EQP0064 – Simulação Molecular

DISCIPLINA

EQP0064 – Simulação Molecular

 

NÚMERO DE CRÉDITOS

03

 

MINISTRANTE

  • Prof André Rodrigues Muniz

 

SÚMULA

Modelos atômicos, a equação de Schrödinger independente do tempo, a equação de Schrödinger dependente do tempo, a equação de Dirac, métodos para a obtenção de soluções, mapeamento da nuvem eletrônica e do potencial de campo autoconsistente, análise de complexos ativados e estruturas de ressonância, mecanismos de reação, princípios de catálise.  

OBJETIVOS

– Fornecer os fundamentos da Química Quântica (Mecânica Quântica aplicada a sistemas químicos);

– Utilizar modelos quânticos para a previsão de mecanismos e produtos de reações químicas;

– Estabelecer conexões entre os resultados obtidos a partir dos modelos quânticos e os princípios básicos da Química Orgânica.

 

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

1 – Modelos atômicos de Thomson, Bohr, Sommerfeld, Schrödinger e Dirac – a evolução conceitual dos modelos a partir de experimentos relativos à interação matéria-energia, mecanismos de espalhamento de fótons em meios materiais (efeito fotoelétrico, espalhamento Compton e formação de pares).   

2 – Dedução da equação de Schrödinger dependente do tempo a partir de balanços de energia – o postulado de Schrödinger e sua interpretação geométrica, separação de variáveis e obtenção da equação de Schrödinger independente do tempo.

3 – Dedução da equação de Dirac a partir de balanços de massa-energia – o spin como efeito relativista, a interação spin-orbital, funções de onda relativistas e sua interpretação física.

4 – Métodos para a obtenção de soluções exatas e aproximadas – princípios variacionais, o método LCAO-MO, escolha de bases de funções, o potencial de campo autoconsistente e o método de Hartree, formulações analíticas baseadas em simetrias de Lie e Transformações de Bäcklund.

5 – Mapeamento de alterações da nuvem eletrônica ao longo do tempo para identificação de mecanismos e produtos de reação – interpretação geométrica da função de onda, a função densidade, formação e rompimento de ligações,mudanças de ordem em ligações, soluções formais e estruturas de ressonância.

6 – Conexões entre a Química Orgânica e a Mecânica Quântica – mecanismos clássicos de reação e sua interpretação em termos de modelos quânticos, adição eletrofílica e nucleofílica, substituição nucleofílica e eletrofílica, reações via radical livre, unificação dos mecanismos clássicos através da análise de simetrias e da Teoria Qualitativa do Orbital Molecular (QMOT), perturbações na função de onda e redução da energia de ativação em reações químicas.

METODOLOGIA

Aulas teóricas e trabalhos computacionais.

 

SISTEMA DE AVALIAÇÃO

Prova relativa aos tópicos 1, 2 e 3, valendo 50% da nota final

Prova relativa aos tópicos 4, 5 e 6, valendo 50% da nota final

 

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA

  • Notas de aula.
  • Lowe, J. – Quantum Chemistry – McGraw-Hill, N. York (1978).
  • Ibragimov, N. – Lie Group Analysis of partial differential equations.- CRC Press, Boca Raton (1995).