66191 - CHIMICA TEORICA E COMPUTAZIONALE M

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i principali modelli matematici che vengono usati in chimica, privilegiando quelli più semplici. L'attenzione è rivolta principalmente alle idee che hanno ispirato i modelli, come queste vengono tradotte in equazioni matematiche, e sul confronto con l'esperimento. Lo studente acquisirà conoscenza critica delle potenzialità e limitazioni dei metodi e programmi di calcolo della chimica computazionale.

Programma/Contenuti

Prerequisiti: lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una conoscenza di base dei fondamenti di meccanica quantistica, spettroscopia e fotochimica.

Contenuti: Modelli teorici per lo studio di problemi di reattivita' in Chimica e Fotochimica. In particolare: (i) Il modello PMO (Perturbation Molecular Orbital), soprattutto nell'approssimazione dell'orbitale di frontiera (FMO). (ii) Il modello di Woodward-Hoffmann. (iii) Il modello basato sul mescolamento di configurazioni elettroniche nell'ambito dell'approssimazione del Legame di Valenza (CM-VB). Applicazioni ad alcune importanti classi di reazioni chimiche e fotochimiche. Esame operativo degli strumenti di base della Chimica e Fotochimica Computazionale: (a) Algoritmi per l'esplorazione delle superfici d'energia potenziale e per la localizzazione dei canali di reazione (foto)chimici. (b) Metodi quantomeccanici utilizzati per la costruzione di tali superfici (Interazione di Configurazione, MC-SCF, metodi perturbativi). (c) Metodi ibridi QM/PCM, QM/MM, etc. Attraverso alcuni esempi, si illustrera' l'utilizzo di tali strumenti nella progettazione virtuale di materiali molecolari fotoattivi. Nel corso delle esercitazioni di laboratorio, tali strumenti verranno applicati a problemi concreti di reattivita' e struttura in Fotochimica Organica, Fotobiologia, e Chimica dei Materiali. Saranno richieste relazioni di laboratorio per le esperienze effettuate.

Testi/Bibliografia

Mechanism and Theory in Organic Chemistry Lowry, T. H.; Richardson K. S.

Advanced Organic Chemistry Sundberg, R. J. ;F. A. Carey

Dispense e articoli vari forniti/segnalati dal docente durante le lezioni.

Metodi didattici

Lezioni frontali svolte in aula (3 CFU). Esercitazioni computazionali nel laboratorio informatico (2 CFU; 1 CFU per il corso mutuato di Chimica Industriale).

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una singola prova scritta finale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese. La prova consiste in domande teoriche e problemi da risolvere attraverso le tecniche apprese durante il corso. A ciascuna domanda o problema corrisponde un punteggio che concorre alla valutazione finale della prova che si intende superata con punteggio di almeno 18/30.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa per lucidi e proiettore per diapositive durante le lezioni in aula.

Workstations, strumenti di calcolo e software aggiornato per l'esplorazione e lo studio dei meccanismi di reazione (foto)chimici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Garavelli