Informace o předmětu

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno prezenčně.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Hlavním cílem předmětu je pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; dále pak osvojení principu výpočetní metody HMO a osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO.

Výstupy z učení

Na konci kurzu budou mít studenti následující dovednosti: porozumění základním kvantově chemickým konceptům; pochopení principů výpočetní kvantové chemie a vytváření orbitálně-interakčních diagramů jednoduchých reálných molekul.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška založená ze 75% na praktických dovednostech procvičených v semináři, z 25% z odpřednášené teorie. Teoretické otázky budou motivovány úlohami "Multiple-choice questions" na konci kapitol Loweho učebnice z oblastí, které probereme. Studenti mají možnost dobrovolně absolvovat ústní dozkoušení, při němž známka z písemné části může být zlepšena nebo nezměněna, nemůže být zhoršena.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno prezenčně.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Čt 12:00–13:50 B11/305

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

C9920/01: Út 16:00–16:50 A08/309, H. Semrád
C9920/02: Út 17:00–17:50 A08/309, H. Semrád

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Hlavním cílem předmětu je pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; dále pak osvojení principu výpočetní metody HMO a osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO.

Výstupy z učení

Na konci kurzu budou mít studenti následující dovednosti: porozumění základním kvantově chemickým konceptům; pochopení principů výpočetní kvantové chemie a vytváření orbitálně-interakčních diagramů jednoduchých reálných molekul.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška založená ze 75% na praktických dovednostech procvičených v semináři, z 25% z odpřednášené teorie. Teoretické otázky budou motivovány úlohami "Multiple-choice questions" na konci kapitol Loweho učebnice z oblastí, které probereme. Studenti mají možnost dobrovolně absolvovat ústní dozkoušení, při němž známka z písemné části může být zlepšena nebo nezměněna, nemůže být zhoršena.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno prezenčně.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 15:00–16:50 B11/305

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

C9920/01: Út 14:00–14:50 C12/311, H. Semrád
C9920/02: Út 17:00–17:50 C12/311, H. Semrád

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Hlavním cílem předmětu je pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; dále pak osvojení principu výpočetní metody HMO a osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO.

Výstupy z učení

Na konci kurzu budou mít studenti následující dovednosti: porozumění základním kvantově chemickým konceptům; pochopení principů výpočetní kvantové chemie a vytváření orbitálně-interakčních diagramů jednoduchých reálných molekul.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava). Příklady ZK testů jsou uloženy v ISu.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno prezenčně.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 8:00–9:50 C12/311, Út 15:00–15:50 C12/311

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Hlavním cílem předmětu je pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; dále pak osvojení principu výpočetní metody HMO a osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO.

Výstupy z učení

Na konci kurzu budou mít studenti následující dovednosti: porozumění základním kvantově chemickým konceptům; pochopení principů výpočetní kvantové chemie a vytváření orbitálně-interakčních diagramů jednoduchých reálných molekul.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava). Příklady ZK testů jsou uloženy v ISu.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno částečně online.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 12:00–13:50 B11/335

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

C9920/01: Čt 16:00–16:50 B11/205, M. Munzarová
C9920/02: Čt 17:00–17:50 B11/205, M. Munzarová

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Hlavním cílem předmětu je pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; dále pak osvojení principu výpočetní metody HMO a osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO.

Výstupy z učení

Na konci kurzu budou mít studenti následující dovednosti: porozumění základním kvantově chemickým konceptům; pochopení principů výpočetní kvantové chemie a vytváření orbitálně-interakčních diagramů jednoduchých reálných molekul.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava). Příklady ZK testů jsou uloženy v ISu.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Jakub Stošek, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 13:00–14:50 B11/335

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

C9920/01: Čt 16:00–16:50 C12/311, M. Munzarová
C9920/02: Čt 17:00–17:50 C12/311, M. Munzarová

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Hlavním cílem předmětu je pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; dále pak osvojení principu výpočetní metody HMO a osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO.

Výstupy z učení

Na konci kurzu budou mít studenti následující dovednosti: porozumění základním kvantově chemickým konceptům; pochopení principů výpočetní kvantové chemie a vytváření orbitálně-interakčních diagramů jednoduchých reálných molekul.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava). Příklady ZK testů jsou uloženy v ISu.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 1. 10. až Pá 14. 12. Út 12:00–13:50 B11/335

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

C9920/01: Po 17. 9. až Pá 14. 12. St 16:00–16:50 C12/311, M. Munzarová
C9920/02: Po 17. 9. až Pá 14. 12. St 15:00–15:50 C12/311, M. Munzarová

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 8 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se ojednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Výstupy z učení

Dovednost vytvářet orbitálně-interakční diagramy jednoduchých molekul, porozumění základním kvantově chemickým konceptům.

Osnova

• . Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava). Příklady ZK testů jsou uloženy v ISu.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 18. 9. až Pá 15. 12. Út 14:00–16:50 C12/311

Předpoklady

Jakýkoli z VŠ kurzů matematiky, stačí v rozsahu běžném pro studenty CH nebo BCH, včetně matematiky pro studenty programu se zaměřením na vzdělávání.

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 8 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se ojednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Výstupy z učení

Dovednost vytvářet orbitálně-interakční diagramy jednoduchých molekul, porozumění základním kvantově chemickým konceptům.

Osnova

• . Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava). Příklady ZK testů jsou uloženy v ISu.

Informace učitele

Co nejkonkrétnější vyjádření ke kurzu (po jeho skončení a uzavření zkouškou) prostřednictvím Předmětové ankety ISu je maximálně vítáno. Anonymní odpovědi budou průběžně zveřejňovány v ISu.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)
doc. Mgr. Jana Pavlů, Ph.D. (pomocník)
Mgr. Jakub Stošek, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Po 19. 9. až Ne 18. 12. St 8:00–10:50 C12/311

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 8 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• . Základní pojmy kvantové mechaniky 1.1 Co je kvantová mechanika (QM), stav systému v klasické a kvantové mechanice 1.2 Pojem funkce jedné proměnné, Postulát o vlnové funkci 1.3 Jak získat informace obsažené v Ψ? 1.4 Dodatek k Postulátu o vlnové funkci: Bornova pravděpodobnostní interpretace 1.5 Hodnoty fyzikálních veličin, operátory, vlastní funkce a vlastní hodoty 1.6 Důležité QM operátory 1.7 Postulát o operátorech, základní vlastnosti QM operátorů 2. Atom vodíku 2.1 Schrödingerova rovnice pro elektron v poli jádra 2.2 Symetrie problému, sférické polární souřadnice, atomové jednotky 2.3 Dovolené hodnoty energie a atomová spektra 2.4 Názvosloví vlnových funkcí 2.5 Popis vlastních funkcí: Funkce 1s, 2s a 2p 2.6 Radiální hustota pravděpodobnosti 3. Atomy s více elektrony 3.1 Orbitální aproximace, součet energií orbitalů vs. celková energie 3.2 Matematický popis a názvosloví atomových orbitalů 3.3 Výměnná symetrie VF, elektronový spin 3.4 Elektronová konfigurace Li, antisymetrie VF (Pauliho princip) 3.5 Elektronové konfigurace atomů: Aufbau proces, Klechowského pravidlo 3.6 Hundovo pravidlo, vnitřní a valenční elektrony 3.7 Parametry mnohaelektronových atomů: Stínění, efektivní náboj a Slaterova pravidla, Orbitální poloměry a velikost atomu 3.8 Vývoj atomových vlastností v PT– efektivní náboje, atomové poloměry, orbitální energie 3.9 Vztahy k měřitelným vlastnostem: Ionizační potenciál a elektronová afinita, elektronegativita 4. Interakce dvou atomových orbitalů na různých centrech 4.1 Základní aproximace: Bornova-Oppenheimerova, orbitální, MO-LCAO 4.2 Konstrukce MO: Interakce dvou identických AO, interakce dvou různých AO, orbitaly s nulovým překryvem 4.3 Aplikace na některé jednoduché dvouatomové molekuly: Pravidla pro zaplňování hladin, systémy se 2, 4, 1 a 3 elektrony 4.4 Překryv a symetrie: Překryv 1s/1s, překryv 2p/2p, překryv 1s/2p, překryvové integrály nulové díky symetrii, elementy symetrie 4.5 Aplikace konceptů symetrie na některé polyatomické molekuly: / separace, MO ethylenu a formaldehydu 5. Metoda fragmentových molekulových orbitalů (FMO), interakce mezi dvěma FMO 5.1 MO některých modelových systémů, Hn: Čtvercově planární a obdélníková H4, lineární H3 a H4, triangulární H3, tetraedrální H4, hexagonální H6 5.2 Vliv elektronegativity na tvar a energii MO 5.3 Lineární molekuly AH2: symetrické vlastnosti fragmentových orbitalů, MO a aplikace na BeH2 5.4 Trigonálně planární molekuly AH3: symetrické vlastnosti FMO, MO a aplikace na BH3 5.5 Tetraedrické molekuly AH4: Symetrické vlastnosti fragmentových FMO, MO a aplikace na CH4 6. Interakce mezi třemi fragmentovými orbitaly 7.1 Pravidla pro interakci tří orbitalů: formulace problému, pravidla pro konstrukci MO 7.2 Elektronová struktura molekul AH: formulace problému a tvary MO, elektronová struktura LiH, BH a FH 7.3 Lomené molekuly AH2: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro H2O 7.4 Pyramidální molekuly AH3: symetrie FMO, interakční diagram a MO pro NH3 7. Interakce mezi čtyřmi fragmentovými orbitaly a MO velkých molekul 7.1 Homonukleární diatomické molekuly A2 7.2 Heteronukleární diatomické molekuly AB 7.3 MO acetylenu, ethylenu a ethanu 7.4 Konjugované polyeny 8. Orbitální korelační diagramy: Modelové systémy H3+ a H3- 8.1 Pravidla pro kreslení orbitálních korelačních diagramů 8.2 Orbitální korelační diagram pro ohýbání H3 8.3 Geometrie H3+ 8.4 Geometrie H3− a pravidlo nejvyššího obsazeného MO 9. Geometrie molekul AH2 a AH3 9.1 Molekuly AH2: Orbitální korelační diagram mezi lineární a lomenou strukturou 9.2 Geometrie molekul AH2 9.3 Molekuly AH3: Orbitální korelační diagram mezi trigonální a pyramidální strukturou, geometrie molekul AH3 10. Úvod do studia chemické reaktivity 3.3.1 Popis chemické reakce 3.3.2 Aproximace hraničních orbitalů 3.3.3 Cykloadiční reakce Literatura: Y. Jean, F. Volatron, An Introduction to Molecular Orbitals, Oxford University Press, Oxford, 1993. John P. Lowe: Quantum Chemistry - 2nd ed, Academic Press, San Diego, California, 1993. Obě učebnice jsou zveřejněny ve studijních materiálech ISu. Zkouška: Písemná + ústní v rámci řádného ZK období. Příklady písemných částí lze nalézt v učebních materiálech ISu, nebudou se vyskytovat úlohy na obyčejnou Hückelovu metodu (letos přesunuta do C9930), rozšířena bude „orbitální“ část. Ústní část: dvě otázky z podrobnější úrovně členění.

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava)

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Cina Foroutannejad, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 11:00–13:50 C12/311

Předpoklady

Úspěšné absolvování kurzu C1020 "Obecná chemie".

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 8 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul: Syllabus pro období podzim 2014 A. Základy popisu atomů 1. Základní pojmy kvantové mechaniky. Proč potřebujeme vlnovou funkci? Co je Schrödingerova rovnice a jak se řeší? Pojmy operátor, vlastní funkce a vlastní hodnota. Hermitovské operátory a jejich vlastnosti. Operátor polohy, operátor hybnosti, operátor čtverce momentu hybnosti, operátor průmětu momentu hybnosti do osy z, operátor energie – tzv. Hamiltonián. Dvojice komutujících operátorů a existence společných vlastních hodnot. 2. Atom vodíku. Hamiltonián. Přechod ke sférickým souřadnicím. Vlastní stavy pro záporné a kladné hodnoty energie. Degenerace hladin. Vlastní funkce – atomové orbitaly. Radiální a angulární části orbitalů, vztah k operátoru momentu hybnosti. Proč jsou hodnoty některých vlastních komplexní čísla a jak se dostaneme k reálným orbitalům s, px, py, pz, ... aneb princip lineární kombinace. Jak rozumět znázorňování orbitalů, co znamená pojem orthogonality a k čemu ho lze využít? 3. Atomy s více elektrony. Popis mikrosvěta pomocí atomových jednotek. Hamiltonián pro atom He a jeho možná zjednodušení. Význam pojmu orbital pro atom s více elektrony. Jednoelektronové funkce a energie vs. celková mnohaelektronová funkce a energie. Výměnná symetrie VF, elektronový spin, antisymetrie. Elektronová konfigurace Li, Pauliho princip výlučnosti. Slaterův determinant, pojem Slaterovského orbitalu. Aufbau princip, Klechowského a Hundovo pravidlo. Vývoj atomových vlastností v periodickém systému. B. Základy popisu molekul 4. Molekula H2+. Hamiltonián pro systém tří částic. Bornova-Oppenheimerova aproximace. Metoda molekulových orbitalů (MO) jako lineární kombinace atomových orbitalů (LCAO). Řešení (a) využitím symetrie a (b) variační metodou. Překryvový integrál, interakční integrál jako funkce mezijaderné vzdálenosti. Sekulární rovnice, výsledné energie a vlnové funkce. Grafické reprezentace MO, symetrické vlastnosti, pojem vazebného a protivazebného MO. Znázornění pomocí interakčního diagramu. 5. Jednoduchá Hückelova metoda. Aproximace nezávislých  elektronů. Hückelův determinant, veličiny  a . Vlastní hodnoty a funkce. Diagramy pro energiové hladiny. Elektronová struktura planárních uhlovodíků. Nábojové hustoty,  elektronové hustoty, HMO energie: vztah k experimentálním veličinám. Princip rozšířené Hückelovy metody (EHT), báze, překryvové a interakční integrály, parametr K, vlastní hodnoty a funkce. Smysl EHT v současné kvantověchemické praxi. 6. Symetrie molekul. Grupy symetrie molekul. Matice a jejich násobení. Maticová reprezentace grupy symetrie pro molekulu NH3. Rozklad redukovateln0 reprezentace na neredukovatelné reprezentace. Označení neredukovatelných reprezentací. Symetricky přizpůsobené lineární kombinace. Užití charakterových tabulek: nulové a nenulové překryvové integrály. Symetricky řízená orbitální interakce. C. Orbitální interakce 7. Interakce mezi dvěma atomovými orbitaly: Molekuly A2 a AB. Interakce dvou identických a rozdílných AO. Obsazování hladin, celková energie. Překryv a symetrie. Interakce mezi čtyřmi AO. Dvojatomové molekuly A2 a AB: bázové funkce,  a  MO, s-p interakce, interakční diagramy. Elektronové konfigurace molekul H2+, H2, He2+, He2, Li2, Be2, B2, C2, N2+, N2, O2+, O2, F2, Ne2: disociační energie, vazebné délky a vibrační frekvence. 8. Interakce mezi dvěma fragmentovými orbitaly: Molekuly AH2. Lineární a lomené molekuly AH2: pojem fragmentového orbitalu, elementy symetrie, MO, korelační diagram mezi lineární a lomenou geometrií, geometrie AH2 molekul. Aplikace na molekuly LiH2, BeH2, BH2, CH2, NH2, H2O+, H2O. 9. Molekuly AH3 a AH4. MO trigonálních molekul AH3. Orbitální korelační diagram pro trigonálně planární a pyramidální AH3. Planární nebo pyramidální geometrie? Molekuly BH3, BH4- a NH3. Planární molekuly AH3: tvar trojhelníku, tvar „T“, nebo tvar „Y“ ? Molekuly ClF3 a BrF3. Tetraedrické molekuly AH4. Tvary AH4 systémů: tetraedrické, čtvercově pyramidální, čtvercově planární a „butterfly“ struktury. Literatura: John P. Lowe: Quantum Chemistry - 2nd ed, Academic Press, San Diego, California, 1993. Y. Jean, F. Volatron, An Introduction to Molecular Orbitals, Oxford University Press, Oxford, 1993. Tyto knihy jsou k dispozici v Knihovně univerzitního kampusu, police 544.3. Loweho učebnice je taktéž ve studijních materiálech na ISu. Časová organizace výuky: Čt 16.00-17.30 přednáška (nepovinná) Čt 17.45-18.35 seminář (povinná aktivní účast, tolerovány jsou 2 neomluvené absence, omluvenky prostřednictvím studijního oddělení) Konzultace: Dle domluvy na marketa@chemi.muni.cz Zkouška: Písemná + ústní v rámci řádného ZK období.

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava)

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Cina Foroutannejad, Ph.D. (pomocník)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Čt 16:00–18:50 C12/311

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul: Syllabus pro období podzim 2014 A. Základy popisu atomů 1. Základní pojmy kvantové mechaniky. Proč potřebujeme vlnovou funkci? Co je Schrödingerova rovnice a jak se řeší? Pojmy operátor, vlastní funkce a vlastní hodnota. Hermitovské operátory a jejich vlastnosti. Operátor polohy, operátor hybnosti, operátor čtverce momentu hybnosti, operátor průmětu momentu hybnosti do osy z, operátor energie – tzv. Hamiltonián. Dvojice komutujících operátorů a existence společných vlastních hodnot. 2. Atom vodíku. Hamiltonián. Přechod ke sférickým souřadnicím. Vlastní stavy pro záporné a kladné hodnoty energie. Degenerace hladin. Vlastní funkce – atomové orbitaly. Radiální a angulární části orbitalů, vztah k operátoru momentu hybnosti. Proč jsou hodnoty některých vlastních komplexní čísla a jak se dostaneme k reálným orbitalům s, px, py, pz, ... aneb princip lineární kombinace. Jak rozumět znázorňování orbitalů, co znamená pojem orthogonality a k čemu ho lze využít? 3. Atomy s více elektrony. Popis mikrosvěta pomocí atomových jednotek. Hamiltonián pro atom He a jeho možná zjednodušení. Význam pojmu orbital pro atom s více elektrony. Jednoelektronové funkce a energie vs. celková mnohaelektronová funkce a energie. Výměnná symetrie VF, elektronový spin, antisymetrie. Elektronová konfigurace Li, Pauliho princip výlučnosti. Slaterův determinant, pojem Slaterovského orbitalu. Aufbau princip, Klechowského a Hundovo pravidlo. Vývoj atomových vlastností v periodickém systému. B. Základy popisu molekul 4. Molekula H2+. Hamiltonián pro systém tří částic. Bornova-Oppenheimerova aproximace. Metoda molekulových orbitalů (MO) jako lineární kombinace atomových orbitalů (LCAO). Řešení (a) využitím symetrie a (b) variační metodou. Překryvový integrál, interakční integrál jako funkce mezijaderné vzdálenosti. Sekulární rovnice, výsledné energie a vlnové funkce. Grafické reprezentace MO, symetrické vlastnosti, pojem vazebného a protivazebného MO. Znázornění pomocí interakčního diagramu. 5. Jednoduchá Hückelova metoda. Aproximace nezávislých  elektronů. Hückelův determinant, veličiny  a . Vlastní hodnoty a funkce. Diagramy pro energiové hladiny. Elektronová struktura planárních uhlovodíků. Nábojové hustoty,  elektronové hustoty, HMO energie: vztah k experimentálním veličinám. Princip rozšířené Hückelovy metody (EHT), báze, překryvové a interakční integrály, parametr K, vlastní hodnoty a funkce. Smysl EHT v současné kvantověchemické praxi. 6. Symetrie molekul. Grupy symetrie molekul. Matice a jejich násobení. Maticová reprezentace grupy symetrie pro molekulu NH3. Rozklad redukovateln0 reprezentace na neredukovatelné reprezentace. Označení neredukovatelných reprezentací. Symetricky přizpůsobené lineární kombinace. Užití charakterových tabulek: nulové a nenulové překryvové integrály. Symetricky řízená orbitální interakce. C. Orbitální interakce 7. Interakce mezi dvěma atomovými orbitaly: Molekuly A2 a AB. Interakce dvou identických a rozdílných AO. Obsazování hladin, celková energie. Překryv a symetrie. Interakce mezi čtyřmi AO. Dvojatomové molekuly A2 a AB: bázové funkce,  a  MO, s-p interakce, interakční diagramy. Elektronové konfigurace molekul H2+, H2, He2+, He2, Li2, Be2, B2, C2, N2+, N2, O2+, O2, F2, Ne2: disociační energie, vazebné délky a vibrační frekvence. 8. Interakce mezi dvěma fragmentovými orbitaly: Molekuly AH2. Lineární a lomené molekuly AH2: pojem fragmentového orbitalu, elementy symetrie, MO, korelační diagram mezi lineární a lomenou geometrií, geometrie AH2 molekul. Aplikace na molekuly LiH2, BeH2, BH2, CH2, NH2, H2O+, H2O. 9. Molekuly AH3 a AH4. MO trigonálních molekul AH3. Orbitální korelační diagram pro trigonálně planární a pyramidální AH3. Planární nebo pyramidální geometrie? Molekuly BH3, BH4- a NH3. Planární molekuly AH3: tvar trojhelníku, tvar „T“, nebo tvar „Y“ ? Molekuly ClF3 a BrF3. Tetraedrické molekuly AH4. Tvary AH4 systémů: tetraedrické, čtvercově pyramidální, čtvercově planární a „butterfly“ struktury. Literatura: John P. Lowe: Quantum Chemistry - 2nd ed, Academic Press, San Diego, California, 1993. Y. Jean, F. Volatron, An Introduction to Molecular Orbitals, Oxford University Press, Oxford, 1993. Tyto knihy jsou k dispozici v Knihovně univerzitního kampusu, police 544.3. Loweho učebnice je taktéž ve studijních materiálech na ISu. Časová organizace výuky: Čt 16.00-17.30 přednáška (nepovinná) Čt 17.45-18.35 seminář (povinná aktivní účast, tolerovány jsou 2 neomluvené absence, omluvenky prostřednictvím studijního oddělení) Konzultace: Dle domluvy na marketa@chemi.muni.cz Zkouška: Písemná + ústní v rámci řádného ZK období.

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava)

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 7:00–9:50 C12/311

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky.Pojem vlnové funkce, postulát o vlnové funkci. Obecná stacionární Schrodingerova rovnice. Pojmy operátor, vlastní funkce operátoru, vlastní hodnota příslušející operátoru a vlastní funkci. Hermitovský operátor: definice a vlastnosti. Operátor polohy, operátor hybnosti, operátor čtverce momentu hybnosti, operátor průmětu momentu hybnosti do osy z, operátor energie - tzv. Hamiltonián. Pojem dvojice komutujících operátorů, existence společné úplné množiny vlastních funkcí pro dvojici komutujících operátorů. 2. Atom vodíku.Hamiltonián pro atom vodíku s fixním jádrem resp. se zavedením redukované hmotnosti. Souřadnice pro sféricky symetrický potenciál. Vlastní stavy pro záporné a kladné hodnoty energie. Pojem degenerace, vlastní funkce. Radiální faktory, radiální distribuční funkce. Angulární faktory jako vlastní funkce operátorů momentu hybnosti. Komplexní a reálné angulární funkce. Způsoby znázorňování orbitalů, pojem orthogonality. 3. Atomy s více elektrony. Atomové jednotky. Hamiltonián pro atom He. Význam pojmu orbital. Celková VF ve vztahu k jednoelektronovým VF. Celková energie ve vztahu k jednoelektronovým energiím. Výměnná symetrie VF, elektronový spin, antisymetrie. Elektronová konfigurace Li, Pauliho princip výlučnosti. Slaterův determinant. Pojem Slaterovského orbitalu. Aufbau princip, Klechowského a Hundovo pravidlo. Vývoj atomových vlastností v periodickém systému. 4. Molekula H2+. Hamiltonián pro systém tří částic. Bornova-Oppenheimerova aproximace tvaru vlnové funkce. Metoda molekulových orbitalů (MO) jako lineární kominace atomových orbitalů (LCAO). Řešení (a) využitím symetrie a (b) variační metodou. Překryvový integrál, interakční integrál jako funkce mezijaderné vzdálenosti. Sekulární rovnice, výsledné energie a vlnové funkce. Grafické reprezentace MO, symetrické vlastnosti, pojem vazebného a protivazebného MO. Znázornění pomocí interakčního diagramu. 5. Jednoduchá Hückelova metoda. Aproximace nezávislých pi-elektronů. Hückelův determinant, veličiny alfa a beta. Vlastní hodnoty a funkce. Diagramy pro energiové hladiny. Nábojové hustoty, pi elektronové hustoty, HMO energie: vztah k experimentálním veličinám. Princip rozšířené Hückelovy metody, báze, překryvové a interakční integrály, parametr K, vlastní hodnoty a funkce. Elektronová struktura planárních uhlovodíků. 6. Symetrie molekul. Grupy symetrie molekul. Matice a jejich násobení. Maticová reprezentace grupy symetrie. Redukovatelná a neredukovatelná reprezentace. Označení neredukovatelných reprezentací. Symetricky přizpůsobené lineární kombinace. Užití charakterových tabulek: nulové a nenulové překryvové integrály. Symetricky řízená orbitální interakce. 7. Interakce mezi dvěma atomovými orbitaly: Molekuly A2 a AB. Interakce dvou identických a rozdílných AO. Obsazování hladin, celková energie. Překryv a symetrie. Interakce mezi čtyřmi AO. Dvojatomové molekuly A2 a AB: bázové funkce, pi a sigma MO, s-p interakce, interakční diagramy, elektronové konfigurace, vazebné délky a energie. 8. Interakce mezi dvěma fragmentovými orbitaly. Lineární a lomené molekuly AH2: pojem fragmentového orbitalu, elementy symetrie, MO, korelační diagram mezi lineární a lomenou geometrií, geometrie AH2 molekul. Aplikace na molekulu BeH2. 9. Molekuly AH3 a AH4. MO trigonálních molekul AH3. Orbitální korelační diagram pro trigonálně planární a pyramidální AH3. Planární nebo pyramidální geometrie? Tetraedrální molekuly AH4. Tvary AH4 systémů. 10. Pevné látky. Orbitaly a pásy v jednom rozměru. Blochovy funkce, k, pásové struktury. Průběh pásu. Hustota stavů. Distorze jednorozměrných systémů. Dvou a třírozměrné systémy. Vysokospinové a nízkospinové stavy.

