Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2017/2018 | Otros años:  2016/2017  |  2015/2016  |  2014/2015 
Máster Universitario en Química Sintética e Industrial por la Universidad de Valladolid; la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea y la Universidad Pública de Navarra
Código: 71526 Asignatura: Química teórica y computacional
Créditos: 3 Tipo: Optativa Curso: 1 Periodo: 1º S
Departamento:
Profesores

Partes de este texto:

 

Descriptores

Química Teórica

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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.

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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.

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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.

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Metodología

Metodología - Actividad

Horas Presenciales

Horas no presenciales

A-1 Clases expositivas/participativas

17

 

A-2 Prácticas

6

 

A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos

   

A-4 Elaboración de trabajo

 

30

A-5 Lecturas de material

 

4

A-6 Estudio individual

 

10

A-7 Exámenes, pruebas de evaluación

3

1

A-8 Tutorías individuales

4

 
     

Total

30

45

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Relación actividades formativas-competencias

Competencia

Actividad formativa

G-1

A-1, A-2, A-4, A-5, A-6, A-8

G-2

A-1, A-2, A-4, A-5, A-6, A-8

E-1

A-1, A-2, A-4, A-5

E-2

A-1, A-2, A-4, A-5

E-3

A-1, A-2, A-4, A-5

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Idiomas

Castellano

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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

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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

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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.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que su profesor 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

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Lugar de impartición

Facultad de Química. Donostia.

También a través de videoconferencia en la UPNA.

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