G1041445 - Química Computacional (Química Avanzada) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 4.50
• Total: 4.5
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 10.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 24.00
• Horas de Titorías: 2.00
• Total: 36.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
• Departamentos: Química Física
• Áreas: Química Física
• Centro: Facultade de Química
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: null

Profesores

Nome	Coordinador
FERNANDEZ RODRIGUEZ, BERTA.	NON

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo CLE01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	SI
Grupo CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	SI	NON
Grupo TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	SI	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
Como obxectivos principais pódense sinalar dous:

- Adquisición de coñecementos sobre os métodos químico-computacionales: Coñecer as bases e limitacións dos principais métodos teóricos para levar a cabo cálculos químico-computacionales.

- Utilización do paquete informático máis estendido para cálculos computacionales (Gaussian) na resolución de problemas químico-computacionales relativos á determinación de propiedades moleculares, propiedades de interacción e reactividad química: Formulación do problema, capacidade de levar a cabo a selección do método máis apropiado para a resolución do mesmo, análise dos resultados obtidos e presentación e defensa dos mesmos.
Contidos
Clases de teoría:

Tema 1. Introdución á Química Computacional. Fundamentos de Mecánica Cuántica.
1.1. Introdución á Química Computacional.
1.2. Antecedentes históricos da Mecánica Cuántica. A hipótese de de Broglie. O principio de incerteza.
1.3. A ecuación de Schrödinger dependente do tempo. A ecuación de Schrödinger independente do tempo.
1.4. Operadores.
1.5. Momento angular de espín.
1.6. Postulados da Mecánica Cuántica.
1.7. Métodos aproximados.

Tema 2. Método Hartree-Fock.
2.1. Ecuación de Schrödinger para un átomo hidroxenoide. Orbitais atómicos.
2.2. Átomos con máis electróns. Aproximación HF.
2.3. Molécula-ión H2 : aproximación de Born-Oppenheimer, aproximación CLOA, orbitais Moleculares.
2.4. Moléculas con máis electróns: aproximación de Born-Oppenheimer, aproximación HF, aproximación CLOA.

Tema 3. Métodos que melloran o Hartree-Fock.
3.1. Limitacións do método de Hartree-Fock.
3.2. Interacción de configuracións CI.
3.3. Métodos MCSCF.
3.4. Métodos Perturbacionales.
3.5. Métodos Coupled-Cluster.
3.6. Métodos do funcional da densidade (DFT).

Tema 4. Métodos Semiempíricos e de Mecánica Molecular.
4.1. Métodos semiempíricos.
4.2. Mecánica Molecular.

Tema 5. Dinámica Molecular.
5.1. Cinética de reacción, constantes de velocidade.
5.2. Camiños de reacción.
5.3. Teoría do estado de transición.

Clases de Computación (aula de informática):
Práctica 1. Ferramentas informáticas básicas para a Química Computacional.
Práctica 2. Optimización xeométrica de moléculas.
Práctica 3. Cálculo de propiedades moleculares e de interacción.
Práctica 4. Estudo computacional da reactividad química. Cálculo de magnitudes termoquímicas.
Práctica 5. Estudo computacional de estados excitados.
Bibliografía básica e complementaria
Bibliografía básica:
- C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry, John Wiley & Sons (2002).
- F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, 2nd Edition, John Wiley & Sons (1999).
- P.W. Atckins, R.S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, 3a Ed., Oxford Univ. Press (1997).
- I. N. Levine, Química Cuántica, 5ª Ed., Pearson Educación (2001).
- A. Szabo, N.S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry. Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, Dover Pub., Inc. (1996).

BIbliografía complementaria:
- P.W. Atkins, R.S. Friedman, Solutions Manual for Molecular Quantum. Oxford Univ. Press (1997).

Bibliografía avanzada:
- T. Helgaker, P. Joergensen, J. Olsen, ‘Molecular Electronic-Structure Theory’, John Wiley & Sons (2000).
- J. Simons, J. Nichols, Quantum Mechanics in chemistry, Oxford Univ. Press (1997).
- J. B. Foresman, Æleen Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2ª Ed., Gaussian, Inc. (1995-96).
Competencias
Competencias xerais:
- Manexar os conceptos, métodos e resultados da Química Computacional.
- Resolución de problemas químico-computacionales:
Formulación do problema, capacidade de levar a cabo a selección do método máis apropiado para a resolución do mesmo, análise dos resultados obtidos e presentación e defensa dos mesmos.

Competencias específicas:
- Coñecer as bases e limitacións dos principais métodos teóricos para levar a cabo cálculos químico-computacionales.
- Poder resolver problemas relativos á determinación de propiedades moleculares, propiedades de interacción e reactividad química, utilizando a metodoloxía químico-computacional.
- Adquirir os coñecementos básicos que permitan a posterior profundización no estudo de temas químico-computacionales.
- Dispor dos coñecementos necesarios para a comprensión da base cuántica detrás das diferentes áreas da Química (Física, Inorgánica, Orgánica, Biolóxica, etc.).

