PředmětyPředměty(verze: 805)
Předmět, akademický rok 2016/2017
  
Výpočty a vizualizace molekul - N110024
Anglický název: Computations and Visualization of Molecules
Zajišťuje: Ústav organické chemie (110)
Platnost: od 2013
Semestr: zimní
Body: zimní s.:4
E-Kredity: zimní s.:4
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:1/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: 20 / 20 (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh:  
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Kvíčala Jaroslav prof. Ing. CSc.
Anotace -
Poslední úprava: Kvíčala Jaroslav prof. Ing. CSc. (15.11.2012)

Předmět je určen zejména pro studenty s nulovými znalostmi výpočetní chemie, orientovaných na anorganickou, organickou a makromolekulární chemii. Je orientován zejména na praktické využití výpočetních programů Gaussian a Firefly. Zvláštní pozornost je věnována vizualizaci výsledků výpočtů, jako jsou optimalizovaná geometrie, infračervená a NMR spektra, elektrostatický potenciál a reakční mechanismy, pomocí jak komerčních (GaussView), tak volně dostupných (Molekel, WxMacMolPlt, ArgusLab apod.) programů.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (19.08.2013)

Studenti budou umět:

zvládnutí programu Gaussian 03, ab initio a DFT výpočtů

zvládnutí programu GaussView a jeho využití pro vizualizaci výsledků výpočtů v programu Gaussian

zvládnutí programu Firefly a jeho využití pro ab initio a DFT výpočty

zvládnutí programů Molekel a WxMacMolPlt pro vizualizaci výsledků výpočtů v programu Firefly

Literatura -
Poslední úprava: Kvíčala Jaroslav prof. Ing. CSc. (15.11.2012)

Z: J. B. Foresman, A. Frisch, Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2nd ed. Gaussian, Inc., Pittsburgh, USA, 1996. ISBN 0-9636769-3-8.

Studijní opory -
Poslední úprava: Kvíčala Jaroslav prof. Ing. CSc. (15.11.2012)

Elektronická verze přednášek

Sylabus -
Poslední úprava: Kvíčala Jaroslav prof. Ing. CSc. (20.08.2013)

1. Přehled komerčních a volně dostupných výpočetních a vizualizačních programů. Výpočetní metody (molekulová mechanika, semiempirické, SCF ab initio, post-SCF, DFT metody.

2. Stručný přehled teoretických základů výpočetních metod, shrnutí použitých principů a aproximací u metody MO-LCAO. Základní principy DFT metody.

3. Program Gaussian03W, základní klíčová slova. Program GaussView jako interface pro Gaussian03W, výstavba molekuly, zadání vstupních dat.

4. Výpočet energie molekuly, optimalizace geometrie molekuly. Výpočty vibračních frekvencí, vizualizace infračervených spekter.

5. Vizualizace výsledků výpočtu, kánonických a lokalizovaných orbitalů pomocí programu GaussView. Metoda přirozených vazebných orbitalů, výpočet náboje.

6. Výpočty pomocí post-SCF metod. Využití DFT metod pro výpočty NMR stínicích a interakčních konstant, vizualizace NMR spekter. Simulace mechanismů reakcí.

7. Výpočet reakční cesty (IRC), vizualizace reakčního mechanismu pomocí programu GaussView. Fixace délek vazeb, vazebných úhlů a torzních úhlů.

8. Výpočty molekul v simulovaném roztoku, SCRF metody (Onsagerova metoda, metody PCM a SCF-PCM).

9. Vícevrstvé metody ONIOM jako cesta k získání přesných údajů o reakčním centru u rozměrných systémů.

10. Import dat z Cambridge Crystallographic Data Centre nebo z výsledků krystalografických experimentů do programu GaussView.

11. Nejdůležitější volně dostupné výpočetní programy, Gamess, Orca a Firefly. Volně dostupné programy pro výstavbu molekuly, WxMacMolPlt, ChemSketch a ArgusLab.

12. Využití programu Firefly pro výpočty lokalizovaných molekulových orbitalů a reakčních mechanismů (IRC).

13. Volně dostupné vizualizační programy Molekel, Avogadro a WxMacMolPlt. Instalace, možnosti a ovládání. Vizualizace výsledků výpočtů lokalizovaných molekulových orbitalů.

14. Využití programu ArgusLab pro výpočty umístění substrátu v molekule enzymu. Import dat z Cambridge Crystallographic Data Centre nebo krystalografických experimentů.

Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Cibulka Radek prof. Ing. Ph.D. (16.11.2012)

Obecná a anorganická chemie I, Organická chemie I

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast na přednáškách 1,5 42
Práce na individuálním projektu 1,5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 1 28
4 / 4 112 / 112
Hodnocení studenta
Forma Váha
Protokoly z individuálních projektů 50
Ústní zkouška 50

 
VŠCHT Praha