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Anfänger-Kurs Quantenchemie

Die Veranstaltung findet im Seminarraum 44/45 (Treffpunkt) und im CIP-Pool Chemie-Foyer statt (Anwesenheitspflicht während dieser Zeiten). Zu Beginn der einzelnen Kurstage erhalten Sie eine theoretische Einführung in Form einer Powerpoint-Präsentation. Die Präsentation wird passwortgeschützt (das Passwort erhalten Sie rechtzeitig per email) als PDF-Datei hier ins Netz gestellt.
Hinweis: Bitte drucken Sie sich die Folien vorher aus und fügen Sie eigene Notizen ein.

Nach der Präsentation werden jeweils Übungen zu den entsprechenden Themenblöcken im CIP-Pool durchgeführt (unter Anleitung von Assistenten). Für die Teilnahme und die erfolgreiche Durchführung der Übungen erhalten Sie 1 ECTS-Punkt.

Die Vorlesungsmaterialien finden Sie auf ILIAS.

Bitte nutzen Sie die Möglichkeit zur Online-Anmeldung im Vorlesungsverzeichnis. Zur Durchführung der Übungen benötigen Sie zwingend einen Studierenden-Account des Rechenzentrums. Im Zweifel testen Sie bitte rechtzeitig, ob Sie sich im CIP-Pool Chemie-Foyer einloggen können. Sollten Sie Ihr Passwort vergessen haben, wenden Sie sich an die Userbetreuung des Rechenzentrums.

Der Blockkurs soll Ihnen einen sanften Einstieg in die Quantenchemie ermöglichen. Sie erlernen, einfache Rechnungen mit ausgewählten Programmen selbständig durchzuführen. Dazu benötigen Sie nur einen handelsüblichen PC, Sie können also durchaus die erworbenen Kenntnisse im späteren Laboralltag verwenden. Zudem sollte es Ihnen leichter fallen, die aktuelle Literatur zu verstehen/interpretieren, welche sich zunehmend (zumindest teilweise) auf quantenchemische Rechnungen stützt.

 

Die Veranstaltung richtet sich gezielt an überwiegend präparativ arbeitende Chemiker. Wer sich in seiner späteren Tätigkeit vorwiegend mit Theorie oder Spektroskopie befassen möchte, dem sei die Veranstaltung "Quantenchemische Rechnungen" von Röhr/Koslowski/Krossing ans Herz gelegt! Diese umfasst eingehender und umfangreicher die theoretischen Grundlagen.

 

Benötigte Vorkenntnisse:

MO-Theorie und Punktgruppensymmetrie. Außerdem von Vorteil: Quantenmechanische Grundlagen und Bedienung von PCs.

Im Rahmen der Übungen benötigte Linuxbefehle werden im Kurs erklärt.


Inhaltsübersicht:

  • Grundlagen: Schrödingergleichung, Hamilton-Operator, Wellenfunktion, Näherungen, Variationsprinzip
  • LCAO (Linearkombination von Atomorbitalen)
  • Basisfunktionen: Slater- und Gaußfunktionen
  • Funktion, Aufbau, Nomenklatur und Qualität von Basissätzen
  • Pseudopotentiale / effektives Kernpotential
  • ab-initio vs. DFT
  • Ablauf einer QM-Rechnung
  • Austausch und Korrelation
  • Hartree-Fock-Formalismus
  • Dichtefunktionalmethodik (DFT): Hohenberg-Kohn-Theorem, DFT und Korrelation
  • DFT-Funktionale, Grundannahmen
  • Strukturoptimierung und Potentialhyperfläche
  • Anwendungsbeispiele: Was kann man rechnen?

 

Literatur:

David Young “Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real World Problems” Wiley-VCH, Weinheim, 2001

Frank Jensen “Introduction to Computational Chemistry”, 2nd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2006

W. Koch, M. C. Holthausen, “A Chemist's Guide to Density Functional Theory”, 2nd Edition, Wiley-VCH, Weinheim, 2001

J. A. Pople, Angew. Chem. 1999, 111, 2014

R. Hoffmann, P. von R. Schleyer, H. F. Schaefer III., Angew. Chem. 2008, 120, 7276

T. Ziegler, Chem. Rev. 1991, 91, 651

 

Weiterführende Links:

chemie.degruyter.de/krossing/ (interaktive Molekülorbitale verschiedener Beispielmoleküle aus gängigen Lehrbüchern) 

http://www.turbomole-gmbh.com/turbomole-manuals.html (Handbücher von Turbomole zum Download)

http://de.wikibooks.org/wiki/Linux-Kompendium (Umfangreiche Wiki zu allen Linuxfragen, sehr einsteigerfreundlich)

Turbomole Tutorial (pdf, englisch)

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