МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Саратовский государственный университет имени

Институт химии

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебно-методической работе

профессор

« « --2011 г.

Рабочая программа дисциплины

Квантовая химия

Направление подготовки

240100 Химическая технология

Профиль подготовки

Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

очная

Саратов

2011 год

1.Цели освоения дисциплины «Квантовая химия»

Целью дисциплины является изучение основных положений квантовой химии и необходимого для их понимания теоретического аппарата квантовой механики, понятий и современных методов квантовой химии для ясного представления, какими способами и на основе каких приближений можно интерпретировать результаты химического эксперимента, без которых невозможно глубокое понимание и решение проблем современной химии, а также формирование химического мировоззрения и химического мышления.

2.  Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Квантовая химия» является базовой дисциплиной математического и естественнонаучного цикла дисциплин Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) направления подготовки 240100 «Химическая технология» (бакалавриат).

Для освоения программы по дисциплине «Квантовая химия» студенты должны иметь базовое среднее (полное) общее образование или среднее техническое. Требования к «входным» знаниям студентов предполагают освоение операторного и матричного исчисления, дифференциальных уравнений, строения атомов и молекул, межмолекулярных взаимодействий - положений предшествующих курсу дисциплин (математика, физика, информатика, неорганическая, органическая, физическая химия, строение вещества), необходимых для успешного освоении данной дисциплины и способствуют формированию у них определенных знаний и умений.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В совокупности с дугими дисциплинами базовой части математического и естественнонаучного цикла ФГОС ВПО направления подготовки 240100 Химическая технология дисциплина «Квантовая химия» обеспечивает формирование следующих профессиональных компетенций бакалавра:

- общекультурные компетенции

культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, способен в письменной и устной речи правильно (логически) оформить результаты мышления (ОК-2);

к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, способен приобретать новые знания в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7);

критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-8);

работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);

понимать роль охраны окружающей среды и рационального природопользования для развития и сохранения цивилизации (ОК-13);

владеть одним из иностранных языков на уровне не ниже разговорного (ОК-14);

общепрофессиональными:

способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ПК-2);

использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3 );

основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ПК-5);

производственно-технологическая деятельность:

составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ПК-8);

применять аналитические и численные методы решения поставленных задач, использовать современные информационные технологии, проводить обработку информации с использованием прикладных программ деловой сферы деятельности; использовать сетевые компьютерные технологии и базы данных в своей предметной области, пакеты прикладных программ для расчета технологических параметров оборудования (ПК-9);

научно-исследовательская деятельность:

планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21);

способен использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23);

использовать знания основных физических теорий для решения возникающих физических задач, самостоятельного приобретения физических знаний, для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе выходящих за пределы компетентности конкретного направления (ПК-24).

Студенты должны:

- знать основные законы и приближения квантовой механики, современную теорию строения молекул, понимать природу и особенности химической связи;

- уметь использовать полученные знания для оценки строения молекул, природы химической связи, установления корреляций строение – свойства молекул, объяснять на этой основе реакционную способность молекул и механизм реакций;

- владеть современными квантово-химическими методами расчета молекул на основе программных средств с помощью компьютеров.

Освоение данной дисциплины необходимо для при выполнении квалификационных работ бакалаврами химии любого профиля.

4.  Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

№

п/п

Раздел дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Формы промежуточной аттестации (по семестрам)

1

Введение

6

1

2

2

2

8

Устный опрос по методу МО ЛКАО

2

Основы квантовой механики.

6

2

2

2

2

8

Расчет студентами методом МО ЛКАО молекулы водорода (письменная работа)

3

Принципы квантовой механики. Основные операторы (координатное представление)

6

3

2

2

6

. Расчет геометрии молекулярных систем. Подготовка к контрольной работе (устный опрос)

4

Основные теоремы квантовой механики. Матричное представление операторов. Свойства матриц.

6

4

2

2

2

6

Индексы электронной структуры, расчеты для различных молекул Устный опрос студентов.

5

Принципы квантовой механики. Основные операторы (координатное представление.

6

5

2

2

2

6

Решение задач. Подготовка к контрольной работе.

6

Стационарные состояния. Уравнение Шредингера для атомных и молекулярных систем.

6

6

2

2

2

6

.

Самостоятельная работа по методу МО ЛКАО (письменная)

7

Понятие модельного подхода в квантовой механике. Принцип дополнительности. Движение точки в заданном потенциале.

6

7

2

2

2

6

Расчет молекул этилена и бутадиена. Освоение программы МАТКАД (самостоятельная работа на коипьютере)

8

Квантовомеханическое описание атома водорода.

6

8

2

2

2

6

Контрольная работа по углеродным системам с применением программы МАТКАД.

9

Системы тождественных частиц. Принцип Паули.

6

9

2

2

2

6

Расчет молекул формальдегида и акролеина (самостоятельная работа).

10

Основные приближения квантовой химии. Адиабатическое приближение. Одноэлектронное приближение

6

10

2

2

2

6

. Расчет индексов электронной структуры.

Устный опрос всех студентов.

11

Средняя энергия в одноэлектронном приближении. Корреляция электронов.

6

11

2

2

2

6

Контрольная работа

12

Уравнения Хартри-Фока. Теорема Купманса. Электронные оболочки.

6

12

2

2

2

6

Компьютерное тестирование по материалам лекций 1 – 4

13

Уравнение Хартри-Фока для молекул с закрытыми оболочками. Метод самосогласованного поля (ССП)

6

13

2

2

2

6

Математический диктант по основным операторам квантовой механики

14

Приближение МО ЛКАО. Уравнения Рутана. Вариационный принцип

6

14

2

2

2

6

Компьютерное тестирование по материалам лекций 6.

15

Теория возмущений в квантовой химии

6

15

2

2

2

6

Самостоятелная работа по расчету индексов электронной структуры

16

Приближенные атомные орбитали. Правила Слейтера

6

16

2

2

2

6

Компьютерное тестирование по материалам лекций 7-8

17

Уравнения Хартри-Фока-Рутана. Молекулярные интегралы. Неэмпирические (ab initio) квантовохимические методы расчета молекул

6

17

2

2

2

6

Компьютерное тестирование по материалам лекций

10-15

18

Приближенные методы ССП. Нулевое дифференциальное перекрывание (НДП). Полуэмпирические квантовохимические методы. Уравнения Рутана в приближении НДП

6

18

2

2

2

6

Компьютерное тестирование по материалам лекций 16 – 18

Итого

6

18

36

лекции

36

36

сам.

108

всего

Зачет

Предмет квантовая механика и квантовая химия. Основные этапы развития квантовой химии. Роль в развитии современной теоретической химии. Перспективы дальнейшего развития квантовой

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5