DADES IDENTIFICATIVES 2010_11
Assignatura (*) FÍSICA I QUÍMICA QUÀNTIQUES Codi 20635257
Ensenyament
Nanociència i Nanotecnologia (2010)
 Cicle 2n
Descriptors Crèd. Tipus Curs Període
5 Optativa Únic anual
Llengua d'impartició
Català
Departament Química Física i Inorgànica
Coordinador/a
Adreça electrònica
Professors/es
Web
Descripció general i informació rellevant Adquisició dels coneixements bàsics de la Termodinàmica Estadística, de la dinàmica molecular i del tractament mecanoquàntic de sistemes en fase condensada i estats excitats.

Competències
Tipus A Codi Competències Específiques
  Recerca
  AR13 Conèixer les bases conceptuals de la mecànica estadística.
  AR14 Entendre la física i la química dels estats excitats.
  AR15 Utilitzar adequadament les eines matemàtiques del camp de la química teòrica.
  AR16 Conèixer les bases de l'estudi de l'estat sòlid.
Tipus B Codi Competències Transversals
  Recerca
  BR3 Capacitat de gestió de la informació.
  BR4 Capacitat d’organització i planificació.
Tipus C Codi Competències Nuclears
  Comú
  CC6 Tenir adquirides les competències bàsiques en TIC.

Objectius d'aprenentatge
Objectius Competències
Conèixer les bases conceptuals de la mecànica estadística. AR13
 BR3
BR4
 CC6
Entendre la física i la química dels estats excitats. AR14
 BR3
Utilitzar adequadament les eines matemàtiques del camp de la química teòrica. AR15
 BR3
Conèixer les bases de l'estudi de l'estat sòlid. AR16

Continguts
Tema Subtema
Primera part: Conceptes preliminars Tema 1. (3 hores)
Introducció. Revisió de conceptes de mecànica quàntica. Oscil•lador harmònic. Moment angular. Rotor rígid de dues partícules. Àtom d’hidrogen. Spin. Mètodes variacional i pertorbacional.

Tema 2. (3 hores)
Aproximació de Born-Oppenheimer. Superfìcies d’energia potencial. Confòrmers i isòmers. Reaccions químiques. Mecànica molecular.

Tema 3. (3 hores + 1 de problemes)
Simetria molecular. Elements i operadors de simetria. Grups de simetria puntual. Representacions.
Segona part: Estructura electrònica Tema 4. (9 hores + 6 de pràctiques)
Determinants de Slater. Mètode de Hartree-Fock. Configuracions electròniques. Equació de Roothaan. Bases. Sistemes de capes obertes. Termes espectrals. Efectes relativistes. Mètodes UHF i ROHF. Mètodes de pseudopotencials. Mètodes semiempírics.

Tema 5. (4 hores + 6 de pràctiques)
Mètode d’interacció de configuracions. Mètode multiconfiguracional autoconsistent. Mètode Möller-Plesset. Mètode coupled cluster. Mètode de l’enllaç-valència. Funcionals de la densitat. Teoremes de Hohenberg i Kohn. Mètode de Kohn-Sham. Mètodes multicapa.

Tema 6. (3 hores + 3 de pràctiques)
Anàlisi de la funció d’ona. Propietats moleculars. Teoria qualitativa d’orbitals moleculars. Enllaç químic. Interaccions intermoleculars. Estructura de nanopartícules. Punts quàntics.
Tercera part: Moviment nuclear i interacció amb la radiació Tema 7. (7 hores + 6 de pràctiques)
Rotació molecular. Modes normals de vibració. Caracterització de mínims i d’estats de transició. Teoria de l’estat de transició. Dinàmica molecular clàssica i ab initio. Tractament quàntic del moviment nuclear. Efecte túnel. Creuament d’estats. Reaccions de transferència electrònica.

Tema 8. (3 hores + 2 de problemes)
Espectroscòpies rotacional, vibracional i electrònica. Fotoquímica.
Pràctiques: Sessions de Laboratori Pràctica 1: Superfícies d’energia potencial. Geometries d’equilibri.

Pràctica 2: Anàlisi dels orbitals moleculars canònics i localitzats.

