Química Computacional

Objectivos

A unidade curricular pretende dar ao aluno uma formação introdutória na área de Química Computacional, essencialmente aplicada na modelação de estruturas orgânicas. Espera-se que o aluno adquira conhecimentos e competências que lhe permitam selecionar e utilizar os melhores modelos teóricos, da vasta gama existente, para a resolução de problemas concretos em química orgânica, tanto na vertente termodinâmica como na vertente cinética. 

Caracterização geral

Código

10705

Créditos

3.0

Professor responsável

António Gil de Oliveira Santos

Horas

Semanais - 2

Totais - 29

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Os alunos devem possuir  bons conhecimentos de Química Orgânica e Química Física, assim como conhecimentos básicos de Matemática.

Bibliografia

1. A Laboratory Book of Computational Organic Chemistry, Warren J. Hehre, Alan J. Shusterman, W. Wayne Huang, Wavefunction, Inc., 1996.
2. Molecular Modelling, Principles and Applications, Andrew R. Leach, 2nd Ed., Pearson, Prentice Hall, 2001.
3. Introduction to Computational Chemistry, Frank Jensen, John Wiley and Sons, 1999.
4. Encyclopedia of Computational Chemistry, Ed. Paul von R. Schleyer, Norman L. Allinger, Tim Clark, Johann Gasteiger, Peter A. Kollman, Henry F. Schaefer III and Peter R. Schreiner, John Wiley & Sons, Ltd.

Método de ensino

As aulas são leccionadas com recurso a modernas tecnologias de multimédia. Os alunos têm acesso à utilização de computadores pessoais equipados com software de modelação e visualização 3D, bem como ao cluster de computadores existente no Departamento.

Método de avaliação

Avaliação global da Unidade Curricular:

Os alunos serão avaliados pela resolução de dois testes individuais valendo cada um 50% da nota final.  O primeiro teste individual será de carácter teórico, enquanto que o segundo teste será de carácter prático. Só poderão ser aprovados à Unidade Curricular, os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global.

Frequência:

Os alunos que não tenham obtido frequência nos três últimos anos, só obterão frequência à Unidade Curricular se frequentarem pelo menos 2/3 das aulas do semestre. IMPORTANTE: A frequência só é válida por um período de 3 anos (onde se inclui o ano em que é obtida).

Exame de Recurso:

Os alunos que, tendo obtido frequência à Unidade Curricular, não obtenham nota igual ou superior a 9.50 valores na nota global, terão acesso a uma única época de exame - RECURSO. O exame de recurso, que conterá uma parte prática e uma parte teórica de pesos equivalentes, incide sobre toda a matéria. Só serão aprovados os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global de recurso.

Materiais e equipamentos a utilizar durante os mometnos de avaliação

Nos testes e nos exames só são permitidos esferográficas, lápis e apagadores.

Conteúdo

Breve revisão de alguns conceitos de termodinâmica e cinética. Superfícies de energia potencial (PES). Máximos, mínimos locais e mínimos globais na superfície de energia potencial. Reagentes, intermediários, estados de transição e produtos da reação. Localização na PES. Condições matemáticas para identificação de cada um dos estados na PES. Mecânica Molecular. Formalismo matemático dos modelos baseados em Mecânica Clássica. Exemplos de campos de força mais comuns. Aplicação em problemas concretos. Modelos electrónicos. Aproximação às soluções da equação de Shrödinger. Modelos de ab-initio. Teoria de Hartree-Fock (teoria de orbitais moleculares). Aproximação de Born-Hoppenheimer. Aproximação de Hartree-Fock. Aproximação LCAO (Combinação linear de orbitais atómicas). Implementação matemática das três aproximações. Determinante de Slater. Equações de Roothaan-Hall. Princípio variacional. Optimização da função de onda. Optimização de estruturas. Cálculo de frequências. Parâmetros termodinâmicos. Cálculo de estados de transição. Bases de funções. Modelos semi-empíricos. Modelos pós-Hartree-Fock. Correlação electrónica. Breve introdução à teoria de Moller-Plesset e à teoria de Interação de Configurações. Breve introdução à teoria de Funcionais de Densidade (DFT).

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: