Wahlpflichtmodul BCh 6.1.6 Computational Chemistry - chemie
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Wahlpflichtmodul BCh 6.1.6
Computational Chemistry
Prof. Dr. Barbara Kirchner
Mulliken Center for Theoretical Chemistry
Universität Bonn
Januar 2019
1/18
Outline
1 Formales
2 Die Theorie in Bonn
3 Die Theoretische Chemie
4 Praktische Theoretische Chemie
2/18
Formalitäten
Anmeldung
É Homepage des Mulliken Centers (Teaching, Computational Chemistry):
http://www.mctc.uni-bonn.de/teaching/computational-chemistry/anmeldung-
Computerpraktikum
É Teilnahmevoraussetzung: Bestandene Module 3.4 und 4.4 (TC I und TC II)
É Vorbesprechung am 1.04.2019 15:15 Uhr im Raum 0.005 des MCTC; Beringstr.4
É Alle Infos auf der Webseite:
https://www.chemie.uni-bonn.de/pctc/mulliken-center/teaching
Praktikumsdauer: 2.04. bis 22.05
É Öffnungszeiten: Täglich von 09:00-17:00 Uhr
É Präsenzzeiten: Täglich 10–11 Uhr
É Betreuung nach Vereinbarung mit Assistenten
Leistungsnachweis
É Bestandenes Praktikum (Protokoll) (70 %)
É Seminarvortrag über Lehrbuchkapitel (30 %) Termine nach Vereinbarungen
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Outline
1 Formales
2 Die Theorie in Bonn
3 Die Theoretische Chemie
4 Praktische Theoretische Chemie
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Wer ist Mulliken?
Source: wiki and nobelprize.org:
He majored in chemistry. From 1926 to 1928, he taught in the physics department at NYU. This
was his first recognition as a physicist; though his work had been considered important by
chemists, it clearly was on the borderline between the two sciences and both would claim him
from this point on. Then he returned to the University of Chicago as an associate professor of
physics, being promoted to full professor in 1931. He would ultimately hold a position jointly in
both the physics and chemistry departments.
Mulliken has been deeply interested in valence bond theory and
molecular structure.
He theoretically systematized the electronic states of molecules,
mainly in terms of the idea of molecular orbitals.
This included electronegativities, dipole moments, and valence-state
energies.
In 1925 and 1927, Mulliken traveled to Europe, working with
outstanding spectroscopists and quantum theorists such as Erwin
Schrödinger, Paul A. M. Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Broglie,
Max Born, and Walther Bothe and Friedrich Hund.
He received the Nobel Prize in Chemistry in 1966
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Tradition des MCTC seit Frau Prof. Peyerimhoff
Sigrid D. Peyerimhoff’s experience, gained during her postdoctoral time with C.C.J. Roothaan
and R.S. Mulliken in
Chicago, with E. Davidson in
Seattle and L.C. Allen in
Princeton, attracted
students and led to a rapid
growth of the theoretical
chemistry group. Because of
her co-operations with
research groups of
various countries, Ph.D.
students and postdocs were
exchanged frequently in the
spirit of international
research.
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1 Formales
2 Die Theorie in Bonn
3 Die Theoretische Chemie
4 Praktische Theoretische Chemie
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Was ist Theoretische Chemie?
Theoretische Chemie
Theoretical chemistry is the subfield where mathematical
methods are combined with fundamental laws of physics to
study processes of chemical relevance.
Frank Jensen, Introdution to computational chemistry, Wiley,
West Sussex, 2007
A simple Force Field
X X X
U= Kr (r − r0 )2 + Kθ (θ − θ0 )2 + Vϕ [1 + cos (nϕ − γ)]
bonds angles dihedrals
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Was ist Quantenchemie?
Quantenchemie
Lösung der Schrödingergleichung.
Quantum mechanics explicitly
represents the electrons in a
calculation, and so it is possible to
derive properties that depend upon
the electronic distribution and, in
particular, to investigate chemical
reactions in which bonds are broken
and formed.
Andrew R. Leech, Molecular Modelling,
Pearson, Essex, 2001
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Was sind Simulationen?
Simulationen
One wants to understand and predict
the properties of liquids, solutions and
solids.
The real experiment contains a
large number of particles.
Computer simulation methods enable
us to study such systems and predict
their properties through the use of
techniques that consider small
replications of the macroscopic
system with manageable numbers of
atoms or molecules.
Andrew R. Leech, Molecular Modelling,
Pearson, Essex, 2001
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10/18Was ist “Molecular Modelling”?
Molecular Modelling
Model: A simplified or idealized
description of a system or process.
Often in mathematical terms, devised
to facilitate calculations and
predictions.
Molecular modelling would
therefore appear to be concerned with
ways to mimic the behavior of
molecules and molecular systems.
Today, molecular modelling is
invariably associated with computer
modelling.
Andrew R. Leech, Molecular Modelling,
Pearson, Essex, 2001
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11/18Outline
1 Formales
2 Die Theorie in Bonn
3 Die Theoretische Chemie
4 Praktische Theoretische Chemie
12/18Themen aus dem Skript
Themen
Extended Hückel-Modellrechnungen
Ab initio Verfahren
É Strukturoptimierungen
É Moleküleigenschaften
É Reaktionsthermodynamik
É Solvatationseffekte mit Kontinuum
Molekulardynamik-Simulationen:
É Grundlagen
É Mehratomige Flüssigkeiten
É Analyse von Simulationen Themen
Cluster-Gleichgewichte
Festkörper und Oberflächen:
É Reine Flüssigkeiten
É binäre Systeme É Gitterparameter
É Atomisierungsenergien
É Adsorption von Molekülen
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13/18Wie wird gearbeitet?
Praktikum
Anhand eines Skriptes werden
Übungen DIREKT am Computer
gemacht
É Mittels verschiedener Programme
werden chemische Fragestellungen
beantwortet
Es werden begleitende Vorlesungen
gehalten
Seminarvortrag über Lehrbuchkapitel
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14/18Verfassen der Protokolle und Vortrag
Protokolle
Kurzprotokolle — Werden mit
Assistentinnen bzw. Assistenten
besprochen
Protokoll über einen individuellen
Versuch
→ ergibt 70% der Note
Vortrag
Themen aus Lehrbuch, die während
des Praktikums vergeben werden
15-20 min Vortrag
→ ergibt 30% der Note
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15/18Danke!
16/18cations, anions, CO2
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