Química Computacional
Código
10705
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Química
Créditos
3.0
Professor responsável
António Gil de Oliveira Santos
Horas semanais
2
Total de horas
25
Língua de ensino
Português
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.
Pré-requisitos
Os alunos devem possuir bons conhecimentos de Química Orgânica e Química Física, assim como conhecimentos básicos de Matemática.
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).
Bibliografia
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.
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 através da sua prestação durante as aulas (10%), pela resolução de dois testes individuais (55%) e, ainda, pela preparação, apresentação e discussão dum pequeno seminário de grupo sobre um assunto a escolher, na área de Química Computacional (35%). O primeiro teste individual será resolvido em casa pelos alunos (entre a 4ª e a 5ª aulas), que deverão entregar ao professor os dados relevantes para avaliação, até à aula nº 5. Este teste terá o peso de 20 % da nota global. O segundo teste, a realizar no final do semestre, será resolvido presencialmente, e terá o peso de 35% na avaliação global. 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 em anos anteriores, só obterão frequência à Unidade Curricular se frequentarem pelo menos 2/3 das aulas do semestre.
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 incide sobre toda a matéria. A nota do exame de recurso terá o peso de 55% na nota global de recurso, sendo a restante fracção obtida da prestação durante as aulas (10%) e do seminário (35%). Só serão aprovados os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global de recurso.