|
Tipus A
|
Codi |
Competències Específiques | | | A12 |
Demostrar habilitats per als càlculs numèrics i la interpretació de les dades experimentals, amb especial èmfasi en la precisió i l'exactitud. |
|
Tipus B
|
Codi |
Competències Transversals |
|
Tipus C
|
Codi |
Competències Nuclears |
|
Tipus A
|
Codi |
Resultats d'aprenentatge |
| | A12 |
Conèixer les teories, models i tecnologies digitals més àmpliament utilitzades en la química computacional
|
|
Tipus B
|
Codi |
Resultats d'aprenentatge |
|
Tipus C
|
Codi |
Resultats d'aprenentatge |
| Tema |
Subtema |
| Visió general: des de l'Angstrom al micròmetre |
1) Mètodes diferents per a problemes diferents: Importància de triar el mètode correcte per obtenir informació rellevant de un problema químic.
2) Comptant els àtoms: Les mides típiques en bioquímica, química (in)orgànica i química atmosfèrica. |
| Sistemes grans: mètodes de camps de força |
1) Expressió de l'energía: vibració, rotació, torsió, interaccions no-enllaçants i termes creuats.
2) Esquemes de parametrització: Elements amb hibridacions diferents, centres radicalaris, parells lliures, grups funcionals diferents, coarse-graining (agrupar diversos àtoms en un).
3) Camps de força: AMBER, CHARMM, GROMOS, UFF, etc.
4) Avantatges i desavantatges: Validació, metalls de transició, grandària del sistema, simulacions de dinàmica molecular. |
| Sistemes mitjans: mètodes de camp mitjà |
1) Aproximació adiabàtica i de Born-Oppenheimer.
2) Hartree-Fock: principi variacional, determinant de Slater, orbitals moleculars, aproximació de conjunts de base, matriu de Fock, algorisme de camp auto-consistent.
3) mètodes semi-empírics: reducció del cost computacional usant bases mínimes i aproximació d'integrals, ajust a dades experimentals, parametritzacions diferents (AM1, PM3, MNDO, (extended-)Hückel), limits dels mètodes semi-empírics. |
| Sistemes petits: Correlació electrònica |
1) Determinants de Slater excitats: simples, dobles, triples,..., Convergència a la funció d'ona exacta a un nivell d'excitació infinit i un conjunt de base infinit.
2) Interacció de configuracions: matriu CI, regles de Slater-Condon, CI complet per a H2, mida de la matriu CI, CI truncats.
3) Teoria de pertorbacions: Rayleigh-Schrödinger, elecció de l'Hamiltonià a ordre cero, contingut físic de l'operador de pertorbació en MP2, estats intrusos. |
| Conjunts de base |
1) Orbitals de tipus Gaussians i Slater: Avantatges i desavantatges.
2) Classificació de conjunts de bases: base minima, doble zeta, funcions de polarització i de tipus difús.
3) Exemples de conjunts de bases ampliament usats: Pople (STO-3G, 3-21G, 6-31G, extensions '*' i '+'), Ahlrichs, correlation consistent.
4) Potencials per representar els electrons interns.
|
| Més enllà dels sistemes mitjans: teoria del funcional de la densitat |
1) Teorema de Hohenberg i Kohn, correspondència entre energia i densitat electrònica, significat de "funcional".
2) DFT sense orbitals: Divisió del funcional de la energía en T[rho], E_ne[rho] i E_ee[rho], Expressions de Thomas i Fermi.
3) Teoria de Kohn i Sham: reintroducció dels orbitals, expressió exacta de T_S[rho] amb orbitals per un sistema d'electrons sense interaccions, contingut físic del funcional d' intercanvi i correlació.
4) Funcionals d'intercanvi i correlació: requisits per un funcional exacte, X_alpha, LDA, mètodes amb correccions del gradient, meta-GGA.
5) Funcionals híbrids: Fórmula de la connexió adiabàtica, Half-and-half, B3LYP i altres híbrids sovint usats. |
| Projecte: La Química Computacional a la pràctica |
1) El moment dipolar de CO: Fins on hem d'anar per reproduir correctament el moment dipolar? Influència de la correlació electrònica i mida del conjunt de base.
