Chemia kwantowa - laboratorium

fakultatywne

Znajomość matematyki i fizyki na poziomie oferowanym na I roku studiów licencjackich na Wydziale Chemii

w sali

Ugruntowanie wiedzy przekazanej na wykładzie i proseminarium. Posługiwanie się modelami chemii kwantowej: teoria i praktyka obliczeniowa.

Program laboratorium komputerowego:

Część I: posługiwanie się programem do operacji matematycznych wxMaxima.

1. Barwniki cyjaninowe - model cząstki w pudle.

2. Harmoniki sferyczne i orbitale atomu wodoru.

3. Krzywa energii potencjalnej molekuły H2 - model oscylatora harmonicznego i rotatora sztywnego.

4. Zastosowanie metody wariacyjnej.

Część II: wykonywanie obliczeń metodą Hartree-Focka i metodą Kohna-Shama dla atomów i molekuł (przy pomocy programu Gaussian z nakładką WebMO).

1. Struktura elektronowa atomów.

2. Struktura elektronowa molekuł dwuatomowych.

3. Struktura elektronowa molekuł wieloatomowych. Optymalizacja geometrii i wyznaczanie częstości drgań normalnych.

4. Analiza wpływu podstawienia izotopowego na częstości drgań normalnych.'

5. Badanie przebiegu reakcji chemicznej.

6. Obliczanie energii wzbudzeń elektronowych molekuł w modelu CIS.

Całkowity nakład pracy: 55 godzin, w tym

- udział w zajęciach: 30 godzin

- przygotowanie się do zajęć: 23 godziny

- konsultacje z prowadzącymi: 2 godziny

1. Lucjan Piela, "Idee chemii kwantowej", PWN, Warszawa, 2003.

2. Włodzimierz Kołos, "Chemia kwantowa", PWN, Warszawa, 1978.

3. Włodzimierz Kołos, Joanna Sadlej, "Atom i cząsteczka", WNT, Warszawa, 2007.

4. James B. Foresman, AEleen Frisch, "Exploring chemistry with electronic structure methods", Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 1996.

Laboratorium:

1. Rozszerzenie wiedzy zdobytej na wykładzie.

2. Zdobycie i rozwinięcie praktycznej umiejętności rozwiązywania zadań z mechaniki kwantowej i chemii kwantowej.

3. Wykorzystanie narzędzi do komputerowej manipulacji wyrażeniami matematycznymi do rozwiązywania zadań (w punkcie 2).

4. Zdobycie umiejętności stosowania w praktyce podstawowych technik obliczeniowych chemii kwantowej.

5. Poznanie, jak można wykorzystać wyniki obliczeń (punkt 4) do zdobycia interesujących chemika informacji o własnościach atomów i molekuł.

Student zna i rozumie:

K_W13: w zaawansowanym stopniu modele chemii kwantowej oraz ich zastosowanie do opisu atomów i molekuł. Zna programy komputerowe służące do obliczeń opartych na chemii kwantowej.

Student potrafi:

K_U03: posługiwać się metodami matematycznymi do rozwiązywania wybranych problemów chemicznych, fizycznych i biochemicznych oraz potrafi posługiwać się metodami statystyki matematycznej do analizy i weryfikacji danych doświadczalnych w eksperymentach chemicznych i biochemicznych.

K_U11: stosować aparat pojęciowy i modele jakościowe chemii kwantowej do analizy i interpretacji własności atomów i molekuł, oraz przebiegu prostych reakcji chemicznych.

K_U15 umiejętność planowania i wykonywania podstawowych badań, doświadczeń, obserwacji i symulacji komputerowych w dziedzinie chemii, biochemii i biologii molekularnej, oraz krytycznej oceny własnych wyników i dyskusji błędów pomiarowych.

Maksymalna liczba nieobecności umożliwiająca osiągnięcie efektów kształcenia się: 3

Laboratorium podlega zaliczeniu na ocenę.

Zaliczenie laboratorium odbędzie się na podstawie 5 krótkich testów na początku wybranych spotkań (zaczynając od 3.), 2 kolokwiów (w połowie i pod koniec semestru) oraz raportów z wykonanych ćwiczeń (z drugiej połowy laboratorium) w proporcjach: 40% testy, 50% kolokwia, 10% raporty.

Co 2 tygodnie będą udostępniane zadania domowe. Jedno zadanie na kolokwium będzie wybrane z puli zadań domowych.

Osoby, którym nie udało się zaliczyć laboratorium na podstawie tych kryteriów, piszą sprawdzian zbiorczy w ostatnim tygodniu zajęć (w terminie innym niż termin zajęć), z którego mogą dostać ocenę 3.

Obowiązuje standardowa skala ocen: poniżej 50% - ocena 2, <60% ocena 3 itd.

Osoby, które zaliczyły laboratorium na ocenę 5, są zwolnione z egzaminu z tą samą oceną.

Brak