2013_14
Guía docente 
Facultad de Química
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castellano 
Grado de Química (2009)
 Asignaturas
  QUÍMICA COMPUTACIONAL
   Contenidos
tema Subtema
Visión general: desde el Angstrom al micrómetro 1) Métodos diferentes para problemas diferentes: Importancia de elegir el método correcto para obtener información relevante de un problema químico.
2) Contando los átomos: Las medidas típicas en bioquímica, química (in) orgánica y química atmosférica.
Sistemas grandes: métodos de campos de fuerza 1) Expresión de la energía: vibración, rotación, torsión, interacciones no-enlazantes y términos cruzados.
2) Esquemas de parametrización: Elementos con hibridaciones diferentes, centros radicalarios, pares libres, grupos funcionales diferentes, coarse-graining (agrupar varios átomos en uno).
3) Campos de fuerza: AMBER, CHARMM, GROMOS, UFF, etc.
4) Ventajas y desventajas: Validación, metales de transición, tamaño del sistema, simulaciones de dinámica molecular.
Sistemas medios: métodos de campo medio 1) Aproximación adiabática y de Born-Oppenheimer.
2) Hartree-Fock: principio variacional, determinante de Slater, orbitales moleculares, aproximación de conjuntos de base, matriz de Fock, algoritmo de campo auto-consistente.
3) métodos semi-empíricos: reducción del coste computacional usando bases mínimas y aproximación de integrales, ajuste a datos experimentales, parametrizaciones diferentes (AM1, PM3, MNDO, (extended-) Hückel), límites de los métodos semi-empíricos.
Sistemas pequeños: Correlación electrónica 1) Determinantes de Slater excitados: simples, dobles, triples, ..., Convergencia a la función de onda exacta a un nivel de excitación infinito y un conjunto de base infinito.
2) Interacción de configuraciones: matriz CI, reglas de Slater-Condon, CI completo para H2, tamaño de la matriz CI, CI truncados.
3) Teoría de perturbaciones: Rayleigh-Schrödinger, elección del hamiltoniano en orden cero, contenido físico del operador de perturbación en MP2, estados intrusos.
Conjuntos de base 1) Orbitales de tipo gaussiana y Slater: Ventajas y desventajas.
2) Clasificación de conjuntos de bases: base mínima, doble zeta, funciones de polarización y de tipo difuso.
3) Ejemplos de conjuntos de bases ampliamente usados: Pople (STO-3G, 3-21G, 6-31G, extensiones '*' y '+'), Ahlrichs, correlation consistente.
4) Potenciales para representar los electrones internos.
Más allá de los sistemas medios: teoría del funcional de la densidad 1) Teorema de Hohenberg y Kohn, correspondencia entre energía y densidad electrónica, significado de "funcional".
2) DFT sin orbitales: División del funcional de la energía en T [rho], E_ne [rho] y E_ee [rho], Expresiones de Thomas y Fermi.
3) Teoría de Kohn y Sham: reintroducción de los orbitales, expresión exacta T_s [rho] con orbitales por un sistema de electrones sin interacciones, contenido físico del funcional de intercambio y correlación.
4) Funcionales de intercambio y correlación: requisitos para un funcional exacto, X_alpha, LDA, métodos con correcciones del gradiente, meta-GGA.
5) Funcionales híbridos: Fórmula de la conexión adiabática, Half-and-half, B3LYP y otros híbridos a menudo usados.
Proyecto: La Química Computacional en la práctica 1) El momento dipolar de CO: Hasta dónde tenemos que ir para reproducir correctamente el momento dipolar? Influencia de la correlación electrónica y tamaño del conjunto de base.
2) Optimización de geometría de un complejo de metal de transición: En busca de un método que dé resultados precisos a un coste computacional razonable.