Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii

Transkrypt

1 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: Chemia, drugi Sylabus modułu: Chemia teoretyczna (023) 1. Informacje ogólne koordynator modułu dr hab. Monika Musiał, prof. UŚ rok akademicki 2013/2014 semestr 1 forma studiów stacjonarne sposób ustalania Średnia ważona ocen z egzaminu(60%) i z laboratorium(40%) oceny końcowej modułu 2. Opis i pracy Wykład treści 023_fs_1 prof. dr hab. Stanisław Kucharski; dr hab. Monika Musiał, prof. UŚ 1. Metody przybliżonego rozwiązywania równania Schroedingera. Zasada i metoda wariacyjna. 2. Metoda perturbacyjna. Rachunek zaburzeń Brillouina-Wignera (BW) i Rayleigha-Schroedingera (RS. 3. Jednowyznacznikowa funkcja falowa. Elementy macierzowe operatorów jednoi dwu-elektronowych dla funkcji wyznacznikowej. 4. Równanie Schroedingera dla jednowyznacznikowej funkcji falowej. Metoda Hartree-Focka (HF). 5. Równania HF i Hartree-Focka-Roothana (HFR). Metoda pola samouzgodnionego (SCF). 6. Ortogonalizacja bazy funkcyjnej. Iteracyjne rozwiązywanie równań HFR. Metoda UHF i RHF. 7. Bazy funkcyjne i ich klasyfikacja. (1 godzina) 8. Metody posthartree-fockowskie: rachunek zaburzeń Moellera-Plesseta. 9. Metody posthartree-fockowskie: metoda mieszania konfiguracji (CI). 10. Metody posthartree-fockowskie: metoda sprzężonych klasterów (CC). 11. Teoria funkcjonału gęstości elektronowej. Równania Kohna-Shama. Typy funkcjonałów.(3 godziny) 12. Metody półempiryczne. 13. Oddziaływania międzycząsteczkowe. 14. Elementy mechaniki molekularnej. 15. Elementy termodynamiki statystycznej.

2 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 2 pracy Literatura www Praca ze wskazaną literaturą przedmiotu obejmująca samodzielne przyswojenie wiedzy odnośnie wskazanych zagadnień na wykładzie. Wykład prowadzony przez cały semestr, 2 godziny tygodniowo 1. L. Piela, Idee Chemii Kwantowej, PWN, Warszawa, 2003, 2. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, K. Gumiński, Elementy Chemii Teoretycznej, PWN, Warszawa, I. N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 5 ed., 1999 Laboratorium treści 023_fs_2 1. Podstawowe pojęcia i prawa mechaniki kwantowej. (4 godziny) 2. Zastosowanie teorii grup w chemii kwantowej. (4 godziny) 3. Ścisłe i przybliżone rozwiązania równania Schroedingera. (5 godzin) 4. Pakiety obliczeniowe chemii kwantowej. (4 godziny) 5. Metoda Hartree-Focka i posthartree-fockowskie. (5 godzin) 6. Teoria funkcjonałów gęstości elektronowej. (5 godzin) 7. Wyznaczanie optymalnej geometrii. (4 godziny) 8. Krzywe energii potencjalnej. (4 godziny) 9. Wyznaczanie struktury elektronowej atomów i cząsteczek. (5 godzin) 10. Oddziaływania międzycząsteczkowe w chemii kwantowej. (5 godzin) 45

3 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 3 pracy www 75 Przygotowanie teoretyczne do z tematów poruszanych na wykładzie. Rozwiązywanie zagadnień podanych przez prowadzącego. Wykonanie obliczeń kwantowochemicznych. Przygotowanie sprawozdań z przeprowadzonych na zajęciach obliczeń kwantowochemicznych. Zajęcia laboratoryjne, 3 godziny tygodniowo 1. L. Piela, Idee Chemii Kwantowej, PWN, Warszawa, 2003, 2. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, K. Gumiński, Elementy Chemii Teoretycznej, PWN, Warszawa, I. N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 5 ed., 1999 Konsultacje treści pracy 023_fs_3 Konsultacje indywidualne/grupowe w formie bezpośredniej mające na celu pomoc w rozwiązywaniu bieżących trudności wynikających z realizacji treści programowych modułu 7,5 Konsultacje odbywają się zgodnie z ustalonymi ze mi terminami konsultacji (podanymi do wiadomości studentów na pierwszych zajęciach), lub po wcześniejszym ustaleniu terminu (jeżeli inny niż ustalony)

4 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 4 www 3. Opis sposobów efektów kształcenia modułu Nazwa Egzamin (-y) Nazwa Kolokwium pisemne (-y) 023_w_1 023_fs_1 prof. dr hab. Stanisław Kucharski; dr hab. Monika Musiał, prof. UŚ Metoda Hartree-Focka. Bazy funkcyjne. Metody wyznaczania korelacji elektronowej. Metoda oddziaływania konfiguracji. Metoda sprzężonych klasterów. Rachunek zaburzeń Moellera-Plesseta. Metoda funkcjonałów gęstości równania Kohna-Shama. Funkcja rozdziału wyznaczanie wartości funkcji termodynamicznych. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Metody półempiryczne. Mechanika molekularna. Student losuje zestaw zawierający 5 pytań. Prawidłowa odpowiedź na co najmniej 3 pytania zapewnia ocenę pozytywną. Skala ocen: 2.0 nieudzielenie poprawnych odpowiedzi na 3 pytania 3.0 poprawna odpowiedź na 3 pytania; 4.0 poprawna odpowiedź na 4 pytania; 5.0 poprawna odpowiedź na 5 pytań. Ocenę połówkową student uzyskuje przy niepełnej odpowiedzi na jedno z pytań Egzamin ustny. Student losuje zestaw zawierający 5 pytań. Na przygotowanie się ma 15 minut. Prawidłowa odpowiedź na co najmniej 3 pytania zapewnia ocenę pozytywną. 023_w_2 023_fs_2

5 Uniwersytet Śląski w Katowicach str Podstawowe pojęcia i prawa mechaniki kwantowej oraz zastosowanie teorii grup w chemii kwantowej. 2. Ścisłe i przybliżone rozwiązania równania Schroedingera. 3. Metody obliczeniowe chemii kwantowej oparte na funkcji falowej oraz gęstości elektronowej. Skala ocen: 0 49 % punktów z kolokwiów % punktów z kolokwiów % punktów z kolokwiów % punktów z kolokwiów % punktów z kolokwiów % punktów z kolokwiów kolokwia pisemne na punkty. Na zaliczenie z laboratorium składa się średnia ocena z: kolokwiów pisemnych (80%) oraz sprawozdań pisemnych (20%) Sprawozdanie (-y) 023_w_3 023_fs_2 1. Krzywe energii potencjalnej i optymalizacja geometrii. Oddziaływania międzycząsteczkowe. 2. Wyznaczanie struktury elektronowej atomów i cząsteczek. Skala ocen: 3.0 przedstawienia wyników 3.5 wyniki wraz z elementami opisu użytych metod obliczeniowych 4.0 wyniki wraz z opisem użytych metod obliczeniowych 4.5 niekompletne opracowanie na ocenę wyniki wraz z częścią teoretyczną oraz z wnioskami z obliczeń Student przygotowuje sprawozdania z przeprowadzonych obliczeń kwantowochemicznych na podane w ch merytorycznych tematy. Sprawozdanie powinno być oddane prowadzącemu zajęcia do dwóch tygodni po zajęciach. Na zaliczenie z laboratorium składa się średnia ocena z: kolokwiów pisemnych (80%) oraz sprawozdań pisemnych (20%)