Información general del curso

Objetivos del curso

1. Introducir al estudiante de Química, que no se va a especializar en Química Computacional, a los métodos más sencillos y frecuentes que sirven para modelar computacionalmente a los sistemas químicos.

2. Demostrar la aplicación de los diversos métodos de modelado molecular a sistemas en el rango más amplio posible de sistemas químicos que el estudiante podría encontrar en su campo de trabajo futuro.

3. Mostrar la interconexión entre experimento y teoría, explicando el rol del modelo y alentando a la “experimentación computacional” con distintos modelos aplicados a sistemas realistas.

Capacidades esperadas

Al concluir este curso, el estudiante enfrentado a un problema relacionado con un cierto sistema químico, debería ser capaz de

• Determinar si el sistema es o no estudiable como un todo, particionándolo en subsistemas abarcables en caso que no lo sea.

• Determinar que herramientas son las apropiadas para determinar las propiedades del sistema que le permitirán resolver el problema.

• Escoger el modelo, o conjunto de modelos, que son aplicables al problema, en el rango de precisión y exactitud deseados, y que condigan con la complejidad del sistema estudiado.

• Diseñar un experimento, o un conjunto de ellos, que le permitan intentar la resolución del problema.

• Realizar un análisis apropiado de los resultados obtenidos

Conocimientos previos requeridos

Desde el punto de vista matemático, es necesario que el estudiante tenga conocimientos de cálculo diferencial e integral, matrices y determinantes. Desde el punto de vista físico, es necesario que el estudiante tenga conocimientos de mecánica clásica. Se considera apropiado Matemática y Física a nivel de la Carrera de Químico o similares. Desde el punto de vista químico, es conveniente que el estudiante haya tomado (o esté tomando simultáneamente) cursos de Química Orgánica e Inorgánica. Es provechos, pero no esencial, haber realizado el curso de Fisicoquímica Molecular Básica. Este curso es un nivel básico de los conocimientos impartidos en el curso de Química Computacional, por lo que quienes hayan tomado dicho curso no deberían realizar éste. El requisito mínimo es que el estudiante haya cursado FIS101 y QORG101 o tenga conocimientos equivalentes.

Estructura del curso

El curso está estructurado en dos hemisemestres de 7 semanas de duración para el teórico (2 horas por semana) y dos hemisemestres de 5 y 7 semnas de duración respectivamente para el práctico de laboratorio (4 horas por semana). El cruso tiene asignado 10 créditos.

Programa Analítico

1. Introducción

2. Conceptos Básicos de Mecánica Cuántica

3. Métodos aproximados para resolver la ES

4. Método de Hartree-Fock. Configuración Electrónica

5. Funciones de Base

6. Métodos Post-HF

7. DFT

8. Propiedades moleculares

9. Minimización

10. Mecánica Molecular

11. Métodos de simulación

Bibliografía útil

Estos libros sirven para profundizar ideas o para cubrir material que no se ve en el curso.

1. Molecular Mechanics across Chemistry
   Anthony K. Rappé and Carla J. Casewit (University Science Books, Sausalito, CA, 1997)
   El autor tiene un sitio dedicado a este libro en la Web.

2. Chemical Applications of Molecular Modelling
   Jonathan M. Goodman (Royal Society of Chemistry, London, 1998)
   Puede encontrar el el sitio Web del autor aquí.

3. Molecular Modeling of Inorganic Compounds
   Peter Comba and Trevor W. Hambley (VCH, Wiley, Weinheim, 1995)
   El sitio Web del Prof. Comba se encuentra aquí.

4. Molecular Modelling, Principles and Applications
   Andrew R. Leach (Longman, Edinburgh Gate, 1995)

5. A Guide to Molecular Mechanics and Quantum Chemical Calculations
   Warren J. Hehre (Wavefunction, Inc, Irvine, CA, 2003)

6. Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2nd Ed.
   James B. Foresman, Æleen Frisch (Gaussian Inc, Pittsurgh, PA, 1996)

7. Computer Modeling of Chemical Reactions in Enzymes and Solutions
   Arieh Warshel (J. Wiley & Sons, New York, 1997)

8. The molecular modeling workbook for organic chemistry
   Warren J. Hehre, Alan J. Shusterman, Janet E. Nelson (Wavefunction, Inc, Irvine, CA, 1998)

9. Introduction to computational chemistry
   Frank Jensen (J. Wiley & Sons, Chichester, 2001)

10. Computational chemistry: A practical guide for applying techniques to real-world problems
    David C. Young (J. Wiley & Sons, New York, 2001)