Basic information on the methods of modern quantum chemistry (i.e. quantum theory of atoms and molecules) is provided in this course. The students will learn both the theory and practical applications on problems in the fields of physical chemistry, spectroscopy, inorganic and organics chemistry.
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Předmět poskytuje znalost základů moderní kvantové chemie, tedy kvantové teorie molekul a molekulových systémů. Student se naučí základním pilířům teorie a získá také praktické dovednosti při řešení problémů v oblastech fyzikální chemie, spektroskopie, anorganické a organické chemie metodami teoretické chemie. Cílem přemětu je podat teoretický základ pro kvalifikované užívání kvantově-chemických přístupů a modelování.
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Aim of the course -
The students will know:
theoretical foundations of quantum theory of atoms and molecules
the work with the basic SW in quantum chemistry
how to formulate and solve problems related to the structure and properties of molecules and molecular systems
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Student bude umět:
teoretické základy kvantové teorii atomů a molekul
ovládat základní software používaný v kvantové chemii
zformulovat a vyřešit úlohy týkající se struktury a vlastností molekul a molekulových komplexů
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Course completion requirements -
Elaboration of an individual project.
The oral exam.
Last update: Řehák Karel (02.03.2018)
Vypracování individuálního projektu
Ústní zkouška
Last update: Řehák Karel (02.03.2018)
Literature -
R: A. Szabo, S. Ostlund: Modern Quantum Chemistry. Dover Publications, 1996, 0486691861.
R: I. Levine: Quantum chemistry. Prentice Hall, 2009, 0-13-613106-9.
R: P. W. Atkins, R. R. Friedman: Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press, Oxford 2010, 0199541426.
R: M. Bureš: Chemická fyzika, SNTL, Praha, 1986.
A: R. Polák, R. Zahradník: Kvantová chemie, SNTL Praha 1988
A: C. J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry. J.Wiley and Sons, 2004, 0470091827.
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Z: A. Szabo, S. Ostlund: Modern Quantum Chemistry. Dover Publications, 1996, 0486691861.
Z: I. Levine: Quantum chemistry. Prentice Hall, 2009, 0-13-613106-9.
Z: P. W. Atkins, R. R. Friedman: Molecular Quantum Mechanics, Oxford University Press, Oxford 2010, 0199541426.
Z: M. Bureš: Chemická fyzika, SNTL, Praha, 1986.
D: R. Polák, R. Zahradník: Kvantová chemie, SNTL Praha 1988
D: C. J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry. J.Wiley and Sons, 2004, 0470091827.
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Syllabus -
1. Principles of quantum mechanics: postulates, principle of superposition, wave function.
2. Bases, operators, eigenvalues..
3. The Hamilton operator, the Schroedinger equation, particle in a box.
4. Linear harmonic oscillator.
5. Operators of orbital momentum.
6. The hydrogen atom, spin.
7. Matrix formulation of the Schroedinger equation and its numerical solving.
8. Systems with many particles, Slater determinant.
9. Energy of molecules, formulation of the Hamiltonian for real molecule.
10. The SCF method, Roothaan equations.
11. Huckel orbitals, Slater orbitals.
12. Ab intio calculations, estimation of the correlation energy.
13. Molecular properties: total energy, orbital energies, molecular geometry.
14. Molecular properties: Population analysis, dipole moment.
Last update: Pátková Vlasta (09.01.2018)
1. Matematika kvantové teorie: Báze, operátory, zobrazení mechanických veličin, vlastní hodnoty.
2. Základy kvantové mechaniky: Postuláty, princip superpozice, vlnová funkce.
3. Základy kvantové mechaniky: Hamiltonův operátor, Schrödingerova rovnice, řešení pro částici v krabici a harmonický oscilátor.
4. Základy kvantové mechaniky: Moment hybnosti a spin.
5. Základy kvantové mechaniky: Maticová formulace kvantové mechaniky, přibližné metody kvantové mechaniky (poruchová teorie a variační princip).
6. Kvantové teorie molekul: Obecné vlastnosti mnohalektronové vlnové funkce, Slaterův determinant.
7. Kvantová teorie molekul: Adiabatická a Bornova-Oppenheimerova aproximace, koncepce hyperplochy potenciální energie.
8. Kvantová teorie molekul: Model nezávislých částic, metoda SCF, popis elektronové struktury atomů.
9. Kvantová teorie molekul: Hartreeho-Fockovy-Roothanovy rovnice. Spinové vlastní funkce, báze atomových orbitalů. Korelační energie.
10. Kvantová teorie molekul: Ab initio výpočty, metody výpočtů korelační energie. Moellerova-Plessetova poruchová teorie. Spřažené klastry. Konfigurační interakce. Multireferenční metody.
11. Kvantová teorie molekul: Teorie funcionálu hustoty.
12. Kvantová teorie molekul: Speciální kapitoly (Relativistické jevy v chemii, pseudopotenciály. Slabé mezimolekulové interakce. Vliv roztoku.)
