Uniwersytet Ślaski w Katowicach - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Chemia teoretyczna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: W4-CH-S2-1-CT Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Chemia teoretyczna
Jednostka: Wydział Nauk Ścisłych i Technicznych
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 7.00 LUB 6.00 (zmienne w czasie)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: (brak danych)
Wymagania wstępne:

Znajomość pojęć matematyki wyższej (pochodnej, całki, prostych równań różniczkowych). Znajomość rachunku wektorowo-macierzowego.

Skrócony opis:

Moduł: Chemia teoretyczna

Kierunek: CHEMIA

Specjalność: Chemia Podstawowa, Chemia Środowiska, Chemia Informatyczna, Chemia Leków

Studia II stopnia, stacjonarne

Zajęcia: wykład, laboratorium

Pełny opis:

Moduł Chemia teoretyczna ma za zadanie zapoznanie studentów z ważniejszymi pojęciami chemii teoretycznej, w szczególności wyrobienie umiejętności posługiwania się chemią obliczeniową jako metodą alternatywną do badań eksperymentalnych. Główny akcent kładzie się na zastosowanie metod chemii kwantowej, na różnych poziomach dokładności, do określania charakterystyki spektralnej i właściwości związków chemicznych oraz do opisu struktury połączeń chemicznych na gruncie chemii teoretycznej.

Literatura:

1. L. Piela, Idee Chemii Kwantowej, PWN, Warszawa, 2003,

2. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 1982

3. K. Gumiński, Elementy Chemii Teoretycznej, PWN, Warszawa, 1964.

4. I. N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 5 ed., 1999

Efekty uczenia się:

Zna podstawowe klasy metod obliczeniowych: DFT (związane z pojęciem gęstości elektronowej) i WFT (związane z pojęciem funkcji falowej.

Umie scharakteryzować konfiguracje i stany elektronowe.

Umie zastosować metody obliczeniowe chemii kwantowej do opisu oddziaływań międzycząsteczkowych.

Ma świadomość komplementarności badań teoretycznych i doświadczalnych i ich roli w poznawaniu struktury materii.

Rozumie rolę przybliżenia jednoelektronowego w metodach kwantowochemicznych. Zna metodę Hartree-Focka.

Zna pojęcie korelacji elektronowej i potrafi wskazać metody obliczeniowe uwzględniające efekty korelacyjne.

Zna metodę DFT w ujęciu Kohna-Shama.

Zna elementy teorii grup w zakresie umożliwiającym opis i klasyfikację stanów kwantowych cząsteczek.

Zna obowiązujące teorie wyjaśniające naturę oddziaływań międzycząsteczkowych oraz potrafi je scharakteryzować i sklasyfikować.

Umie zastosować wybrane programy dostępne w pakietach komercyjnych do obliczeń w zakresie chemii kwantowej.

Umie zastosować metody kwantowochemiczne do badania struktury i energetyki molekularnej.

Umie wybrać i dostosować bazy funkcyjne do realizowanych obliczeń.

Metody i kryteria oceniania:

wykład:

Egzamin ustny. Student losuje zestaw zawierający 4 pytania. Na przygotowanie się ma 15 minut. Prawidłowa odpowiedź na co najmniej 3 pytania zapewnia ocenę pozytywną.

Skala ocen:

2.0 – nieudzielenie poprawnych odpowiedzi na co najmniej 2 pytania

3.0 – poprawna odpowiedź na 2 pytania;

4.0 – poprawna odpowiedź na 3 pytania;

5.0 – poprawna odpowiedź na 4 pytania.

Ocenę połówkową student uzyskuje przy niepełnej odpowiedzi na jedno z pytań

laboratorium:

Na zaliczenie z laboratorium składa się średnia ocena z: kolokwiów pisemnych oraz sprawozdań pisemnych

kolokwia:

kolokwia pisemne na punkty.

Skala ocen:

0 – 49 % punktów z kolokwiów – 2.0

50 - 59 % punktów z kolokwiów – 3.0

60 - 69% punktów z kolokwiów – 3.5

70 - 79% punktów z kolokwiów – 4.0

80 - 89% punktów z kolokwiów – 4.5

90 - 100% punktów z kolokwiów – 5.0

sprawozdania:

Student przygotowuje sprawozdania z przeprowadzonych obliczeń kwantowochemicznych na podane w wymaganiach merytorycznych tematy.