Competencias transversais:
- Poder traballar en grupo na resolución de problemas e na exposición de resultados e temas relacionados coa materia.
- Poder relacionar os coñecementos adquiridos cos provenientes do estudo doutras materias.
Metodoloxía da ensinanza
A) Clases expositivas en grupo grande: Lección impartida pola profesora que pode ter formatos diferentes (teoría, problemas, etc.). Durante as clases de teoría a profesora exporá o tema correspondente e proporá cuestións relacionadas para que os alumnos participen ao longo da exposición. Nas clases de problemas resolveranse os exercicios propostos, contando coa participación activa do alumno: entrega de exercicios á profesora, resolución de exercicios no aula, etc.
A profesora contará co apoio de medios audiovisuais e informáticos pero, en xeral, os estudantes non necesitan manexalos en clase, aínda que se queren, teñen a posibilidade de facelo. Estas clases seguirán os contidos propostos nesta Guía Docente. A asistencia a estas clases non é obrigatoria, pero si moi conveniente. Ao final dalgúns dos temas levaranse a cabo controles de seguimento da materia (15 min. aprox.) que se utilizarán na avaliación continua.

B) Clases prácticas con computador: Inclúense aquí as clases que teñen lugar no aula de informática. Nelas o alumno adquire as habilidades propias da parte aplicada da Química Computacional e consolida os coñecementos adquiridos nas clases de teoría.Para a realización destas prácticas, o alumno disporá dun Manual de Referencia, que incluirá unha introdución ao traballo con computador e, en particular a súa aplicación aos cálculos computacionales, así como un guión de cada unha das prácticas a realizar, que constará dunha breve presentación dos fundamentos teóricos da práctica e a indicación dos cálculos a realizar e resultados a presentar. O alumno deberá acudir a cada sesión de prácticas habendo estudado o contido deste manual. Ao comezar cada práctica, os alumnos responderán durante 5 ó 10 minutos a unhas cuestións previas que a profesora cualifica e ten en conta para a nota de prácticas. Tras unha explicación da profesora, o alumno realizará individualmente as prácticas, e presentará ao final de cada unha delas os resultados para ser avaliados.
A asistencia a estas clases é obrigatoria. As faltas deberán ser xustificadas documentalmente, aceptándose razóns de exame e de saúde, así como aqueles casos contemplados na normativa universitaria vixente. A práctica non realizada por razóns xustificadas recuperarase de acordo coa profesora e dentro do horario previsto para a materia.

C) Tutorías: Tutorías programadas pola profesora e coordinadas polo Centro. Proponse como actividade principal a realización, exposición e defensa dun traballo individual relacionado coa temática da materia. O alumno deberá de entregar á profesora un resumo do traballo antes da celebración da tutoría. A asistencia a estas clases é obrigatoria.
Sistema de evaluación
1. O alumno non será avaliable se non asiste a todas as clases presenciais de carácter obrigatorio: tutorías e prácticas. As prácticas de computación non realizadas por motivos debidamente xustificados intentarán recuperarse de acordo coa profesora e dentro do horario previsto para a materia.
2. A avaliación consistirá de dous partes (% nota final):
2.1. Avaliación continua, que consta de:
i. Tests entregados ao profesor (10%)
ii. Traballo tutorías (10%)
iii. Prácticas computacionales (10%)
2.2. Exame final (70%)
O exame final realizarase no aula de informática e incluirá unha parte de teoría e outra de computación, na que se tratarán exercicios similares aos levados a cabo durante as prácticas. Ambas as partes terán o mesmo peso na cualificación.
Tempo de estudo e traballo persoal
Recoméndase (como mínimo) o seguinte: 2 horas de estudo por cada hora de clase expositiva, 10 horas para a preparación da presentación das tutorías e 10 horas para o traballo asociado ás prácticas.
Recomendacións para o estudo da materia
O alumno debe estudar a teoría presentada en cada tema, utilizando o material posto á súa disposición no aula virtual e a bibliografía recomendada e aclarar todas as dúbidas que poidan xurdirlle respecto diso coa profesora ou os compañeiros de clase. Posteriormente debe resolver problemas relacionados coa teoría, comezando polos propostos en clase. O grao de acerto na resolución dos exercicios propostos proporciona unha medida da preparación do alumno para afrontar o exame final da materia. Aqueles alumnos que atopen dificultades importantes á hora de traballar as actividades propostas deben de comentarllo á profesora, co obxectivo de que esta poida analizar o problema e axudar a resolver devanditas dificultades.

- É aconsellable asistir ás clases expositivas.
- É importante manter o estudo da materia "ao día".
- Durante o estudo dun tema, é útil facer un resumo dos puntos importantes, identificando os conceptos e as ecuacións básicas, asegurándose de coñecer tanto o seu significado como as condicións nas que estas se poden aplicar.
- A resolución de problemas é fundamental para a aprendizaxe desta materia.
Pode resultar de axuda seguir estes pasos: (1) Listar toda a información relevante que proporciona o enunciado. (2) Listar o que se debe obter. (3) Identificar os modelos e ecuacións necesarios para a resolución do problema e aplicalos correctamente. (4) Prestar atención á coherencia das unidades. (5) Revisar a consistencia do resultado final.
- Nas clases dedicadas a problemas, o alumno debe ter os problemas resoltos con antelación e participar activamente.
- É imprescindible a preparación das prácticas antes da entrada no aula de informática. Débese comezar repasando os conceptos teóricos relevantes para cada unha delas e, a continuación, ler con atención o guión da práctica, intentando entender os obxectivos e o desenvolvemento propostos. Calquera dúbida que puidese xurdir deberá ser consultada coa profesora.