Pràctica 3: Mètodes d’interacció de configuracions i multiconfiguracional autoconsistent.

Pràctica 4: Mètodes Möller-Plesset i coupled cluster. Mètode de Kohn-Sham. Mètodes multicapa.

Pràctica 5: Canvis conformacionals. Camins de reacció. Estats de transició.

Pràctica 6: Modes normal de vibració i propietats espectroscòpiques. Càlcul de propietats.

Pràctica 7: Dinàmica molecular.

Planificació
Metodologies  ::  Proves
  Competències (*) Hores a classe Hores fora de classe (**) Hores totals
Activitats Introductòries
2 0 2
 
Sessió Magistral
22 44 66
Treballs
5 10 15
Seminaris
10 10 20
 
Atenció personalitzada
8 0 8
 
Proves de desenvolupament
3 3 6
Proves objectives de preguntes curtes
4 4 8
 
(*) 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
Metodologies
  Descripció
Activitats Introductòries Dues sessions magistrals introductòries per poder treballar els conceptes fonamentals d’aquesta matèria.
Sessió Magistral Sessions via xarxa (els professors estan distribuïts per diferents universitats) per treballar els continguts teòrics de la matèria.
Treballs Treball en profunditat d'un tema per part de l'alumne.
Aquests treballs tenen una relació directa amb els continguts impartits en les sessions magistrals.
Seminaris Seguiment dels coneixements adquirits per l'alumne a través de sessions en grups petits. També s'empren els seminaris per donar indicacions sobre conceptes a reforçar

Atenció personalitzada
 
Atenció personalitzada
Descripció
Reunions amb els alumnes bé individualment o en petits grups per tal de resoldre dubtes, indicar punts de millora i orientar en el desenvolupament general de l'assignatura

Avaluació
  Descripció Pes
Proves de desenvolupament Proves en les que l’alumne ha de desenvolupar temes en les seves diverses vessants: teòriques i pràctiques.

 70
Proves objectives de preguntes curtes Proves ràpides, tipus test, per tal de comprovar que l'alumne ha assolit alguns aspectes puntuals de l'assignatura 20
Altres

Seguiment dels alumnes a classe

 10
 
Altres comentaris i segona convocatòria

Fonts d'informació

Bàsica ANDRÉS, J.; BERTRAN, J. (EDS.), Química Teórica y Computacional, Universitat Jaume I, 2000
  • Paniagua, JC; Alemany, P Química Quàntica. Llibres de l’Índex, 2003
  • Holland P. R., The quantum theory of motion, Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
  • Jensen, F., Introduction of Computational Chemistry, Wiley, New York, 1999.
  • Andrés, J.; Bertran, J., Química Teórica y Computacional, Universitat Jaume I, Castelló, 2000.
  • Szabo, A; Ostlund, N. S., Modern quantum chemistry, Introduction to advanced electronic structure theory (First edition, revised), McGraw-Hill, New York, 1989.
  • Manuals dels paquets de càlcul GAMESS i GAUSSIAN i de les interfícies gràfiques corresponents.
Complementària MCQUARRIE, D.A., Statistical Thermodynamics, University Science Books, 1985
LEVINE, R.D., BERSTEIN, R.B., Molecular Reaction Dynamics and Chemical Reactivity, Oxford University Press, 1987
STEINFELD, J.I., FRANCISCO, J.S., HASE, W.L., Chemical Kinetics and Dynamics, (2ª Ed.), Prentice Hall, 1999
WAYNE, C.E., WAYNE, R.P., Photochemistry, Oxford University Press, 1996
CRAMER, C.J., Essentials of Computational Chemisty, Wiley, 2002

Recomanacions


 
Altres comentaris
Per assolir una bona assimilació dels conceptes tractats en aquesta assignatura es requereix un cert coneixement de les eines bàsiques de la mecànica quàntica, revisades en el primer tema, i nocions matemàtiques sobre espais vectorials a nivell del primer curs d’una llicenciatura en ciències experimentals. La utilització dels paquets de càlcul mecanicoquàntic exigeix uns mínims coneixements informàtics a nivell d’usuari.
(*)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