2) Optimització de geomètria d'un complex de metall de transició: A la recerca d'un mètode que dongui resultats precisos a un cost computacional raonable. |
| Metodologies :: Proves |
| |
Competències |
(*) Hores a classe
|
Hores fora de classe
|
(**) Hores totals |
| Activitats Introductòries |
|
2 |
0 |
2 |
| Sessió Magistral |
|
32 |
0 |
32 |
| Supòsits pràctics/ estudi de casos a l'aula ordinària |
|
1 |
34 |
35 |
| Atenció personalitzada |
|
1 |
1 |
2 |
| |
| Proves pràctiques |
|
2 |
0 |
2 |
| Proves de desenvolupament |
|
2 |
0 |
2 |
| |
(*) En el cas de docència no presencial, són les hores de treball amb suport vitual del professor.
(**) Les dades que apareixen a la taula de planificació són de caràcter orientatiu, considerant l’heterogeneïtat de l’alumnat |
Metodologies
| |
Descripció |
| Activitats Introductòries |
Esquema del curs: Equilibri entre sessions teòriques i pràctiques. En primer lloc, es discuteixen els conceptes dels diferents enfocaments computacionals i després es posa aquest coneixement en pràctica mitjançant la resolució computacional d'un problema químic. |
| Sessió Magistral |
Sessions magistrals en les que s'explica la informació bàsica de la química computacional. Hem escollit una perspectiva àmplia per tal de cobrir la major part de la química computacional en un enfocament no molt detallat. Això permet als estudiants captar l'essencial dels mètodes per discernir l'aplicabilitat de les tècniques als diferents camps de la química |
| Supòsits pràctics/ estudi de casos a l'aula ordinària |
S'han preparat dues pràctiques per il·lustrar les possibilitats d'alguns programaris de la Química Quàntica. Els estudiants han de resoldre un problema químic mitjançant la realització de càlculs i comparar els resultats amb valors de referència que han estat reportats en la literatura. |
| Atenció personalitzada |
Durant les sessions pràctiques, els alumnes poden plantejar tots els dubtes que tenen sobre els continguts del programa, tant relacionats amb les sessions pràctiques com amb les classes teòriques. |
|
Descripció |
|
Durant les sessions pràctiques, els estudiants treballaran en grups de dues persones.Els dubtes sobre l'estratègia a seguir per resoldre el problema seran discutits pel professor de forma individualitzada tant com sigui possible. |
|
Metodologies |
Competències
|
Descripció |
Pes |
|
|
|
|
| Proves de desenvolupament |
|
Es farà un examen escrit per avaluar la comprensió dels estudiants de les estratègies de càlcul abordades durant les sessions magistrals |
50% |
| Proves pràctiques |
|
Els estudiants han de fer un informe sobre les sessions pràctiques de càlcul. Han de contextualitzar el problema i exposar les raons per escollir la metodologia per a resoldre'l. L'informe ha de comptar amb una breu descripció de la metodologia, resultats i conclusions. |
50% |
| Altres |
|
|
|
| |
|
Altres comentaris i segona convocatòria |
|
A la segona convocatòria es farà el mateix tipus d'avaluació que a la primera convocatòria. Durant les proves d'avaluació, els telèfons mòbils, tablets i altres aparells que no siguin expressament autoritzats per la prova, han d'estar apagats i fora de la vista. La realització demostrativament fraudulenta d'alguna activitat avaluativa d'alguna assignatura tant en suport material com virtual i electrònic comporta a l'estudiant la nota de suspens d'aquesta activitat avaluativa. Amb independència d'això, davant la gravetat dels fets, el centre pot proposar la iniciació d'un expedient disciplinari, que serà incoat mitjançant resolució del rector o rectora. |
| Bàsica |
Frank Jensen, Introduction to computational chemistry , 3rd, 2006
Cristopher Cramer, Essentials of computational chemistry : theories and models , , 2004
Joan Bertran (et al.), Química cuántica : fundamentos y aplicaciones computacionales , 2nd, 2002
Juan Andrés, Joan Bertran (eds)Juan Andrés, Joan Be, Theoretical and computational chemistry : foundations, methods and techniques, , 2007
Ira Levine, Química cuántica , , 2001
|
|
| Complementària |
|
|
| Assignatures que es recomana cursar simultàniament |
| MODELITZACIÓ MOLECULAR/13204205 |
|
(*)La Guia docent és el document on es visualitza la proposta acadèmica de la URV. Aquest document és públic i no es pot modificar, llevat de casos excepcionals revisats per l'òrgan competent/ o degudament revisats d'acord amb la normativa vigent |
|