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemná zkouška (vyžadující z větší části vlastní odpovědi, z menší části výběr z možností) a ústní zkouška (v rozsahu 2 bodů sylabu určených vyučující, 20 min příprava)

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie a elektronové struktury molekul

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 12:00–14:50 C12/311

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní pojmy kvantové mechaniky.Pojem vlnové funkce, postulát o vlnové funkci. Obecná stacionární Schroedingerova rovnice. Pojmy operátor, vlastní funkce operátoru, vlastní hodnota příslušející operátoru a vlastní funkci. Hermitovský operátor: definice a vlastnosti. Operátor polohy, operátor hybnosti, operátor čtverce momentu hybnosti, operátor průmětu momentu hybnosti do osy z, operátor energie - tzv. Hamiltonián. Pojem dvojice komutujících operátorů, existence společné úplné množiny vlastních funkcí pro dvojici komutujících operátorů. 2. Atom vodíku.Hamiltonián pro atom vodíku s fixním jádrem resp. se zavedením redukované hmotnosti. Souřadnice pro sféricky symetrický potenciál. Vlastní stavy pro záporné a kladné hodnoty energie. Pojem degenerace, vlastní funkce. Radiální faktory, radiální distribuční funkce. Angulární faktory jako vlastní funkce operátorů momentu hybnosti. Komplexní a reálné angulární funkce. Způsoby znázorňování orbitalů, pojem orthogonality. 3. Atomy s více elektrony. Atomové jednotky. Hamiltonián pro atom He. Význam pojmu orbital. Celková VF ve vztahu k jednoelektronovým VF. Celková energie ve vztahu k jednoelektronovým energiím. Výměnná symetrie VF, elektronový spin, antisymetrie. Elektronová konfigurace Li, Pauliho princip výlučnosti. Slaterův determinant. Pojem Slaterovského orbitalu. Aufbau princip, Klechowského a Hundovo pravidlo. Vývoj atomových vlastností v periodickém systému. 4. Molekula H2+. Hamiltonián pro systém tří částic. Bornova-Oppenheimerova aproximace tvaru vlnové funkce. Metoda molekulových orbitalů (MO) jako lineární kominace atomových orbitalů (LCAO). Řešení (a) využitím symetrie a (b) variační metodou. Překryvový integrál, interakční integrál jako funkce mezijaderné vzdálenosti. Sekulární rovnice, výsledné energie a vlnové funkce. Grafické reprezentace MO, symetrické vlastnosti, pojem vazebného a protivazebného MO. Znázornění pomocí interakčního diagramu. 5. Jednoduchá Hückelova metoda. Aproximace nezávislých pi-elektronů. Hückelův determinant, veličiny alfa a beta. Vlastní hodnoty a funkce. Diagramy pro energiové hladiny. Nábojové hustoty, pi elektronové hustoty, HMO energie: vztah k experimentálním veličinám. Princip rozšířené Hückelovy metody, báze, překryvové a interakční integrály, parametr K, vlastní hodnoty a funkce. Elektronová struktura planárních uhlovodíků. 6. Symetrie molekul. Grupy symetrie molekul. Matice a jejich násobení. Maticová reprezentace grupy symetrie. Redukovatelná a neredukovatelná reprezentace. Označení neredukovatelných reprezentací. Symetricky přizpůsobené lineární kombinace. Užití charakterových tabulek: nulové a nenulové překryvové integrály. Symetricky řízená orbitální interakce. 7. Interakce mezi dvěma atomovými orbitaly: Molekuly A2 a AB. Interakce dvou identických a rozdílných AO. Obsazování hladin, celková energie. Překryv a symetrie. Interakce mezi čtyřmi AO. Dvojatomové molekuly A2 a AB: bázové funkce, pi a sigma MO, s-p interakce, interakční diagramy, elektronové konfigurace, vazebné délky a energie. 8. Interakce mezi dvěma fragmentovými orbitaly. Lineární a lomené molekuly AH2: pojem fragmentového orbitalu, elementy symetrie, MO, korelační diagram mezi lineární a lomenou geometrií, geometrie AH2 molekul. Aplikace na molekulu BeH2. 9. Molekuly AH3 a AH4. MO trigonálních molekul AH3. Orbitální korelační diagram pro trigonálně planární a pyramidální AH3. Planární nebo pyramidální geometrie? Tetraedrální molekuly AH4. Tvary AH4 systémů. 10. Pevné látky. Orbitaly a pásy v jednom rozměru. Blochovy funkce, k, pásové struktury. Průběh pásu. Hustota stavů. Distorze jednorozměrných systémů. Dvou a třírozměrné systémy. Vysokospinové a nízkospinové stavy.

Literatura

doporučená literatura
• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• JEAN, Yves a François VOLATRON. An introduction to molecular orbitals. Edited by Jeremy K. Burdett. New York: Oxford University Press, 1993, xiv, 337. ISBN 0195069188. info
• ALBRIGHT, Thomas A., Jeremy K. BURDETT a Myung-Hwan WHANGBO. Orbital interactions in chemistry. New York: Wiley, 1985, xv, 447. ISBN 0471873934. URL info

Výukové metody

Přednášky, cvičení, konzultace.

Metody hodnocení

Písemný test.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 11:00–12:50 C04/211, Út 13:00–13:50 C04/211

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní koncepty kvantové mechaniky. Historie a současnost kvantové chemie (QCH). 2. Atom vodíku. 3. Atomy s více elektrony. 4. Molekulový ion H2+ : Metoda MO-LCAO. 5. Molekuly s více elektrony: Jednoduchá a rozšířená Hueckelova metoda (HMO a EHT). 6. Kvalitativní popis elektronové struktury. Symetrie. Orbitální interakce. 7. Interakční a korelační diagramy malých molekul. 8. "Ab initio" kvantová chemie: Metoda Hartree-Fockova (HF). 9. Nadstavby HF metody: Konfigurační interakce (CI), Poruchová metoda (MP), Metoda spřažených klastrů (CC). 10. Metoda funckionálu hustoty (DFT). 11. Hierarchie ab initio metod,jejich vztah ke klasické a kvantové molekulové dynamice (MD). 12. Strategie aplikace QM metod na chemické problémy. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky, diskuse v hodině, konzultace.

Metody hodnocení

ústní zkouška.

Další komentáře

Studijní materiály

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 8:00–9:50 C12/311

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní koncepty kvantové mechaniky. Historie a současnost kvantové chemie (QCH). 2. Atom vodíku. 3. Atomy s více elektrony. 4. Molekulový ion H2+ : Metoda MO-LCAO. 5. Molekuly s více elektrony: Jednoduchá a rozšířená Hueckelova metoda (HMO a EHT). 6. Kvalitativní popis elektronové struktury. Symetrie. Orbitální interakce. 7. Interakční a korelační diagramy malých molekul. 8. "Ab initio" kvantová chemie: Metoda Hartree-Fockova (HF). 9. Nadstavby HF metody: Konfigurační interakce (CI), Poruchová metoda (MP), Metoda spřažených klastrů (CC). 10. Metoda funckionálu hustoty (DFT). 11. Hierarchie ab initio metod,jejich vztah ke klasické a kvantové molekulové dynamice (MD). 12. Strategie aplikace QM metod na chemické problémy. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky, diskuse v hodině, konzultace.

Metody hodnocení

ústní zkouška.

Další komentáře

Studijní materiály

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Čt 8:00–9:50 C04/211

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní koncepty kvantové mechaniky. Historie a současnost kvantové chemie (QCH). 2. Atom vodíku. 3. Atomy s více elektrony. 4. Molekulový ion H2+ : Metoda MO-LCAO. 5. Molekuly s více elektrony: Jednoduchá a rozšířená Hueckelova metoda (HMO a EHT). 6. Kvalitativní popis elektronové struktury. Symetrie. Orbitální interakce. 7. Interakční a korelační diagramy malých molekul. 8. "Ab initio" kvantová chemie: Metoda Hartree-Fockova (HF). 9. Nadstavby HF metody: Konfigurační interakce (CI), Poruchová metoda (MP), Metoda spřažených klastrů (CC). 10. Metoda funckionálu hustoty (DFT). 11. Hierarchie ab initio metod,jejich vztah ke klasické a kvantové molekulové dynamice (MD). 12. Strategie aplikace QM metod na chemické problémy. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky, diskuse v hodině, konzultace.

Metody hodnocení

ústní zkouška.

