C9540 Introduction to Computational Quantum Chemistry

Přírodovědecká fakulta
podzim 2022
Rozsah
1/0/3. 4 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
Mgr. Jan Novotný, Ph.D. (přednášející)
Ben Joseph Rubiato Cuyacot, Ph.D., M.Sc. (pomocník), Athanasios Arvanitidis, PhD (zástupce)
prof. RNDr. Radek Marek, Ph.D. (náhr. zkoušející)
Garance
prof. RNDr. Radek Marek, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Jan Novotný, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 9:00–12:50 Kontaktujte učitele
Předpoklady
C2110 UNIX a programování
Previous knowledge of quantum chemistry is advantageous but not necessary
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 20 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/20, pouze zareg.: 1/20, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/20
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
The aim of this course is to introduce undergraduate and graduate students to the world of computational quantum chemistry. Following a short introduction to the elementary concepts of quantum and computational chemistry, students will gain the hands-on experience with several quantum chemical programs for single-point calculation, structure optimization, analysis of electronic structure, and simulation of experimental spectra. They will learn how to interpret the computed numbers and compare them with the experimental data. This course is recommended to everyone employing theoretical calculations in their project(s).
Výstupy z učení
Upon completion of this course the students will be able to explain elementary concepts of quantum chemistry and computational chemistry. They will be able to use quantum chemical software packages for single point calculations, structure optimizations, and simulations of experimental spectra. They will be able to interpret the computed data and compare them with experimental values.
Osnova
  • 1. Schrodinger equation, Wavefunction, Born-Oppenheimer approximation, Hamiltonian, Basis functions
  • 2. Potential energy surface
  • 3. Model chemistries (Semiempirical, DFT, ab initio)
  • 4. Molecular builders, Single point calculations
  • 5. Geometry optimization
  • 6. Frequency analysis, IR spectra
  • 7. Population analysis, Potential energy scan, Reaction coordinates
  • 8. Solvent effects: PCM and COSMO, SMD
  • 9. Calculation of response properties: NMR
  • 10. Calculation of UV/VIS
  • 11. Relativistic effects: geometry and properties
  • 12. Transition-state calculations.
Literatura
  • JENSEN, Frank. Introduction to computational chemistry. 2nd ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2007, xx, 599. ISBN 9780470011874. info
  • KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2002, xiii, 294. ISBN 3-527-30372-3. info
Výukové metody
First three theoretical lectures will introduce the students to computational and quantum chemistry. The following lectures will be demonstrations of practical use of computational chemistry tools for solving current issues in science.
Metody hodnocení
The student receives one small molecule approximately 1 month before the end of the semester. He/she will then use quantum chemical methods to reproduce experimental spectra of this molecule. Report (approximately 2-4 A4 pages) will be written evaluating the performance of selected methods with respect to experiment. Finally the student will come for discussion about the project. A few theoretical questions will be asked during the evaluation.
Vyučovací jazyk
Angličtina
Další komentáře
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2021, podzim 2023.