Skala ocen:

3.0 – przedstawienia wyników

3.5 – wyniki wraz z elementami opisu użytych metod obliczeniowych

4.0 – wyniki wraz z opisem użytych metod obliczeniowych

4.5 – niekompletne opracowanie na ocenę 5.0

5.0 – wyniki wraz z częścią teoretyczną oraz z wnioskami z obliczeń

moduł:

Średnia ważona ocen z egzaminu i z laboratorium

Zajęcia w cyklu "semestr zimowy 2020/2021" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Jaworska, Stanisław Kucharski, Monika Musiał
Prowadzący grup: Maria Jaworska, Monika Musiał, Tadeusz Pluta, Rafał Podeszwa
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Sposób ustalania oceny końcowej:

wykład:


Egzamin ustny. Student losuje zestaw zawierający 4 pytania. Na przygotowanie się ma 15 minut.

Skala ocen:

2.0 – nieudzielenie poprawnych odpowiedzi na co najmniej 2 pytania

3.0 – poprawna odpowiedź na 2 pytania;

4.0 – poprawna odpowiedź na 3 pytania;

5.0 – poprawna odpowiedź na 4 pytania.

Ocenę połówkową student uzyskuje przy niepełnej odpowiedzi na jedno z pytań



laboratorium:


Na zaliczenie z laboratorium składa się średnia ocena z: kolokwiów pisemnych (80%) oraz sprawozdań pisemnych (20%)


kolokwia:

3 kolokwia pisemne na punkty.


Skala ocen:

0 – 49 % punktów z kolokwiów – 2.0

50 - 59 % punktów z kolokwiów – 3.0

60 - 69% punktów z kolokwiów – 3.5

70 - 79% punktów z kolokwiów – 4.0

80 - 89% punktów z kolokwiów – 4.5

90 - 100% punktów z kolokwiów – 5.0


sprawozdania:


Student przygotowuje dwa sprawozdania z przeprowadzonych obliczeń kwantowochemicznych na podane w wymaganiach merytorycznych tematy.


Skala ocen:

3.0 – przedstawienie wyników

3.5 – wyniki wraz z elementami opisu użytych metod obliczeniowych

4.0 – wyniki wraz z opisem użytych metod obliczeniowych

4.5 – niekompletne opracowanie na ocenę 5.0

5.0 – wyniki wraz z częścią teoretyczną oraz z wnioskami z obliczeń


moduł:


Średnia ważona ocen z egzaminu (60%) i z laboratorium( 40%)

Pełny opis:

Wykład

Elementy teorii grup. Metody przybliżonego rozwiązywania równania Schroedingera. Zasada i metoda wariacyjna.

Jednowyznacznikowa funkcja falowa. Elementy macierzowe operatorów jedno- i dwu-elektronowych dla funkcji wyznacznikowej.

Równanie Schroedingera dla jednowyznacznikowej funkcji falowej. Metoda Hartree-Focka (HF). Równania HF i Hartree-Focka-Roothana (HFR). Metoda pola samouzgodnionego (SCF). Ortogonalizacja bazy funkcyjnej. Iteracyjne rozwiązywanie równań HFR. Metoda UHF i RHF. Bazy funkcyjne i ich klasyfikacja. Teoria funkcjonału gęstości elektronowej. Równania Kohna-Shama. Typy funkcjonałów. Metody półempiryczne. Elementy mechaniki molekularnej. Metody posthartree-fockowskie: metoda mieszania konfiguracji (CI). Metody posthartree-fockowskie: rachunek zaburzeń. Metody posthartree-fockowskie: metoda sprzężonych klasterów (CC). Oddziaływania międzycząsteczkowe.

Laboratorium

Podstawowe pojęcia i prawa mechaniki kwantowej;

ścisłe i przybliżone rozwiązania równania Schroedingera;

zastosowanie teorii grup w chemii kwantowej; pakiety obliczeniowe chemii kwantowej; metoda Hartree-Focka i metody posthartree-fockowskie;

teoria funkcjonałów gęstości elektronowej. wyznaczanie optymalnej geometrii;

krzywe energii potencjalnej; wyznaczanie struktury elektronowej atomów i cząsteczek; oddziaływania międzycząsteczkowe w chemii kwantowej.

Zajęcia w cyklu "semestr zimowy 2021/2022" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Jaworska, Monika Musiał
Prowadzący grup: Maria Jaworska, Monika Musiał, Rafał Podeszwa, Grzegorz Skrzyński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Sposób ustalania oceny końcowej:

Wykład:

Egzamin ustny. Student losuje zestaw zawierający cztery pytania. Na przygotowanie się ma 15 minut.

Skala ocen:

2.0 – nieudzielenie poprawnych odpowiedzi na co najmniej 2 pytania

3.0 – poprawna odpowiedź na 2 pytania;

4.0 – poprawna odpowiedź na 3 pytania;

5.0 – poprawna odpowiedź na 4 pytania.


Ocenę połówkową student uzyskuje przy niepełnej odpowiedzi na jedno z pytań


Przed przystąpieniem do egzaminu student musi uzyskać zaliczenie z laboratorium: chemia teoretyczna na ocenę co najmniej dostateczną.


Laboratorium:


Na zaliczenie z laboratorium składa się średnia ważona ocen z kolokwiów pisemnych (60%) oraz sprawozdań pisemnych (40%).


Kolokwia:

Dwa kolokwia pisemne na punkty.


Skala ocen:

0 – 49 % punktów z kolokwiów – 2.0

50 - 59 % punktów z kolokwiów – 3.0

60 - 69% punktów z kolokwiów – 3.5

70 - 79% punktów z kolokwiów – 4.0

80 - 89% punktów z kolokwiów – 4.5

90 - 100% punktów z kolokwiów – 5.0


Student ma prawo do dwóch kolokwiów poprawkowych z całości materiału

jeśli nie uzyskał oceny dostatecznej z punktów zebranych z kolokwiów przewidzianych w ramach zajęć.

Jedno w I terminie (przed I terminem egzaminu z chemii teoretycznej) a drugie w II terminie, tj. podczas sesji poprawkowej, przed II terminem egzaminu z chemii teoretycznej.


Sprawozdania (ocena końcowa: średnia uzyskanych ocen ze sprawozdań):


Student przygotowuje trzy sprawozdania z przeprowadzonych obliczeń kwantowochemicznych na podane w wymaganiach merytorycznych tematy.


Skala ocen:

2.0 - brak wyników

3.0 – przedstawienie wyników

3.5 – wyniki wraz z elementami opisu użytych metod obliczeniowych

4.0 – wyniki wraz z opisem użytych metod obliczeniowych

4.5 – niekompletne opracowanie na ocenę 5.0

5.0 – wyniki wraz z częścią teoretyczną oraz z wnioskami z obliczeń


Żeby zaliczyć część związaną ze sprawozdaniami minimalna ocena to dostateczny.



Moduł:


Średnia ważona ocen z egzaminu (70%) i z laboratorium (30%).

Przy obliczaniu średniej wliczane są wszystkie oceny uzyskane z

egzaminu i laboratorium.


Osoby uprawnione do weryfikowania efektów kształcenia w ramach modułu to osoby prowadzące poszczególne rodzaje zajęć dydaktycznych w ramach modułu.



Pełny opis:

Wykład

Elementy teorii grup. Metody przybliżonego rozwiązywania równania Schroedingera. Zasada i metoda wariacyjna.

Jednowyznacznikowa funkcja falowa. Elementy macierzowe operatorów jedno- i dwu-elektronowych dla funkcji wyznacznikowej.

Równanie Schroedingera dla jednowyznacznikowej funkcji falowej. Metoda Hartree-Focka (HF). Równania HF i Hartree-Focka-Roothana (HFR). Metoda pola samouzgodnionego (SCF). Ortogonalizacja bazy funkcyjnej. Iteracyjne rozwiązywanie równań HFR. Metoda UHF i RHF. Bazy funkcyjne i ich klasyfikacja. Teoria funkcjonału gęstości elektronowej. Równania Kohna-Shama. Typy funkcjonałów. Metody posthartree-fockowskie: metoda mieszania konfiguracji (CI). Metody posthartree-fockowskie: rachunek zaburzeń. Metody posthartree-fockowskie: metoda sprzężonych klasterów (CC). Oddziaływania międzycząsteczkowe.

Laboratorium

Pakiety obliczeniowe chemii kwantowej i zastosowanie teorii grup w chemii kwantowej do opisu struktury elektronowej; metody przybliżonego rozwiązywania równania Schroedingera, metoda Hartree-Focka i metody posthartree-fockowskie, np: CI (Configuration Interaction), CC (Coupled Cluster), MBPT (Many-Body Perturbation Theory), teoria funkcjonałów gęstości elektronowej, krzywe energii potencjalnej; wyznaczanie optymelnej geometrii oraz częstości harmonicznej; wyznaczanie struktury elektronowej atomów i cząsteczek; oddziaływania międzycząsteczkowe w chemii kwantowej.

Uwagi:

-

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Ślaski w Katowicach.