ĶVĶ730 Kvantu ķīmija

Kods ĶVĶ730
Nosaukums Kvantu ķīmija
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles
Līmenis un tips Augstākā līmeņa, Akadēmiskais
Tematiskā joma Ķīmija un ķīmijas tehnoloģija
Struktūrvienība Dabaszinātņu un tehnoloģiju fakultāte
Mācībspēks Kaspars Traskovskis
Kredītpunkti 2.0 (3.0 ECTS)
Daļas 1
Anotācija Studiju kurss rada padziļinātu izpratni par kvantu ķīmiskajiem aprēķiniem un ķīmisko savienojumu aprēķinu metodēm. Studējošais iegūst zināšanas par molekulāro mehāniku un kvantu ķīmiju, ķīmiskajām saitēm un to kārtām, elektronu sistēmu aprēķinu metodēm un programmām, padziļināti par Hikeļa MO metodi, elektronu blīvumu, dipolmomentiem, orbitālēm, to tipiem un enerģijām, ķīmisko reakciju aprēķiniem, potenciālās enerģijas virsmām un ierosinātiem stāvokļiem. Mācību darbs ir orientēts uz zināšanu pielietošanu praktiskajos darbos veicot kvantu ķīmijas aprēķinus, izpratnes veicināšanu par dažādu aprēķinu rezultātu atšķirībām un pielietojumu organiskās ķīmijas praktisko problēmu risināšanā..
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
Ievads kvantu ķīmijā. Molekulu modeļi. Molekulu ģeometrija, saišu garumi un leņķi starp saitēm. Molekulu ģeometrijas noteikšanas metodes. Atomu anharmoniskās svārstības molekulā, svārstību amplitūda. 1 0 0 0
Iepazīšanās ar programmu paketi “Hyperchem” 2 1 0 0
Ķīmisko savienojumu aprēķinu metodes. Molekulārā mehānika un kvantu ķīmija. Šredingera vienādojuma atrisināšanas iespējas. 1 6 0 0
Sistēmas viļņu funkcija. Borna-Openheimera tuvinājums. Enerģijas diskrētums absorbcijas un emisijas procesos. 1 0 0 0
Bora atoma modelis, elektronu stacionārās orbītas. Orbitālie kvantu skaitļi, magnētiskie kvantu skaitļi, spini. Viļņu mehānika. Šredingera vienādojums. 1 0 0 0
Jēdziens par operatoriem, Laplasa un Hamiltona operatori. Viļņu funkcija, tās fizikālā jēga. Viļņu funkciju īpašības, to normējošais faktors. 1 0 0 0
Telpiskās viļņu funkcijas sadalīšana lineārās funkcijās. Orbitāles, to tipi un enerģijas. Atomfunkcijas un atomorbitāles. 1 1 0 0
Molekulāro orbitāļu veidošanās no atomārajām orbitālēm. Divcentru sistēmas. Viļņu funkcijas divcentru sistēmai. 1 0 0 0
Variāciju metode. Heitlera-Londona tuvinājums. Hunda tuvinājums. MO metode divcentru sistēmai. 1 0 0 0
Īpašfunkcijas un īpašvektori. Atomāro orbitāļu pārklāšanās, pārklāšanās nosacījumi. 1 0 0 0
MO metožu iedalījums. Neempīriskās metodes. Bāzes funkcijas. Sleitera tipa funkcijas. Gausa tipa funkcijas. 1 1 0 0
Rutana vienādojums, tā risināšanas shēmas. Iterāciju shēma. Rutana metodes precizitāte. Bāzes funkciju izmantošana un to ietekme uz rezultātiem. 1 0 0 0
Pusempīriskās metodes, to veidošanas principi. LKAO MO Rutana tuvinājums Hartri-Foka vienādojumiem. Nulles diferenciālās pārklāšanās tuvinājums (NDO). 1 0 0 0
Pusempīrisko metožu iedalījums. SCF metodes. NDDO, MNDO, MNDOC, AM1, PM3, PM6 versijas. INDO, MINDO, MINDO/3 versijas. CNDO, CNDO/2, CNDO/S, ZINDO/S versijas. 1 2 0 0
MO aprēķini ar Hikeļa metodi. 1 2 0 0
Saišu enerģijas, saišu kārtas, saišu garumi, konjugācija un hiperkonjugācija. 1 6 0 0
