molekulové vlastnosti: ilustrace konceptů. (7) Techniky optimalizace geometrie. (8) Simulace a modely solventu. (9) Vlnová funkce: populační analýza - klasické přístupy, model AIM. (10) Přirozené orbitaly (NBO) a na nich založená populační analýza. (11) Chemické koncepty v NBO schematu, analýza MO příspěvků k daným vlastnostem, interpretace MO energií a tvarů. (12) Ilustrace na konkrétních výzkumných projektech, shrnutí.

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška

C9930 Metody kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

absolvování kurzu C9920

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Tento předmět v návaznosti na kurz C9920 doplňuje a prohlubuje základy metod kvantové chemie a dále se zaměřuje na strategie analýzy výsledků kvantově-chemických výpočtů. Důraz je kladen především na různé přístupy k analýze rozložení elektronové hustoty v rámci jednoelektronových přístupů (kanonické MO, NBO). Nově se kurz věnuje i technikám optimalizace geometrie stejně jako strategiím zahrnutí dynamiky a solvatace. Cíle: osvojení základů metod QCH, pochopení postupu při výpočtu konkrétních molekulových vlastností, interpretace výsledků.

Osnova

• (1) Postuláty kvantové mechaniky. (2) Poruchové přístupy v kvantové chemii. (3) Metoda spřažených klastrů (CC). (4) Symetrie molekul a její využití v QCH výpočtech. (5) Molekulové vlastnosti: teorie. (6) Molekulové vlastnosti: ilustrace konceptů. (7) Techniky optimalizace geometrie. (8) Simulace a modely solventu. (9) Vlnová funkce: populační analýza - klasické přístupy, model AIM. (10) Přirozené orbitaly (NBO) a na nich založená populační analýza. (11) Chemické koncepty v NBO schematu, analýza MO příspěvků k daným vlastnostem, interpretace MO energií a tvarů. (12) Ilustrace na konkrétních výzkumných projektech, shrnutí.

Literatura

• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 6th ed. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall, 2009, x, 751. ISBN 9780132358507. info
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky vč. diskuse, konzultace.

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška

• Statistika zápisu (nejnovější)