2014_15
Guia docent 
Facultat de Química
A A A 
català 
Grau de Química (2009)
 Assignatures
  QUÍMICA COMPUTACIONAL
   Continguts
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.