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Einführung in die Computerchemie (060467) [Import]- Dozent/in
- Prof. Dr. rer. nat. Bernd Hartke
- Angaben
- Vorlesung, 2 SWS
für ERASMUS-/Austauschstudierende geeignet, Vertiefung im Forschungsschwerpunkt Nanowissenschaften KiNSIS, Teil des Moduls chem407
Zeit und Ort: Do 10:00 - 12:00, OHP5 - [Chemie II]
vom 17.4.2025 bis zum 18.7.2025
1. Prüfungstermin (Klausur am Ende der Vorlesungszeit eines Semesters): 17.7.2025, 10:00 - 12:00 Uhr, Raum OHP5 - [Chemie II]
2. Prüfungstermin (Klausur zu Beginn der Vorlesungszeit des Folgesemesters): 9.10.2025, 10:00 - 12:00 Uhr, Raum OHP5 - [Chemie II]
Bemerkung zu Zeit und Ort: Der 1. Übungstermin wird in der 1. Vorlesung festgelegt. Weitere Informationen unter https://ravel.pctc.uni-kiel.de/teaching/b-sc-m-sc-lectures/introduction-to-computational-chemistry/
- Studienfächer / Studienrichtungen
- PFL Chem-BSc 4
PFL Chem-Dipl ab 4
- Voraussetzungen / Organisatorisches
- Erwünschte Voraussetzungen: chem102, chem202, chem304
- Äquivalenzregelung: Computeranwendungen in der Physikalischen Chemie (siehe http://www.chemie.uni-kiel.de/pages/studium/bama/chem0407.pdf )
- Lernziele: Die Studierenden sollen unter weitestgehender Umgehung mathematischer Details einen exemplarischen aber gleichwohl realistischen Eindruck davon erhalten, was mit modernen molekülmechanischen und quantenchemischen Verfahren berechenbar ist, wie hoch der Rechenaufwand dafür ist, welche prinzipiellen Näherungen man dabei macht und wie genau die Resultate sind. Sie sollen in die Lage versetzt werden, Eigenschaften kleinerer Moleküle vorherzusagen, sowie Reaktionen und Energiehyperflächen mit einfachen Standardmethoden zu berechnen.
- Inhalt
- Lehrinhalte:
- Grundlagen: klassische Mechanik, Quantenmechanik, Born-Oppenheimer-Separation, Potentialenergieflächen, Genauigkeitsanforderung, Skalenprobleme;
- Molekülmechanik/-dynamik: Kraftfelder, Trajektorien, Verlet-Algorithmus, großskalige MD-Simulationen, Diskussion der Resultate
- allgemeine Methoden: stationäre Zustände, Wellenpakete, Eigenwertproblem, Basisfunktionen, Geometrieoptimierung, Moleküleigenschaftsberechnung;
- SCF-Verfahren: molekularer Hamiltonoperator, Orbitale, Slaterdeterminanten, Hartree-Fock als effektive 1-Teilchen-Theorie, iterativer SCF-Zyklus, Computeranforderungen, Genauigkeit der Resultate, methodische Fehler, Dichtefunktionaltheorie mit Resultaten;
- Elektronenkorrelationsmethoden: full-CI und seine praktische Unmöglichkeit, coupled-cluster (Grundprinzip, Resultate), MP2-Störungstheorie (Grundprinzip, Resultate);
- Interpretation: Verbindung zu Grenzorbital- und Ligandenfeldtheorie,Populationsanalyse, Mesomerie;
- quantenmechanische Kerndynamik: stationäre Eigenzustände in generischen Potentialformen, Zeitabhängigkeit durch Eigenzustandssuperposition, zeitliches Verhalten von Wellenpaketen, Spektrensimulation, direkte Berechnung von k(T).
- Übungen: Exemplarische Molekülmechanik- und –dynamikrechnungen; Einführung in die wichtigsten Quantenchemiepakete, mit Anwendungen und Vergleich der Resultate mit experimentellen Daten.
- Empfohlene Literatur
- J. Simons, An Introduction to Theoretical Chemistry, Cambridge,
- P. W. Atkins, R. S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press;
- Koch/Holthausen, A Chemist’s Guide to Density Functional Theory, Wiley
- A. R. Leach, Molecular Modelling, Prentice Hall
- Vorlesungsskripte der Dozenten
- Zusätzliche Informationen
- www: http://www.chemie.uni-kiel.de/pages/studium/bama/chem0407.pdf
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