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Universidad Pública de Navarra
| Código: 71526 | Asignatura: Química teórica y computacional | ||||
| Créditos: 3 | Tipo: Optativa | Curso: 1 | Periodo: 1º S | ||
| Departamento: | |||||
| Profesorado: | |||||
Descripción/Contenidos
Mecánica molecular. Dinámica molecular. Métodos semiempíricos. Métodos ab initio. Teoría del funcional de la densidad. Estudio de mecanismos de reacción mediante métodos computacionales. Cálculo y predicción de propiedades
Competencias genéricas
G-1 Integrar conceptos avanzados de los diferentes aspectos de la Síntesis Química, y aplicarlos a la resolución de problemas en entornos nuevos dentro de contextos más amplios o multidisciplinares, en el ámbito de la investigación o la industria
G-2 Analizar de manera crítica la información de la bibliografía e integrarla para plantear y contextualizar un tema de
investigación en el ámbito de la Síntesis Química.
Competencias específicas
E-1 Revisar los fundamentos teóricos de los principales métodos de cálculo de
estructuras químicas, de sus propiedades y de su reactividad.
E-2 Analizar los modelos teóricos principales acerca de la selectividad en las
transformaciones químicas.
E-3 Ser capaz de aplicar los métodos teóricos y computacionales a la resolución de
problemas prácticos relacionados con la síntesis química y con el estudio de las
propiedades de los compuestos orgánicos y organometálicos.
Resultados aprendizaje
1) Plantear y realizar cálculos teóricos aplicados a problemas químicos estructurales o de reactividad.
2) Analizar y discutir y obtener conclusiones sobre los datos obtenidos de manera autónoma en los experimentos de laboratorio, relacionándolos con las teorías apropiadas y utilizando fuentes las bibliográficas primarias.
3) Ser capaz de trabajar en equipo y adaptarse a equipos multidisciplinares.
Metodología
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Metodología - Actividad
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Horas Presenciales
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Horas no presenciales
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A-1 Clases expositivas/participativas
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17
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A-2 Prácticas
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6
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A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos
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A-4 Elaboración de trabajo
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30 |
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A-5 Lecturas de material
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4
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A-6 Estudio individual
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10
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A-7 Exámenes, pruebas de evaluación
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3
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1
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A-8 Tutorías individuales
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4
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Total
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30
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45
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Evaluación
| Resultado de aprendizaje | Sistema de evaluación | Peso (%) | Carácter recuperable |
| R1, R2 |
Registro del Profesor examen final |
50-60 | Recuperable mediante prueba escrita |
| R1, R2, R3 |
Realización de prácticas de computación |
30-40 | No |
| R1, R2, R3 |
Exposición |
10-20 | No |
Temario
TEMA 1: Química computacional. Introducción. Métodos principales. Especificaciones de geometría en química computacional: matrices z y matrices cartesianas.
TEMA 2: Mecánica molecular. Fundamentos. Campos de fuerza. Minimización de gradientes. Métodos principales y ámbitos de aplicación.
TEMA 3: Dinámica molecular. Mínimos locales y estructuras promedio. Trayectorias. Método de Monte Carlo. Muestreo y cáculo de propiedades.
TEMA 4: Métodos cuánticos (I). Aspetos generales. La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo. Unidades atómicas. Principio variacional. Ecuaciones de roothan-hall. Determinantes de Slater. Funciones de onda monodeterminantales. Métodos de HARTREE-FCK: HF Y UHF. Correlación electrónica. Métodos perturbacionales. Interacción de configuraciones.
TEMA 5: Métodos cuánticos (II). Métodos semiempíricos. Hamiltonianos de core y de valencia. Aproximación Zdo. Métodos MNDO y PM3: Puntos fuertes y débiles.
TEMA 6: Métodos cuánticos (III). Métodos ab initio. Orbitales de Slater. Orbitales gaussianos. Bases de funciones. Funciones de core y de valencia. Pseudopotenciales efectivos de core. Métodos HF Y MP2.
TEMA 7: Métodos cuánticos (IV). Métodos DFT. Teoría del funcional de la densidad. Teoremas de Hohenberg-Kohn. Orbitales de Kohn-Sham. Aproximaciones locales y con corrección de gradiente. Métodos híbridos.
TEMA 8: Cálculo de propiedades moleculares. Cálculo del espectro infrarrojo de una molécula. Cálculo de espectros de resonancia magnética nuclear. Cálculo de propiedades quirópticas. Práctica 1: Cálculo de los espectros ir de dos moléculas diastereoméricas. Comparación con los resultados experimentales.
TEMA 9: Cálculo y predicción de la reactividad. Mínimos locales y estados de transición. Efectos del disolvente. Análisis armónico: condiciones de Mciver-Komornicky. Coordenadas de reacción. Energías de activación y reacción. Cinéticas de Curtin-Hammet. Selectividad. Descriptores de reactividad. Ecuación de Fukui-Klopman-Salem. Práctica 2: Cálculo de la estereoselectividad de una reacción. Comparación con los resultados experimentales.
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
- Cramer, C. J.: "Essentials of computational chemistry. Theories and models". Wiley:, Chichester, 2002.
- Jensen, J.: "Introduction to computational chemistry". Wiley: Chichester, 1999.
- Hehre, W. J.; Radom, L..; Schleyer, P. V. R.; Pople, J. A: "Ab initio molecular orbital theory". Wiley: New york, 1986.
- Hehre, W. J.: "A guide to molecular mechanics and quantum chemical calculations". Wavefunction, Inc: Irvine, 2003.
Biliografía de profundización
- Pross, A.: "Theoretical & physical principles of organic reactivity". Wiley: New york, 1995.
- Parr, R. G.; Yang, W.: "Density-functional theory of atoms and molecules". Clarendon: Oxford, 1989.
- Bader, R. F. W.: "Atoms in molecules -aquantum approach". Clarendon: Oxford, 1990.
- Albright, T. A.; Burdett, J. K.; Whangbo, M. H.: "Orbital interactions in chemistry". Wiley: New york, 1985.
Colecciones y revistas
- Reviews in computational chemistry. Lipkowitz, K. B.; Boyd, D. B., eds. Wiley: New york. Vols. 1-21.
- Encyclopedia of computational chemistry. Schleyes, P. V. R., ed. in chief. Pergamon: Chichester, 1998. Vols. 1-5.
- Journal of computational chemistry. Http://www3.interscience.wiley.com/cgibin/jhome/33822?cretry=1&sretry=0
- Computational chemistry and molecular modeling. Http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/jhome/33822?cretry=1&sretry=0
- Journal of chemical theory and computation. Http://pubs.acs.org/journals/jctcce/index.html
Lugar de impartición
Facultad de Química. Donostia.
También a través de videoconferencia en la UPNA.