Бакалавриат 2021/2022

Квантовая химия

Статус: Курс обязательный (Химия)

Направление: 04.03.01. Химия

Кто читает: Факультет химии

Где читается: Факультет химии

Когда читается: 3-й курс, 2, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Медведев Михаил Геннадьевич

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 56

Программа дисциплины

Аннотация

Квантовая химия – раздел химических наук, изучающий динамику и свойства состояний устойчивых протонно-электронных агрегатов на языке квантовой механики и использующий при этом ряд дополнительных физических и математических приближений. Несмотря на существенную теоретизированность квантовой химии, особое положение в ней занимают задачи, связанные с интерпретацией результатов химических и физико-химических экспериментов. С учетом достижений в области вычислительной техники в последние три десятилетия в мировой научной литературе отмечается значительный рост интереса к квантовой химии и ее методам. В настоящее время, под влиянием цифровизации и развитием методов машинного обучения эта область химии становится еще более популярной и претерпевает эволюционный переход в сторону надежных предсказаний экспериментальных данных, нередко теряя, однако, в физической строгости. Представляемый курс «квантовая химия» призван дать будущим бакалаврам, по возможности, наиболее широкие знания о методах и задачах современной квантовой химии при сохранении последовательности и строгости изложения, принятой в классических университетских курсах. Это, в первую очередь, будет достигнуто сочетанием относительно высокого порога входа (курс рассчитан на студентов, знакомых с теорией дифференциальных уравнений и, в частности, уравнениями в частных производных, методами оптимизации, основами математической статистики, основами статистической термодинамики и квантовой механики) и дополнительным, углубленным изучением основных физических и математических приближений квантовой химии по ходу курса.

Цель освоения дисциплины

• • Формирование у обучающихся понимания основ квантовой химии и ее места среди других химических и физических наук • Получение обучающимися знаний о современных методах квантовой химии, использующихся для моделирования различных сред. • Овладение обучающимися навыками оценки адекватности применения методов квантовой химии для интерпретации и прогнозирования экспериментальных данных, в том числе спектральных, структурных, химико-кинетических и термодинамических.

Планируемые результаты обучения

• Демонстрирует знания основных квантовых и квазиклассических моделей, а также методов сканирования поверхности потенциальной энергии, используемых для моделирования движения атомных ядер
• Свободно ориентируется в типах внешних потенциалов, включая периодические.
• Демонстрирует знание основ квантовой химии, свободно разбирается в основных методах теории волновых функций и теории функционала матриц плотности.
• Отличает случаи, в которых требуется более корректный учет корреляции поведения электронов, от случаев, где допустима компенсация ошибок.

Содержание учебной дисциплины

• Поверхность потенциальной энергии и физические основы квантовой химии.
• Основные методы квантовой химии
• Некоторые аспекты прикладной квантовой химии.
• Некоторые аспекты прикладной квантовой химии

Элементы контроля

• Контрольная работа 1
• Контрольная работа 2
• Контрольная робота 3
• Контрольная работа 4
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 3 модуль
  0.15 * Контрольная работа 1 + 0.15 * Контрольная работа 4 + 0.15 * Контрольная работа 2 + 0.15 * Контрольная робота 3 + 0.4 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Ермаков А. И. - КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И КВАНТОВАЯ ХИМИЯ. В 2 Ч. ЧАСТЬ 1. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА. Учебник и практикум для вузов - М.:Издательство Юрайт - 2021 - 183с. - ISBN: 978-5-534-00127-3 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/kvantovaya-mehanika-i-kvantovaya-himiya-v-2-ch-chast-1-kvantovaya-mehanika-471665
• Ермаков А. И. - КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И КВАНТОВАЯ ХИМИЯ. В 2 Ч. ЧАСТЬ 2. КВАНТОВАЯ ХИМИЯ. Учебник и практикум для вузов - М.:Издательство Юрайт - 2021 - 402с. - ISBN: 978-5-534-00128-0 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/kvantovaya-mehanika-i-kvantovaya-himiya-v-2-ch-chast-2-kvantovaya-himiya-471666
• Квантовая механика в приложениях к физике твердого тела / Краснопевцев Е.А. - Новосибирск :НГТУ, 2010. - 355 с.: ISBN 978-5-7782-1464-4 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/556655
• Цирельсон, В. Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела : учебное пособие для вузов : учебное пособие / В. Г. Цирельсон. — 5-е изд. — Москва : Лаборатория знаний, 2021. — 522 с. — ISBN 978-5-93208-518-9. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/172254 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• Ozaki, Y., Wójcik, M. J., & Popp, J. (2019). Molecular Spectroscopy : A Quantum Chemistry Approach. Weinhem, Germany: Wiley-VCH. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=2110451
• Майер, И. Избранные главы квантовой химии: доказательства теорем и вывод формул : учебное пособие / И. Майер ; художник Н. В. Зотова. — 4-е изд. — Москва : Лаборатория знаний, 2021. — 387 с. — ISBN 978-5-93208-516-5. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/166732 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Осадько, И. С. Квантовая динамика молекул, взаимодействующих с фотонами, фононами и туннельными системами / И. С. Осадько. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2018. — 368 с. — ISBN 978-5-9221-1763-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/105025 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Авторы

• Медведев Михаил Геннадьевич