DATOS DE LA ASIGNATURA. Denominación: QUIMICA COMPUTACIONAL Código: 57259

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1 DATOS DE LA ASIGNATURA Denominación: QUIMICA COMPUTACIONAL Código: Clase: OP Curso: 5 Carácter: OP Cuatrimestre: 1º Créditos LRU: 4.5 Teóricos: 2 Prácticos: 2.5 Créditos ECTS: 4 Horas totales asignatura: 100 Descriptores: (BOE) Departamento: QUÍMICA FÍSICA Área de conocimiento: QUÍMICA FÍSICA Introducción a los lenguajes de programación. Análisis numérico. Simulación de procesos químico físicos. Métodos de la química computacional. Métodos semíempiricos y ab initio. Utilización de paquetes informáticos. Tratamiento de datos experimentales. PROFESORADO Nombre Ubicación Horario tutorías Responsable(s): LUCÍA SANTOS PEINADO F. de Ciencias Químicas L, M, X de Otros: 1. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA PLANIFICACIÓN DOCENTE En la actualidad la Química Computacional es un campo emergente dentro de la Química Teórica y proporciona una alternativa razonable para conocer datos que en un laboratorio convencional serían muy complicados de medir. Las aplicaciones computacionales sin un sólido fundamento carecen de significado de ahí que en los primeros capítulos se presenten los fundamentos para pasar en el programa de prácticas a las aplicaciones, siendo necesario el acceso a un ordenador El objetivo general es adquirir los conocimientos básicos de los métodos computacionales que están hoy en día al alcance de los químicos, y que permiten estudiar teóricamente los diversos aspectos de la estructura y reactividad de los compuestos químicos. Desarrollar la capacidad del alumno para resolver problemas e interpretar los resultados obtenidos. Suscitar y fomentar en el alumno aquellos valores y actitudes que deben ser inherentes a la actividad científica, permitiéndole afrontar nuevos problemas científicos. Potenciar las habilidades del estudiante para trabajar en equipo. Conseguir que el alumno sea capaz de buscar información en el ámbito de la Química computacional y de presentarla adecuadamente, tanto oralmente como por escrito. Pág. 1/5

2 2. COMPETENCIAS Y DESTREZAS TEÓRICO PRÁCTICAS A ADQUIRIR POR EL ALUMNO Conocer y asimilar los fundamentos de la química cuántica. Extender los conocimientos básicos a sistemas más complejos y aplicar los métodos computacionales a dichos sistemas Conocer los distintos herramientas informáticas disponibles en el del centro computacional de la UCLM. Utilizar el lenguaje UNIX. Aprender a utilizar los paquetes informáticos Chem3D y Ampac5.0 Realizar una introducción al programa de cálculo Gaussian03. Adquirir el hábito de comparar los resultados teóricos de diferentes métodos y con los resultados experimentales servidor 3. TEMARIO TEÓRICO PRÁCTICO PARTE A: FUNDAMENTOS DE LA MECANICA CUANTICA Tema 0. CONOCIMIENTOS PREVIOS: Función de onda. Operadores en Mecánica Cuántica. Postulados de Mecánica Cuántica. Métodos aproximados: Método variacional y Método de perturbaciones. PARTE B: ESTRUCTURA MOLECULAR Tema 1. INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA MOLECULAR: Aproximación de Born Oppenheimer. Resolución de la ecuación de Schrodinger: Molécula ión de hidrógeno. Aproximación OM CLOA. Densidad de carga y enlace químico. Tema 2. MOLÉCULAS DE HIDROGENO: Molécula de hidrógeno: Método de Orbitales Moleculares y Método de Enlace de Valencia. Tema 3. TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES (1). Moléculas diatómicas homonucleares. Moléculas diatómicas heteronucleares. Moléculas Poliatómicas Tema 4. TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES (2). MÉTODO DE ELECTRONES INDEPENDIENTES: Sistemas orgánicos conjugados. Método Huckel. Indices estáticos de reactividad y orbitales frontera. Método Huckel extendido. Tema 5. TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES (3). MÉTODO DE HARTREE FOCK: Pág. 2/5

