КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

"УТВЕРЖДАЮ"

Проректор______В.С.Бухмин

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ

Научно-исследовательская практика

Специальность: 010701 – общая физика

Принята на заседании кафедры химической физики

(протокол №___ от "__"__________200__ г.)

Заведующий кафедрой

____________________ (К.М. Салихов)

Утверждена Учебно-методической комиссией физического факультета КГУ

(протокол №___ от "__"__________200__ г.)

Председатель комиссии

____________________ (Л.И. Машонкина)

Рабочая программа учебной практики
"Научно-исследовательская практика"

Предназначена для студентов 4-го курса,

по специальности: 010701 – общая физика
АВТОР(Ы): Аминова Р.М.
АННОТАЦИЯ ПРАКТИКИ:

Практические занятия на персональных компьютерах имеют целью научить студента на примере расчетов электронной структуры и свойств конкретных молекул использовать свои знания, полученные ранее по курсу “квантовая механика молекул”, а именно овладеть на практике основными методами квантовой химии, с тем, чтобы в дальнейшем при необходимости применять их в своей научно-исследовательской работе .

1. Требования к уровню подготовки студента, завершившего прохождение учебной практики Научно-исследовательская практика

Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

• 
  освоить существующие программы по полуэмпирическим методам квантовой химии и молекулярной механики,
  
• 
  уметь задавать начальную геометрию молекулы,
  
• 
  научиться решать задачи, связанные с изучением электронной и пространственной структуре молекул на персональных компьютерах.
  
• 
  уметь интерпретировать полученные результаты, уметь анализировать и понимать физическую природу того или иного процесса, чтобы судить о достоверности получаемых результатов,
  
• 
  разбираться в квантовохимических методах, применяемых для изучения химических реакций;
  
• 
  обладать навыками по получению надежных результатов, свеянных с вычислениями геометрических параметров молекул.
  

2. Объем учебной практики, место и время проведения

Форма обучения очная

Форма контроля: зачет

Семестр 8-ой (1 семестр)

Всего часов 96

Место проведения кафедра химической физики

3. Содержание дисциплины.

3.1. ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА К ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПРОГРАММЫ ПРАКТИКИ

Индекс	Наименование дисциплин и их основные разделы	Всего часов
ДС.В.00	Научно-исследовательская практика. Овладение навыками практической работы на персональном компьютере с программой расчета структуры и свойств молекул полуэмпирическими методами. Программы МОРАС, HYPERCHEM, PCM. Методы молекулярной механики. Начальное знакомство с программой неэмпирических методов вычисления электронной и пространственной структуры молекул GAMESS.	96

3.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ

№ п/п	Название темы и ее содержание	Количество часов
1.	Программа МОРАС. Овладение навыками работы на персональном компьютере с программой МОРАС для вычисления электронного и пространственного строения молекул полуэмпирическими методами квантовой химии А) Составление задания для расчетов геометрии молекул в виде Z-матрицы в разных форматах (для полуэмпирических и неэмпирических расчетов), в декартовых координатах, конвертирование форматов. Б) Овладение ключевыми словами для управления заданиями. В) Задание симметрии молекулы. Г) Оптимизация геометрических параметров молекулы, задание разного уровня точности. Задачи мз методического пособия “Вычислительный эксперимент в квантовой химии” 1,2	10
2.	Программа МОРАС. Вычисление геометрии и свойств молекул с открытыми оболочками –синглетные, триплетные, бирадикальные и др. состояния молекул.	10
3.	Программа МОРАС. Учет электронной корреляции. Метод многоконфигурационного взаимодействие в полуэмпирических программах. Разные способы задания с учетом числа открытых оболочек и числа электронов. Понятие активного пространства. Сравнение результатов с учетом и без учета конфигурационного взаимодействия.	16
4.	Программа МОРАС. Основные требования и особенности вычислений реакционного пути в химической реакции. Стационарные состояния. Гессиан. Переходные состояния. Интермедиаты. Критические точки. Матрица вторых производных (гессиан). Области минимумов, глобальных и локальных. Седловые точки ППЭ.. Локализация переходных состояний на ППЭ. Алгоритмы поиска переходных состояний. Переходный вектор. Требования симметрии к пути химической реакции. Нормальные колебания.. Расчеты колебательных спектров молекул. Молекулярные колебания и координата реакции. Решение задач 9,10,11 из методического пособия “Вычислительный эксперимент в квантовой химии”	20
5.	Овладение навыками работы с программой HYPERCHEM, РСМODEL	10
6.	Вычисление термодинамических параметров молекул. Методы. Примеры	10
7.	Программа GAMESS. Особенности квантовохимических численных методов для расчета межмолекулярных взаимодействий.Требование к базисному набору. Проблемы на пути расчета межмолекулярных взаимодействий. Суперпозиционная ошибка. Влияние размеров базиса. Сравнение результатов. Учет влияния среды в квантовохимических методах (континуальная модель). Вандерваальсовы молекулы. Задачи.	10
8.	Дискретный метод учета влияния растворителя. Супермолекулярный подход. Смешанные дискретно-континуальные модели. Компьютерные примеры, модельные задачи	10
	Итого часов:	96

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Кларк Т Компьютерная химия. М.Мир.1990.

2. Аминова Р.М Вычислительный эксперимент в квантовой химии (Методическое пособие к вычислительному практикуму по квантовой химии). Казань.1997.

3. Аминова Р.М. Полуэмпирические квантовохимические методы вычисления электронного строения и свойств молекул (Теоретические основы). Казань.1999.

4. Аминова Р.М. Расчеты электронного строения и свойств молекул полуэмпирическими методами квантовой химии (Методическое пособие для работы на компьютере). Казань. 1999.

5. Аминова Р.М. Полуэмпирические и неэмпирические методы теоретической интерпретации химических сдвигов. Методическое пособие для студентов. Казань. 2000.