Квантовая химия

Бакалавриат 2023/2024

Статус: Курс обязательный (Химия)

Направление: 04.03.01. Химия

Кто читает: Базовая кафедра элементоорганической химии Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН

Где читается: Факультет химии

Когда читается: 3-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Анисимов Алексей Альбертович, Федянин Иван Владимирович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 76

Полная версия программы учебной 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.