C6720 Kvantová organická chemie

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
Předpoklady
Pro úspěšné absolvování předmětu jsou předpokládány znalosti v rozsahu základní přednášky C4060 Kvantová chemie II.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 11 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Tato přednáška je pokročilým kurzem kvantové chemie pro studenty organické chemie. Navazuje a rozšiřuje informace podané v základní přednášce (C4060), zejména teorii molekulových orbitalů a její aplikace v organické chemii. Klíčové kapitoly přednášky jsou: teorie molekulových orbitalů polyatomických molekul, HMO, Hartree-Fockovo přiblížení, metoda konfigurační interakce, pokročilé metody MO na semiempirické úrovni, ab initio výpočty, molekulové modelování a molekulová mechanika. Kurz je doplněn praktickými cvičeními na PC.
Osnova
  • 1. Empirické metody mol. orbitalů, HMO metoda, molekuly s heteroatomy, využití výsledků HMO metody, rozvojové koeficienty, molekulové diagraamy a indexy reaktivity.

    2. Perturbační počet, perturbace v rámci HMO metody, lokalizační energie.

    3. Rozšířená Hueckelova metoda - EHT, Mullikenova populační analýza.

    4. Víceelektronová vlnová funkce - Slaterovy determinanty. Přehled pokročilých metod molekulových orbitalů.

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

    6. Repulsní integrály, zanedbání diferenciálního překryvu. Poplova metoda MO.

    7. Konfigurační interakce, metody LCI a SCFLCI (Pariserr, Parr, Pople).

    8. CNDO metoda. Aproximace jednotlivých integrálů.

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

    10. Využití kv. chem. výpočtů ke studiu vlastností molekul a mezimolekulárních interakcí.

    11. Neempirické metody (ab initio). Korelační energie.

    12. Metoda hustotního funkcionálu.

    13. Počítačem podporované modelování molekul. Molekulová mechanika.

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
  • 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
Metody hodnocení
Výuka je organizována ve čtrnácti douhodinových blocích. Jejich obsah odpovídá členění sylabu. Dvouhodinové bloky jsou volně rozděleny na přednáškovou a praktickou část. V praktické části studenti provádějí s použitím výpočetní techniky pod operačními systémy MS DOS, MS Windows 98/2000 a UNIX(SGI) praktické příklady z oblasti modelování molekul, MM a QM. Je využíván software především graficky orientovaný, zejména Hyperchem, Winmopac a Spartan. Výsledky výpočtů jsou zpracovávány formou protokolů, jejichž zpracování a odevzdání je součástí kontrolní procedury.

Kolokvium je provedeno formou rozpravy. První část rozpravy je věnována kontrole požadovaných vědomostí v rozsahu sylabu a druhé části jsou diskutovány výsledky praktických cvičení deklarované v protokolech.

Přednáška navazuje na předmět C4060 Kvantová chemie I a je její nadstavbou. Její absolvování poskytuje především praktické vědomosti o možnostech využití aparátu teoretické strukturní chemie. Není však nutné pro zvládnutí požadavků ke státním závěrečným zkouškám z fyzikální chemie v této oblasti .
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.