2019_20
Guía docente 
Facultad de Química
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castellano 
Grado en Química (2009)
 Asignaturas
  QUÍMICA COMPUTACIONAL
   Contenidos
tema Subtema
Visión general: desde el Angstrom al micrómetro 1) Métodos diferentes para problemas diferentes: Importancia de elegir el método correcto para obtener información relevante de un problema químico.
2) Contando los átomos: Las medidas típicas en bioquímica, química (in)orgánica y química atmosférica.
Sistemas grandes: métodos de campos de fuerza 1) Expresión de la energía: vibración, rotación, torsión, interacciones no-enlazantes y términos cruzados.
2) Esquemas de parametrización: Elementos con hibridaciones diferentes, centros radicalarios, pares libres, grupos funcionales diferentes, coarse-graining (agrupar varios átomos en uno).
3) Campos de fuerza: AMBER, CHARMM, GROMOS, UFF, etc.
4) Ventajas y desventajas: Validación, metales de transición, tamaño del sistema, simulaciones de dinámica molecular.
Sistemas medios: métodos de campo medio 1) Aproximación adiabática y de Born-Oppenheimer.
2) Hartree-Fock: principio variacional, determinante de Slater, orbitales moleculares, aproximación de conjuntos de base, matriz de Fock, algoritmo de campo auto-consistente.
3) métodos semi-empíricos: reducción del coste computacional usando bases mínimas y aproximación de integrales, ajuste a datos experimentales, parametrizaciones diferentes (AM1, PM3, MNDO, (extended-)Hückel), límites de los métodos semi-empíricos.
Sistemas pequeños: Correlación electrónica 1) Determinantes de Slater excitados: simples, dobles, triples ... Convergencia a la función de onda exacta a un nivel de excitación infinito y un conjunto de base infinito.
2) Interacción de configuraciones: matriz CI, reglas de Slater-Condon, CI completo para H2, tamaño de la matriz CI, CI truncados.
3) Teoría de perturbaciones: Rayleigh-Schrödinger, elección del hamiltoniano en orden cero, contenido físico del operador de perturbación en MP2, estados intrusos.
Más allá de los sistemas medios: teoría del funcional de la densidad 1) Teorema de Hohenberg y Kohn, correspondencia entre energía y densidad electrónica, significado de "funcional".
2) DFT sin orbitales: División del funcional de la energía en T [rho], E_ne [rho] y E_ee [rho], Expresiones de Thomas y Fermi.
3) Teoría de Kohn y Sham: reintroducción de los orbitales, expresión exacta T_s [rho] con orbitales por un sistema de electrones sin interacciones, contenido físico del funcional de intercambio y correlación.
4) Funcionales de intercambio y correlación: requisitos para un funcional exacto, X_alpha, LDA, métodos con correcciones del gradiente, meta-GGA.
5) Funcionales híbridos: Fórmula de la conexión adiabática, Half-and-half, B3LYP y otros híbridos a menudo usados.
Conjuntos de base 1) Orbitales de tipo gaussiana y Slater: Ventajas y desventajas.
2) Clasificación de conjuntos de bases: base mínima, doble zeta, funciones de polarización y de tipo difuso.
3) Ejemplos de conjuntos de bases ampliamente usados: Pople (STO-3G, 3-21G, 6-31G, extensiones '*' y '+'), Ahlrichs, correlation consistente.
4) Potenciales para representar los electrones internos.
Otros aspectos de interés en Química Computacional 1) Uso de la simetría.
2) Métodos para simular un solvente (continuo).
3) Métodos QM/MM.
Proyecto: La Química Computacional en la práctica 1) Estimación de constantes de velocidad para varias reacciones de Diels-Alder. Aplicación del método de Hartree-Fock para calcular la barrera de potencial de una reacción.