Badanie właściwości fizykochemicznych molekuł 0600-S2-PP-ChSO-BWFM

Wykład (zagadnienia zostaną odpowiednio wybrane w zależności od wcześniejszych kursów ukończonych przez studenta)

- 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'

- metoda Hartree-Focka i metoda SCF

- teoria funkcjonału gęstości (DFT)

- koncepcyjna metoda DFT (cDFT) i wybrane indeksy reaktywności (potencjał jonizacji, powinowactwo elektronowe, elektronowy potencjał chemiczny, elektroujemność, twardość, miękkość, elektrofilowość, itp.)

- potencjał elektrostatyczny i analiza populacyjna

- wybrane typy międzycząsteczkowych oddziaływań niekowalencyjnych (np. wiązanie wodorowe, wiązanie halogenowe, wiązanie pi-stakingowe, wiązanie agostyczne)

Laboratorium:

1) Podstawy systemy Linux i edytora teksu Vi.

2) Obliczenia energii całkowitej dla zadanej geometrii ('single point').

3) Częściowa i pełna optymalizacja geometrii cząsteczki.

4) Analiza wibracyjna (częstości) i wyznaczanie widma IR (oraz Ramana).

5) Analiza konformacyjna (otrzymywanie struktur stabilnych, analiza charakteru otrzymanych punktów stacjonarnych, otrzymywanie energii względnych).

a) badania konformacyjne 3-aminoakroleiny
b) badanie tautomerii enamino-iminoenolowej

6) Uwzględnienie wpływu rozpuszczalnika.

7) Wyznaczanie potencjału jonizacji oraz powinowactwa elektronowego .

8) Wyznaczanie HOMO-LUMO gap

9) Wizualizacja wybranych właściwości molekularnych za pomocą projekcji 3D: orbitale molekularne, rozkład gęstości elektronowej, rozkład potencjału elektrostatycznego (MEP), rozkład gęstości różnicowej, wizualizacja wnęki solwatacyjnej

10) Wyznaczanie wybranych indeksów reaktywności (np. elektronowy potencjał chemiczny, elektroujemność, twardość, miękkość, itp.)

11) Wyznaczanie widma UV-VIS.

12) Wyznaczanie widma NMR.

13) Obliczenia termochemiczne (np. wyznaczanie entalpii reakcji)

14) Badanie mechanizmów reakcji (wyznaczanie energii stanu przejściowego, szukanie ścieżki reakcji i wyznaczanie jego profilu energetycznego (IRC))

15) Obliczanie wybranych właściwości elektrycznych

16) Badanie efektów (geometrycznych i spektroskopowych) związanych z obecnością wiązania wodorowego

17) Wyznaczanie energii oddziaływania, energii wiązania i energii deformacji.