Curso de quimica cuantica

PARTE 1. FUNDAMENTOS

UNIDAD DIDÁCTICA 1. FUNDAMENTOS DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

1. Introducción histórica
2. Fundamentos matemáticos

- Operadores

- Funciones propias y valores propios

- Espacio de funciones

- Representación matricial y operadores hermíticos

3. Postulados de la mecánica cuántica

- Primer postulado. Postulado de cuantificación

- Segundo postulado. Significado físico de la f unción de onda

- Tercer post lado. Ecuación de Schrodinger dependiente del tiempo. Estados estacionarios

- Cuarto postulado. Postulado de descomposición espectral

4. Relación de indeterminación de Heisenberg
5. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 2. ESTUDIO MECÁNICO-CUÁNTICO DE SISTEMAS SENCILLOS

1. Partícula en una caja monodimensional

- Ecuación de Schrodinger

- Niveles energéticos

- Función de onda

- Barreras finitas y efecto túnel

2. Partícula en una caja bidimensional y tridimensional

- Partícula en una caja bidimensional

- Partícula en una caja tridimensional

3. Oscilador armónico monodimensionaJ

- Resolución de la ecuación de Schrodinger

4. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 3. MOMENTO ANGULAR

1. El momento angular en mecánica clásica
2. Operadores de momento angular en mecánica cuántica
3. Funciones y valores propios de los operadores de momento angular

- Resolución de la ecuación de valores propios de T

- Resolución de la ecuación de valores propios de U

4. Armónicos esféricos

- Representación gráfica de armónicos esféricos

5. Operadores ascendente y descendente
6. El rotor rígido de dos partículas
7. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 4. EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO

1. Ecuación de Schrodinger para un átomo o ion bidrogenoide

- Resolución de la ecuación radial

2. Orbitales hidrogenoides

- Función radial y función de distribución radial

- Representación gráfica de orbitales hidrogenoides

3. Espín electrónico

- Espín-orbitales

4. Unidades atómicas
5. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 5. MÉTODOS APROXIMADOS EN MECÁNICA CUÁNTICA

1. Método variacional. Teorema de Eckart

- Aplicación del método variacional al átomo de helio

2. Funciones variacionales lineales

- Aplicación a una partícula en una caja monodimensional con potencial variable

3. Método de perturbaciones

- Método de perturbaciones in dependiente del tiempo para estados no degenerados

- Método de perturbaciones para estados degenerados

- Aplicación al átomo de He

4. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 6. ÁTOMOS POLIELECTRÓNICOS

1. Aproximación orbital
2. Sistemas de partículas idénticas en mecánica cuántica

- Determinantes de Slater

- Estado fundamental de los átomos de belio y litio

3. Operadores de momento angular polielectrónicos
4. Adición de momentos angulares. Términos espectrales

- Configuraciones electrónicas con subcapas cerradas

- Configuraciones electrónicas con subcapas abiertas. Electrones no equ ivalentes

- Configuraciones electrónicas con subcapas abiertas. Electrones equ ivalentes

5. Interacción espín-órbita
6. Efecto Zeeman
7. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 7. SIMETRÍA MOLECULAR

1. Elementos y operaciones de simetría
2. Grupos puntuales de simetría
3. Clasificación sistemática de las moléculas
4. Representaciones de los grupos de simetría. Representaciones reducibles e irreducibles

- Tablas de caracteres

- Descomposición de representaciones reducibles en suma directa de representaciones irreducibles

5. Combinaciones lineales adaptadas a la simetría (CLAS)
6. Simetría y mecánica cuántica. Producto directo de representaciones irreducibles
7. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 8. INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA MOLECULAR

1. Aproximación de Born-Oppenheimer
2. Molécula-ion H

- Resolución de la ecuación de Schrodinger electrónica

3. Concepto de orbital molecular
4. Aproximación OM-CLOA
5. Densidad de carga y enlace químico
6. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 9. LA MOLÉCULA DE HIDRÓGENO

1. Método de orbitales moleculares
2. Método de enlace de valencia
3. Comparación de ambos métodos
4. Mejora de resultados
5. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 10. TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES. ESTUDIOS CUALITATIVOS

1. Moléculas diatómicas homonucleares

- Términos electrónicos moleculares

2. Moléculas diatómicas heteronucleares
3. Moléculas poliatómicas

- Sistemas AH2

- Sistemas AH3 y AH 4

4. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 11. TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES. MÉTODOS DE ELECTRONES INDEPENDIENTES