Dažādu savienojumu aprēķini ar Hikeļa metodi. 2 6 0 0
Lādiņa blīvuma sadalījums molekulā. Lokalizētas un delokalizētas MO. Deģenerētas MO. 1 2 0 0
Frontālās MO (FMO). FMO teorijas pielietojums. MO perturbāciju teorija, tās pielietojums. 1 2 0 0
Ķīmisko reakciju aprēķini. Potenciālās enerģijas virsmas, globālie un lokālie minimumi, konformāciju maiņa, aktivācijas enerģija, reakciju virziens. 1 1 0 0
Fotoķīmiskās reakcijas. Potenciālās enerģijas virsmas ierosinātam stāvoklim. 1 0 0 0
Molekulu elektrondonoro un elektronakceptoro īpašību novērtējums. Jonizācijas potenciāls. Kupmana teorēma. Fotoelektronu spektroskopija. 1 2 0 0
Molekulu ierosinātie stāvokļi. Ierosināto stāvokļu daba. Franka-Kondona princips. Singleta un tripleta stāvokļi. Ekstinkcijas koeficients un pārejas moments. 1 1 0 0
Ierosināto stāvokļu veidošanās un deaktivācijas ceļi. Ierosinātā stāvokļa stabilitāte. 1 1 0 0
Lineārie un nelineārie optiskie efekti. Atkāpes no Bugēra-Lamberta-Bēra likuma. Mikroskopiskā un makroskopiskā optiskās uzņēmības raksturošana. 1 0 0 0
Molekulu vibrāciju un NMR ķīmisko nobīžu aprēķini. Rezultātu ticamība. 1 2 0 0
RHF un UHF aprēķinu shēmu pielietošana. 1 2 0 0
Dažādu savienojumu aprēķini ar pusempīriskajām metodēm. 3 10 0 0
Kopā: 32 48 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs 		Studiju kursa mērķis ir attīstīt prasmes pielietot kvantu ķīmijas pieeju un izvēlēties piemērotas aprēķinu metodes kādu ķīmisko, sintētisko un spektroskopisko problēmu risināšanai. Studiju kursa uzdevumi ir: 1. Sniegt zināšanas par kvantu ķīmiskajiem aprēķiniem. 2. Attīstīt prasmi izvēlēties atbilstošu aprēķinu shēmu un metodiku. 3. Attīstīt prasmi patstāvīgi apstrādāt aprēķinu rezultātus un tos izvērtēt.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana 		Izprot molekulāro mehāniku, elektronu sistēmas, ķīmisko saiti, elektronu blīvumu, molekulārās orbitāles un to aprēķinus. - Pārbaudes forma: praktiskie darbi, eksāmens. Kritēriji: prot izskaidrot struktūru kvantu ķīmisko aprēķinu rezultātus.
Spēj novērtēt vienas vai citas pielietotas kvantu ķīmijas aprēķinu metodikas ietekmi uz rezultātiem. - Pārbaudes forma: praktiskie darbi, eksāmens. Kritēriji: novērtē zinātnisko publikāciju datus un prot salīdzināt ar praktiskajos darbos iegūtajiem.
Pārzina dažādas kvantu ķīmijas aprēķinu programmas. - Pārbaudes forma: praktiskie darbi. Kritēriji: spēj izvēlēties piemērotu kvantu ķīmijas aprēķinu metodi konkrētā uzdevuma veikšanai.
Prot pielietot kvantu ķīmijas programmas molekulas struktūras aprēķinu veikšanai. - Pārbaudes forma: praktiskie darbi, eksāmens. Kritēriji: spēj veikt prasītos aprēķinus nejauši izvēlētai struktūrai.
Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji
Praktiskie darbi - 50%
Eksāmena vērtējums - 50%
 
Priekšzināšanas Zināšanas organiskajā ķīmijā, vielas uzbūvē un nomenklatūrā
Studiju kursa plānojums
Daļa KP EKPS Stundas Pārbaudījumi
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs
1 2.0 3.0 1.0 1.0 0.0 *
Pieteikties uz šo kursu
[Kursa apraksts PDF formātā]