Università degli studi dell'Insubria

CHIMICA FISICA COMPUTAZIONALE

A.A. di erogazione 2018/2019
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in CHIMICA
 (A.A. 2018/2019)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
CHIMICA FISICA (CHIM/02)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
56
Dettaglio ore: 
Lezione (32 ore), Esercitazione (24 ore)

Questo corso fornisce agli studenti del corso di Laurea Magistrale in Chimica conoscenze sulla meccanica molecolare, sui metodi ab-initio e sulle simulazioni al calcolatore di sistemi complessi. Si rivedranno concetti di meccanica quantistica (autovalori ed autovettori, l’equazione di Schroedinger, orbitali, metodo variazionale e perturbativo); si introdurranno gli aspetti numerici delle simulazioni statistiche. Gli studenti imparano non solo la teoria di base e gli algoritmi usati in chimica computazionale, vantaggi e svantaggi dei metodi comunemente usati e le metodologie pratiche per la loro applicazione in ambito chimico.

Prerequisiti: 

Nessuno

L'equazione di Schroedinger indipendente dal tempo.
Superfici di energia potenziale ed approssimazione di Born-Oppenheimer.
L'atomo di idrogeno ed i sistemi idrogenoidi. Funzioni radiali e angolari per lo stato fondamentale e stati eccitati. Atomi a molti elettroni. Determinanti di Slater. Metodo di Hartree-Fock e derivati su basi finite.
Basis set: GTO e CGTO. Basis sets contratte. Dipendenza dell'energia dalla basis set con e senza polarizzazione. Ottimizzazione di geometria: dipendenza di energia, lunghezze ed angoli di legami dalla basis set. Individuazione di possibili isomeri e valutazione della loro stabilità relativa. Valutazione della barriera di energia potenziale per una rotazione libera. Calcolo delle frequenze vibrazionali, energia del punto zero, e grandezze termodinamiche. Analisi dei modi normali di vibrazione. Studio di una reazione: ottimizzazione delle geometrie di minimo dei reagenti e dei prodotti, determinazione dello stato di transizione. Calcolo dell'entalpia di reazione e energia di dissociazione. Proprieta' molecolari quali momenti di multipolo, potenziale di ionizzazione, ed affinita' elettronica, teorema di Koopman.
La Meccanica Molecolare e le sue applicazioni allo studio di proprietà di macromolecole. Le componenti dell'energia. I modelli del campo di forza. Superfici di energia potenziale. Metodi di minimizzazione dell'energia. Metodo Monte Carlo. Ricerca di conformazioni con campionamento sistematico e Metodo Metropolis Monte Carlo. Metodo della Dinamica Molecolare.

Lezioni frontali (32 ore) ed esercizi al calcolatore (24 ore).

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

La verifica dell'apprendimento verra eseguita per mezzo di una analisi succinta (orale) di un problema chimico e dei possibili approcci computazionali alla sua soluzione.

A. Leach; Molecular Modelling: Principles and Applications
ISBN-13: 978-0582382107
ISBN-10: 0582382106

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE