| Competències |
| Type A | Code | Competences Specific |
| CE12 | Demostrar habilitats per als càlculs numèrics i la interpretació de les dades experimentals, amb especial èmfasi en la precisió i l'exactitud. | |
| Type B | Code | Competences Transversal |
| Type C | Code | Competences Nuclear |
| Resultats d'aprenentage |
| Type A | Code | Learning outcomes |
| CE12 |
Conèixer les teories, models i tecnologies digitals més àmpliament utilitzades en la química computacional | |
| Type B | Code | Learning outcomes |
| Type C | Code | Learning outcomes |
| Continguts |
| Topic | Sub-topic |
| Visió general: des de l'Angstrom al micròmetre |
Introducció a la Química Computacional. La importància d'elegir el mètode correcte per obtenir informació relevant en un problema químic. |
| 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: hibridació, centres radicalaris, parells lliures, grups funcionals. 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: aproximació d'integrals, ajust a dades experimentals, parametritzacions, limit 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. |
| 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: eExpressions de Thomas-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. |
| Conjunts de base |
1) Orbitals de tipus Gaussians i Slater. Ones planes. 2) Classificació de conjunts de bases: base minima, doble zeta, funcions de polarització i de tipus difús. 3) Conjunts de base de tipus Pople (STO-3G, 3-21G, 6-31G, extensions '*' i '+'). 4) "Effective core potentials": potencials per representar electrons interns. |
| Altres aspectes de la Química Computacional |
1) Aplicació de la simetria. 2) Mètodes per simular els efectes del dissolvent i altres entorns. 3) Mètodes híbrids QM/MM. |
| Treball pràctic de Química Computacional |
Treball pràctic amb ordinador. Ús de programari de càlcul i visualització de resultats. Es fan càlculs per diverses molècules i les seves propietats amb mètodes estudiats durant el curs. |
| Planificació |
| Methodologies :: Tests | ||||||||||
| Competences | (*) Class hours |
Hours outside the classroom |
(**) Total hours | |||||||
| Activitats Introductòries |
|
1 | 0 | 1 | ||||||
| Pràctiques a través de TIC en aules informàtiques |
|
8 | 8 | 16 | ||||||
| Sessió Magistral |
|
15 | 30 | 45 | ||||||
| Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària |
|
2 | 4 | 6 | ||||||
| Atenció personalitzada |
|
1 | 1 | 2 | ||||||
| Proves mixtes |
|
2 | 0 | 2 | ||||||
| (*) On e-learning, hours of virtual attendance of the teacher. (**) The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students. | ||||||||||
| Metodologies |
| Description | |
| 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. Es comunica el mètode d'avaluació, i els seus pesos. |
| Pràctiques a través de TIC en aules informàtiques | Resolució d'un problema químic mitjançant l'ús d'un programa de càlcul i altres eines TIC. Els alumnes reben un guió de la pràctica per part del professor. - Optimització d'estructures i obtenció d'energies altres propietats moleculars. - Ús de les dades obtingudes per a respondre les preguntes plantejades al guió de la pràctica. - Realització d'un informe escrit complet per cada grup (parella) i lliurament al professor abans de la data establerta a principi de curs. |
| Sessió Magistral | Plantejament i discussió dels fets principals de la Química Computacional, amb suport visual i referència constant a les fonts d'informació disponibles. Discussió d'exemples pràctics. L'alumne requerirà de treball previ (guiat pel professor) fora de l'aula per a aprofitar correctament el treball a l'aula, que serà molt participatiu (discussió, pregunta-resposta, etc.). |
| Resolució de problemes, exercicis a l'aula ordinària | Es realitzaran exercicis proposats pel professor per a posar en pràctica els coneixements adquirits. Es faran sessions de discussió i aclariment de conceptes treballats prèviament per l'alumne fora de l'aula. |
| 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. |
| Atenció personalitzada |
| Description |
|
Temps que cada professor té reservat per atendre i resoldre dubtes als alumnes. A causa de la situació sanitària, l'atenció a l'estudiant es podrà realitzar mitjançant reunions en línia, en horaris concertats prèviament per correu electrònic, o mitjançant altres eines virtuals. |
| Avaluació |
| Methodologies | Competences | Description | Weight | ||||
| Pràctiques a través de TIC en aules informàtiques |
|
Lliurament d'un informe complet de la pràctica realitzada a l'aula d'informàtica (un per grup). Es tindrà en compte el treball de cada alumne individualment a l'aula d'ordinadors i la seva implicació en el treball pràctic. | 50% | ||||
| Proves mixtes |
|
Examen escrit de comprensió de les estratègies de càlcul estudiades. Es requereix una nota mínima d'aquesta prova per a superar l'assignatura. |
50% | ||||
| Others |
| Other comments and second exam session | |||
|
La llengua d'impartició és l'anglès. Totes les activitats a l'aula es faran en aquesta llengua. Pels alumnes del Grau de Química (docència en anglès), les activitats avaluatives (prova escrita, treball pràctic) s'han de realitzar obligatòriament en anglès. La nota mínima requerida (per superar l'assignatura) a l'examen escrit ha de ser 5/10 en qualsevol de les dues convocatòries. La nota obtinguda es ponderarà amb la del treball pràctic (treball a l'aula d'ordinadors + memòria escrita) tal com està indicat a l'apartat Avaluació. A la segona convocatòria es farà el mateix tipus d'avaluació que a la primera convocatòria (nota examen escrit + nota relacionada amb el treball pràctic). 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 de l'alumne. 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. |
|||
| Fonts d'informació |
| Bàsica |
Frank Jensen, Introduction to computational chemistry, 3rd, 2006
Cristopher Cramer, Essentials of computational chemistry : theories and models, , 2004 |
||||||||
| Complementària |
Juan Andrés, Joan Bertran (eds), Theoretical and computational chemistry : foundations, methods and techniques, , 2007
A: Szabo, N. Ostlund, Modern Quantum Chemistry. Introduction to advance electronic structure theory, , 1982
Ira N. Levine, Quantum Chemistry, , 2001
W. Koch, M. C. Holthausen, A chemist's guido to density functional theory, 2nd, 2001 |
||||||||
| Recomanacions |
| Subjects that are recommended to be taken simultaneously | ||
|
||
| Subjects that it is recommended to have taken before | ||||
|
||||
| Other comments | |
| El Treball de Fi de Grau, en cas de ser realitzat en el Grup de Química Quàntica, comportarà l'aplicació de coneixements treballats en aquesta assignatura optativa. Per tant, és altament recomanable cursar-la en aquest cas. |
(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.