Předmět Aplikace kvantově chemických metod (KOANCH / C911)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KOANCH / C911 - Aplikace kvantově chemických metod, Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice (UPa).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Základy práce s programem SPARTAN. Seznámení s GUI ("graphical user interface") programu Spartan. Stavba molekul, příprava zadání výpočetní úlohy, spuštění kvantově chemické úlohy. Přehled modulů programu Spartan.Báze atomových orbitalů. Typy bází atomových orbitalů, přednosti a nevýhody. Závislost vypočtených vlastností na typu a velikosti báze. Klasifikace kvantově chemických metod v závislosti na nárocích na bázi atomových orbitalů.Molekulové orbitaly, elektronicky vzbuzené stavy. Popis molekul v elektronicky vzbuzených stavech, Koopmansův teorém, multireferenční metody, metoda CIS a metoda TD-DFT ("time-dependent density funtional theory).Hyperplocha potenciální energie. Základní koncept, stacionární body, metody lokalizace stacionárních bodů. Optimalizace geometrie.Lokalizace tranzitních stavů. Využití symetrie, omezení počtu stupňů volnosti molekuly, reakční koordináta.Molekulové vibrace. Harmonická a anharmonická aproximace, normální vibrační mody, zobrazení a klasifikace, výpočet vibračního spektra kyseliny octové.Nábojová distribuce v molekulách. Metody používané pro výpočet nábojové distribuce na atomech, Mullikenova metoda populační analýzy, NBO ("Natural Bond Orbitals") analýza, EPC ("Electrostatic Potential Derived Charges"). Závislost nábojové distribuce na velikosti použité báze a na metodě.Modelování průběhu SN2 reakce. Optimalizace geometrií reaktantů a produktů a lokalizace tranzitního stavu pro reakci Br- + CH3Cl ' CH3Br + Cl-. Sledování reakční koordináty, změna vlastností molekuly v průběhu chemické reakce. Přenos náboje.Teoretické studium nukleofilní adice na ? a ? nenasycené karbonylové sloučeniny. Srovnání semiempirických, ab initio, a DFT metod pro studium reaktivity a nábojových distribucí.Termochemie a statistická termodynamika. Výpočet reakčních energií, energie nulového bodu, reakčních enthalpií a volných energií.Modelování solvatace molekul a iontů. Základní charakteristika solvatačních modelů, metody výpočtu solvatačních energií, solvatace glycinu.Výpočet kyselosti a bazicity molekul. Praktické výpočty kyselosti a bazicity malých organických molekul v plynné a vodné fázi.Korelační energie. Srovnání metod pro výpočet korelační energie, důležitost zahrnutí korelační energie pro popis chemických a fyzikálních vlastností molekul, příklady.Modelování elektrocyklické reakce. Studium reakce butadien-cyklobuten, nalezení stacionárních bodů pro konrotační a disrotační průběh reakce, výpočet aktivačních barier, závislost na použité metodě a velikosti báze. Studium reakce butadien-cyklobuten v elektronicky vzbuzeném stavu. Ověření platnosti Woodwardových-Hoffmannových pravidel.

Získané způsobilosti

Posluchač po absolvování předmětu je schopen samostatně provádět starndardní výpočty vlastností molekul pomocí komerčních programů pro ab initio výpočty.

Literatura

R. Polák a R. Zahradník. Kvantová chemie. SNTL, Praha, 1985. W. Koch a M. Holthausen. A Chemists Guide to DFT. Willey, 2000. P. Čársky a M. Urban. Ab initio výpočty v chemii. SNTL, Praha, 1985. I. Levin. Quantum Chemistry. Prentice Hall, New Jersey, 1991. J. Fišer. Úvod do molekulové symetrie. Praha, 1980.

Požadavky

Přednáška navazuje na kurz "Úvod do kvantové chemie". Během semestru jsou znalosti prověřeny jedním testem, jehož výsledek je započítán do celkové klasifikace. Studenti pracují na výpočetním projektu. Zkouška je ústní. Základní formou zkoušky je rozprava nad projektem.

Garant

doc. Ing. Miloš Titz, CSc.

Vyučující

doc. Ing. Miloš Titz, CSc.