PředmětyPředměty(verze: 954)
Předmět, akademický rok 2023/2024
  
Výpočty a vizualizace molekul - M110007
Anglický název: Computations and Visualization of Molecules
Zajišťuje: Ústav organické chemie (110)
Fakulta: Fakulta chemické technologie
Platnost: od 2019
Semestr: zimní
Body: zimní s.:4
E-Kredity: zimní s.:4
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:1/2, Z+Zk [HT]
Počet míst: 30 / 30 (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Kvíčala Jaroslav prof. Ing. CSc.
Rybáčková Markéta Ing. Ph.D.
Záměnnost : N110024
Pro tento předmět jsou dostupné online materiály
Anotace -
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.
Poslední úprava: Fialová Jana (04.01.2018)
Výstupy studia předmětu -

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

Poslední úprava: Fialová Jana (04.01.2018)
Literatura -

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

Poslední úprava: Fialová Jana (04.01.2018)
Studijní opory -

Elektronická verze přednášek

Poslední úprava: Fialová Jana (04.01.2018)
Sylabus -

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.

Poslední úprava: Fialová Jana (04.01.2018)
Studijní prerekvizity -

Žádné.

Poslední úprava: Kundrát Ondřej (08.01.2018)
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -

Předmět je zakončen zkouškou, která sestává z teoretické a experimentální části. Student může přistoupit ke zkoušce po získání zápočtu, který získá na základě vyhotovení tří výpočetních projektů.

Poslední úprava: Kundrát Ondřej (16.02.2018)
Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast na přednáškách 0.5 14
Práce na individuálním projektu 1.5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 1 28
Účast na seminářích 1 28
4 / 4 112 / 112
 
VŠCHT Praha