1. Sistemas conjugados orgánicos
2. Separación s/p
3. Método de Hückel

- Deslocalización y energía de resonancia

- Introducción de la simetría molecular

- Aromaticidad

- Moléculas con heteroátomos

4. Índices estáticos de reactividad y orbi tales frontera
5. Método de Hückel extendido
6. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 12. TEORÍA DE ORBITALES MOLECULARES. MÉTODO DE HARTREE-FOCK

1. Energía de una función monodeterminantal
2. Minimización de la energía
3. Energías de los orbitales y teorema de Koopmans
4. Sistemas a capa cerrada
5. Aproximación CLOA. Ecuaciones de Roothaan-Hall
6. Sistemas a capa abierta
7. Conjuntos de funciones de base

- Orbitales de Slater

- Orbitales gaussianos

- Bases mínimas y bases extendidas

8. Métodos semiempíricos
9. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 13. MÉTODOS MÁS AVANZADOS

1. Limitaciones del método de Hartree-Fock
2. Interacción de configuraciones CI

- Disociación de la molécula de hidrógeno

- Interacción de configuraciones truncada

- Métodos multiconfiguracionales (MCSCF

3. Método perturbacional de Møller-Piesset
4. Método Coupled-Cluster
5. Métodos del funcional de la densidad

- Aproximación de la densidad local

- Aproximación de gradiente generalizado

- Funcionales híbridos

6. Resumen

UNIDAD DIDÁCTICA 14. SUPERFICIES DE ENERGÍA POTENCIAL

1. Análisis de la hipersuperficie de energía potencial. Puntos estacionarios
2. Optimización de geometrías
3. Estados de transición. Vector de transición
4. Camino de reacción

- Coordenada de reacción intrínseca (IRC)

5. Termodinámica y cinética químicas
6. Resumen

PARTE 2. APLICACIONES COMPUTACIONALES

UNIDAD DIDÁCTICA 15. APLICACIONES DE LOS MÉTODOS DE HÜCKEL Y DE HÜCKEL EXTENDIDO

1. Método de Hückel

- Hidrocarburos lineales conjugados

- Hidrocarburos conjugados cíclicos

- Sistemas heteroatómicos

- Índices de reactividad

- Espectroscopia electrónica

2. Método de Hückel extendido

- Sistemas AH2 y AH3

- Complejos con metales de transición

UNIDAD DIDÁCTICA 16. APLICACIONES DEL MÉTODO DE HARTREE-FOCK

1. Energías absolutas y energías relativas
2. Error de superposición de base
3. Distribución de cargas. Momentos dipolares
4. Sistemas a capa abierta. Polarización de espín
5. Geometrías de equilibrio

UNIDAD DIDÁCTICA 17. INTRODUCCIÓN DE LA CORRELACIÓN ELECTRÓNICA

1. Disociación de la molécula H2
2. Diferencia energética singlete-triplete en el metileno
3. Comparación de métodos post-Hartree-Fock con el método FCL
4. Consistencia con el tamaño
5. Métodos del funcional de la densidad
6. Geometrías de equilibrio, energías relativas

UNIDAD DIDÁCTICA 18. ANÁLISIS DE LAS SUPERFICIES DE POTENCIAL

1. Estudios conformacionales

- Estudio de las conformaciones de los cicloalcanos

2. Espectroscopia de rotación-vibración
3. -Frecuencias de vibración y fuerzas de enlace en moléculas diatómicas

- Espectro roto-vibracional de moléculas diatómicas

4. Espectros de vibración de moléculas poliatómicas

- Modos normales de vibración y frecuencias armónicas de moléculas poliatómicas

UNIDAD DIDÁCTICA 19. REACTIVIDAD QUÍMICA

1. Termodinámica de reacciones químicas

- Reacciones de bidrogenación de alquenos y alquinos

- Cálculo de constantes de equilibrio. Constantes de basicidad de compuestos orgánicos

- Efecto isotópico. Abstracción de hidrógeno o deuterio

2. Cinética de reacciones químicas. Mecanismos de reacción

- Localización de estados de transición de reacciones unimoleculares

- Adición del difluorometileno singlete al etileno

3. -Control cinético y con trol termodinámico

- Reacciones de Diels-Alder

- Introducción del efecto túnel. Efecto cinético isotópico

- Problemas de la I RC. Puntos de bifurcación

4. EDITORIAL ACADÉMICA Y TÉCNICA: Índice de libro Química cuántica Bertran Rusca, Joan. Branchadell Gallo, Vicenç. Moreno Ferrer, Miquel. Sodupe Roure, Mariona. publicado por Editorial Síntesis