3 Energía de una función monoconfiguracional. Ecuaciones de Hartree Fock. Aproximación CLOA. Ecuaciones de Rotan. Teorema de Koopmans. Conjuntos de funciones de base. Métodos ab initio y métodos semiempiricos. Tema 6. SUPERFICIES D ENERGÍA POTENCIAL: Análisis de la hipersuperficie de energía potencial. Puntos estacionarios. Estados de transición. Camino de reacción. Termodinámica y cinética química. APLICACIONES COMPUTACIONALES: Práctica I. METODO HÜCKEL Práctica II. METODO DE HARTREE FOCK. CONJUNTO DE BASES II. 1. ENERGIAS ABSOLUTAS Y ENERGIAS RELATIVAS II 2. ERROR DE SUPERPOSICIÓN DE BASE Práctica III. ESTUDIOS CONFORMACIONALES GEOMETRÍA DE ALCANOS, ALQUENOS Y ALQUINOS CONFORMACIONES DE LOS CICLOALCANOS Práctica IV. CINÉTICA DE REACCIONES QUIMICAS IV. 1: LOCALIZACIÓN DE ESTADOS DE TRANSICIÓN DE REACCIONES UNIMOLECULARES. IV. 2: REACCIONES DE ADICION 4. DISTRIBUCIÓN DE ACTIVIDADES H O R A S Tiempo Factor Tiempo personal TOTAL presencial aplicable Clases magistrales Tutoría obligatoria Seminario / talleres Trabajo individual Evaluaciones continuas Exámenes periodos establecidos Tiempos totales Pág. 3/5

4 5. PLANIFICACIÓN TEMPORAL 6. METODOLOGÍA DOCENTE Los alumnos deberán tener los conocimientos previos de las asignaturas de Química Física II (2º curso). Química Física Avanzada I (4º curso). A partir de estos conocimientos se seguirá una metodología que podemos encuadrar en lo que se conoce como método científico. Se comienza por analizar la situación actual de los diferentes capítulos en estudio, se plantea el objetivo concreto y se buscan en bibliografía las medidas experimentales que servirán para comparar con los cálculos teóricos que el alumno obtendrá con los diferentes programas de cálculo, obteniéndose unas conclusiones que permiten avanzar en el conocimiento científico del problema. 7. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Al ser una asignatura cuatrimestral, de 4.5 créditos, se realizaran 2 exámenes parciales y un examen final que constaran de cuestionario de teoría y problemas. La nota del examen será el 60% de la nota final, un 30% se alcanzara con el seguimiento del alumno en los seminarios y el 10% restante corresponderá al trabajo individual. Pág. 4/5

5 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA BIBLIOGRAFÍA: 1.- I. N. Levine Química Cuántica, Prentice Hall, Madrid (2001) 2.- I. N. Levine Physical chemistry, McGraw-Hill Fith Edition (2002) 3.- J. Bertrán, V. Branchadell, M. Moreno y M. Sodupe Química Cuántica, Ed. Síntesis, Madrid (2002) 4.- M. Fernández, P. Rius Elementos de Mecánica Cuántica Molecular, Universidad de Cádiz (1997) 5.- Pilar, F.L. Elementary quantum chemistry. McGraw-Hill Boock Co ( 1990) 6.- L.E. Bailey, M.D. Trotiño Química Cuántica. La química cuántica en 100 problemas. UNED (2004) 8.2. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA 1.- P. Atkins and R. Friedman Molecular quantum mechanics, Oxford University Press (2005). 2.- D. M. Hirst A Computational Approach to Chemistry, Blackwell Scientific Publications, Oxford (1990). 3.- C. J. Cramer Essentials of Computational Chemistry. Theories and Models, Wiley, Chichester (2003). Pág. 5/5