Modelowanie oddziaływań w kosmetykach 0600-S1-ChK-W-MOK

Wykład:

- postulaty mechaniki kwantowej, energia całkowita, hamiltonian, przybliżenie Borna-Oppenheimera, powierzchnia energii potencjalnej, znaczenie minimów i punktów siodłowych, idea obliczeń 'single point' oraz optymalizacji geometrii, podstawy metod optymalizacyjnych (metody najbardziej stromego zejścia, metody sprzężonego gradientu, metody Newtona-Raphsona, metody pseudo-Newtona-Raphsona), hessian i analiza częstości, przykłady optymalizacji geometrii

- bazy funkcyjne: przybliżenie LCAO MO, baza zupełna, orbitale typu Slatera, orbitale typu Gaussa, klasyfikacja baz funkcyjnych, funkcje polaryzacyjne, balans bazy funkcyjnej, funkcje dyfuzyjne, wykładniki funkcji, skontraktowane bazy funkcyjne i funkcje skontraktowane, bazy Pople'a, bazy funkcyjne Dunninga-Huzinagi, bazy funkcyjne Ahlrichsa, bazy funkcyjne Dunninga typu 'correlation consistent', bazy funkcyjne Jensena typu 'polarization consistent'

- międzycząsteczkowe oddziaływania niekowalencyjne (np. wiązanie wodorowe, wiązanie pi-stakingowe)

Laboratorium:

- analiza konformacyjna (otrzymywanie struktur stabilnych, analiza charakteru otrzymanych punktów stacjonarnych, otrzymywanie energii względnych) metyloparabenu, wpływ poziomu teorii, uwzględnianie efektu solwatycyjnego, wyznaczanie widma IR i Ramana, wyznaczanie widma UV-VIS, wyznaczanie widma NMR, wizualizacja i analiza orbitali molekularnych (zwłaszcza HOMO i LUMO), rozkładu gęstości elektronowej oraz potencjału elektrostatycznego

- obliczenia dla dimeru, wpływ wiązania wodorowego (w szczególności przesunięcie częstości drgania rozciągającego v_OH)

- badania konformacyjne 3-aminoakroleiny, badanie wpływu wewnątrzcząsteczkowego wiązania wodorowego, podstawowe metody wyznaczania energii wewnątrzcząsteczkowego wiązania wodorowego

- badanie tautomerii enamino-iminoenolowej

Całkowity nakład pracy studenta

1. Godziny realizowane z udziałem nauczyciela: udział w wykładach: 15 godz. udział w pracowni: 45 godz. konsultacje: 30 godz. 2. Praca własna: przygotowanie do wykładu, laboratorium i egzaminu: 35 godz. Razem 125 godz. (5 pkt. ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Student zna podstawy chemii obliczeniowej. W2: Student zna podstawowe możliwości pakietu obliczeniowego Gaussian 16 oraz programu graficznego GaussView 6. K_W04

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Student umie posługiwać się pakietem obliczeniowym Gaussian 16 oraz programem graficznym GaussView 6. U2: Student umie napisać plik inputowy oraz przeprowadzić proste obliczenia, w szczególności: obliczenia energii, optymalizację geometrii, wyznaczenie częstości (także widmo IR i Ramana), wykonać analizę konformacyjną, wyznaczyć widmo UV-VIS, wyznaczyć widmo NMR, uwzględnić wpływ rozpuszczalnika, wykonać wizualizację podstawowych wielkości molekularnych, jak orbitale molekularne, gęstość elektronowa, potencjał elektrostatyczny. U3: Student umie znaleźć informacje o obliczonych wielkościach molekularnych za pomocą programu graficznego GaussView 6. K_U02, K_U03

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Samodzielnie i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki K2: Myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań K3: Jest nastawiony na jak najlepsze wykonanie zadania; dba o szczegół; jest systematyczny K4: Jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń; widzi potrzebę ciągłego doskonalenie się i podnoszenia kompetencji zawodowych; zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia. K5: Pracuje systematycznie i ma pozytywne podejście do trudności stojących na drodze do realizacji założonego celu; dotrzymuje terminów; rozumie konieczność systematycznej pracy nad wszelkimi projektami K6: W pełni samodzielnie realizuje uzgodnione cele, podejmując samodzielne i czasami trudne decyzje; potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze fachowej K_K01, K_K02, K_K03, K_K05, K_K06, K_K07

Metody dydaktyczne

Wykład: wykład w formie prezentacji przygotowany specjalnie przez nauczyciela Laboratorium (pracownia komputerowe): zadania obliczeniowe prowadzone za pomocą pakietu obliczeniowego Gaussian 16 przygotowane specjalnie przez nauczyciela, wizualizacja danych za pomocą programu graficznego GaussView 6

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna

Wymagania wstępne

Pożądana jednak niekonieczna podstawowa wiedza z chemii kwantowej.

Koordynatorzy przedmiotu

Mirosław Jabłoński

Kryteria oceniania

wykład -- egzamin pisemny
laboratorium -- zaliczenie na ocenę

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

1) F. Jensen, Computational Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons Ltd, 2007
2) J. H. Jensen, Molecular Modeling Basics, CRC Press, 2010
3) A. Hinchliffe, Molecular Modelling for Beginners, Wiley, 2008
4) W. Kołos, Chemia kwantowa, PWN, 1975
5) WIKIPEDIA

6) https://gaussian.com/gaussian16/
7) https://gaussian.com/gaussview6/

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0600-S1-ChK-W-MOK w USOSweb