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 |
 
 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 |
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: |
- | |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Ślaski w Katowicach.