Další komentáře

Studijní materiály

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Út 9:00–10:50 C04/211

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní koncepty kvantové mechaniky. Historie a současnost kvantové chemie (QCH). 2. Atom vodíku. 3. Atomy s více elektrony. 4. Molekulový ion H2+ : Metoda MO-LCAO. 5. Molekuly s více elektrony: Jednoduchá a rozšířená Hueckelova metoda (HMO a EHT). 6. Kvalitativní popis elektronové struktury. Symetrie. Orbitální interakce. 7. Interakční a korelační diagramy malých molekul. 8. "Ab initio" kvantová chemie: Metoda Hartree-Fockova (HF). 9. Nadstavby HF metody: Konfigurační interakce (CI), Poruchová metoda (MP), Metoda spřažených klastrů (CC). 10. Metoda funckionálu hustoty (DFT). 11. Hierarchie ab initio metod,jejich vztah ke klasické a kvantové molekulové dynamice (MD). 12. Strategie aplikace QM metod na chemické problémy. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Metody hodnocení

Používané výukové metody: přednášky, diskuse v hodině, prezentace výsledků vlastního výzkumu a diskuse o nich, domácí úkoly, četba z vybrané literatury. Požadavky pro ukončení: Ústní zkouška.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Údaje z období podzim 2011 - akreditace se nezveřejňují

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní koncepty kvantové mechaniky. Historie a současnost kvantové chemie (QCH). 2. Atom vodíku. 3. Atomy s více elektrony. 4. Molekulový ion H2+ : Metoda MO-LCAO. 5. Molekuly s více elektrony: Jednoduchá a rozšířená Hueckelova metoda (HMO a EHT). 6. Kvalitativní popis elektronové struktury. Symetrie. Orbitální interakce. 7. Interakční a korelační diagramy malých molekul. 8. "Ab initio" kvantová chemie: Metoda Hartree-Fockova (HF). 9. Nadstavby HF metody: Konfigurační interakce (CI), Poruchová metoda (MP), Metoda spřažených klastrů (CC). 10. Metoda funckionálu hustoty (DFT). 11. Hierarchie ab initio metod,jejich vztah ke klasické a kvantové molekulové dynamice (MD). 12. Strategie aplikace QM metod na chemické problémy. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky, diskuse v hodině, konzultace.

Metody hodnocení

ústní zkouška.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

C9920 Úvod do kvantové chemie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.

Vyučující

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)

Garance

doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)

Cíle předmětu

Charakteristika předmětu: Jedná se o jednosemestrální uvedení do problematiky základů metod kvantové chemie a jejich aplikace na reprodukci, interpretaci a predikci experimentálních dat pro reálné chemické systémy. Kurz je zaměřen na poskytnutí teoretického základu potřebného pro studenty, kteří uvažují o využití metod kvantové chemie ve svých vlastních výzkumných úkolech nebo kteří tak již činí. Využití matematiky je omezeno na nezbytné minimum; základní kvantově-mechanické koncepty jsou zavedeny v rámci přednášky na konkrétních příkladech. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Osnova

• 1. Základní koncepty kvantové mechaniky. Historie a současnost kvantové chemie (QCH). 2. Atom vodíku. 3. Atomy s více elektrony. 4. Molekulový ion H2+ : Metoda MO-LCAO. 5. Molekuly s více elektrony: Jednoduchá a rozšířená Hueckelova metoda (HMO a EHT). 6. Kvalitativní popis elektronové struktury. Symetrie. Orbitální interakce. 7. Interakční a korelační diagramy malých molekul. 8. "Ab initio" kvantová chemie: Metoda Hartree-Fockova (HF). 9. Nadstavby HF metody: Konfigurační interakce (CI), Poruchová metoda (MP), Metoda spřažených klastrů (CC). 10. Metoda funckionálu hustoty (DFT). 11. Hierarchie ab initio metod,jejich vztah ke klasické a kvantové molekulové dynamice (MD). 12. Strategie aplikace QM metod na chemické problémy. Cíle předmětu: Pochopení základních konceptů kvantové mechaniky na jednoduchých reálných chemických systémech; osvojení principů výpočetních metod kvantové chemie; osvojení základních pravidel kvalitativní teorie MO umožňující orientaci ve vypočtených datech a propojení ke konceptům užívaných experimentálními chemiky.

Literatura

• LOWE, John P. Quantum chemistry. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1993, xx, 711. ISBN 0124575552. info
• LEVINE, Ira N. Quantum chemistry. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999, x, 739. ISBN 0136855121. info
• PILAR, Frank L. Elementary quantum chemistry. 2nd ed. New York: McGraw-Hill Publishing Company, 1990, xvi, 599 s. ISBN 0-07-050093-2. info
• KOCH, Wolfram a Max C. HOLTHAUSEN. A chemist's guide to density functional theory. 2nd ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2001, xiii, 300. ISBN 3527304223. info

Výukové metody

Přednášky, diskuse v hodině, konzultace.

Metody hodnocení

ústní zkouška.

Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

• C9930 Metody kvantové chemie
  C9920  

• Statistika zápisu (podzim 2024, nejnovější)