Resoldre problemes de manera efectiva Aprendre a aprendre Aplicar pensament crític, lògic i creatiu Treballar de forma autònoma amb iniciativa Treballar de forma col·laborativa Capacitat d'anàlisi i síntesi Dominar l'expressió i la comprensió en llengua anglesa Tenir adquirides les competències bàsiques en TIC Aplicar la mecànica quàntica per modelar processos i propietats químicofísiques Conèixer les bases conceptuals de la mecànica i la química quàntiques Utilitzar amb criteri els programaris de la química teòrica Interpretar i correlacionar l'estructura dels materials i les seves propietats Assolir habilitat en el maneig de les fonts bibliogràfiques
1. Teoria <p> Primera part: Conceptes preliminars <p> Tema 1. (3 hores) Introducció. Revisió de conceptes de mecànica quàntica. Oscil•lador harmònic. Moment angular. Rotor rígid de dues partícules. Àtom d’hidrogen. Spin. Mètodes variacional i pertorbacional. <p> Tema 2. (3 hores) Aproximació de Born-Oppenheimer. Superfìcies d’energia potencial. Confòrmers i isòmers. Reaccions químiques. Mecànica molecular. <p> Tema 3. (3 hores + 1 de problemes) Simetria molecular. Elements i operadors de simetria. Grups de simetria puntual. Representacions. <p> Segona part: Estructura electrònica <p> Tema 4. (9 hores + 6 de pràctiques) Determinants de Slater. Mètode de Hartree-Fock. Configuracions electròniques. Equació de Roothaan. Bases. Sistemes de capes obertes. Termes espectrals. Efectes relativistes. Mètodes UHF i ROHF. Mètodes de pseudopotencials. Mètodes semiempírics. <p> Tema 5. (4 hores + 6 de pràctiques) Mètode d’interacció de configuracions. Mètode multiconfiguracional autoconsistent. Mètode Möller-Plesset. Mètode coupled cluster. Mètode de l’enllaç-valència. Funcionals de la densitat. Teoremes de Hohenberg i Kohn. Mètode de Kohn-Sham. Mètodes multicapa. <p> Tema 6. (3 hores + 3 de pràctiques) Anàlisi de la funció d’ona. Propietats moleculars. Teoria qualitativa d’orbitals moleculars. Enllaç químic. Interaccions intermoleculars. Estructura de nanopartícules. Punts quàntics. <p> Tercera part: Moviment nuclear i interacció amb la radiació <p> Tema 7. (7 hores + 6 de pràctiques) Rotació molecular. Modes normals de vibració. Caracterització de mínims i d’estats de transició. Teoria de l’estat de transició. Dinàmica molecular clàssica i ab initio. Tractament quàntic del moviment nuclear. Efecte túnel. Creuament d’estats. Reaccions de transferència electrònica. <p> Tema 8. (3 hores + 2 de problemes) Espectroscòpies rotacional, vibracional i electrònica. Fotoquímica. 2. Pràctiques: Sessions de Laboratori <p> Pràctica 1: Superfícies d’energia potencial. Geometries d’equilibri. <p> Pràctica 2: Anàlisi dels orbitals moleculars canònics i localitzats. <p> Pràctica 3: Mètodes d’interacció de configuracions i multiconfiguracional autoconsistent. <p> Pràctica 4: Mètodes Möller-Plesset i coupled cluster. Mètode de Kohn-Sham. Mètodes multicapa. <p> Pràctica 5: Canvis conformacionals. Camins de reacció. Estats de transició. <p> Pràctica 6: Modes normal de vibració i propietats espectroscòpiques. Càlcul de propietats.
Andrés, Juan, Beltrán, Juan (DL 2000). Química teórica y computacional. Castelló: Publicacions de la Universitat Jaume I. Atkins, P. W., Friedman, Ronald (2005). Molecular quantum mechanics (4th ed). Oxford: Oxford University Press. Cramer, Christopher J. (cop. 2002). Essentials of computational chemistry : theories and models. West Sussex: Wiley. Jensen, Frank (cop. 1999). Introduction to computational chemistry. Chichester [etc.]: John Wiley & Sons. Paniagua, Juan Carlos, Alemany, Pere (1999-2003). Química quàntica. Barcelona: Llibres de l'Índex. Parr, Robert G., Yang, Weitao (1989). Density-functional theory of atoms and molecules. Oxford [etc.]: University Press. Szabo, Attila, Ostlund, Neil S. (1982). Modern quantum chemistry : introduction to advanced electronic structure theory (1ª ed., rev.). New York [etc.]: McGraw-Hill.
L'avaluació es realitza mitjançant una prova escrita que consta de qüestions aplicades (problemes) i qüestions teòriques. L'objectiu principal és poder confrontar els objectius planificats en la programació de l'assignatura amb els coneixements assolits per l'estudiant. En el domini cognoscitiu i de l'aprenentatge es valoren: el coneixement de teories, aplicacions, mètodes i instruments, el grau de comprensió dels conceptes, la capacitat d'aplicació i de relació justificada pels objectius concrets del programa, el fet d'assolir un cert estil de raonament i pensament creatiu i de predicció, el domini de tècniques experimentals i de manipulació de dades empíriques, l'anàlisi de propietats i la capacitat de treballar amb problemes reals. Per altra banda, es realitzara avaluació contínua tant a la part de problemes i pràctiques com de la part de teoria. Dins l'avaluació contínua es preveu la possibilitat de realitzar algun treball relacionat amb la matèria.
Per assolir una bona assimilació dels conceptes tractats en aquesta assignatura es requereix un cert coneixement de les eines bàsiques de la mecànica quàntica, revisades en el primer tema, i nocions matemàtiques sobre espais vectorials a nivell del primer curs d’una llicenciatura en ciències experimentals. La utilització dels paquets de càlcul mecanocoquàntic exigeix uns mínims coneixements informàtics a nivell d’usuari