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Bienvenidos al libro electrónico de Fisicoquímica IV: Explorando la Química Cuántica

Bienvenidos al libro electrónico de Fisicoquímica IV: Explorando la Química Cuántica#

“Lo que no puedo crear, no lo entiendo.” - Richard Feynman

Este libro es una introducción interactiva a la Química Cuántica, diseñado para estudiantes de la UAM Iztapalapa. Mediante un lenguaje de programación poderoso, abordaremos los principios fundamentales de la Química Cuántica y su aplicación práctica en la investigación.

Autores#

Objetivos del Curso#

General#

  • Al final del curso, el estudiante será capaz de comprender y aplicar los métodos de la mecánica cuántica en sistemas de interés químico.

Específicos#

Al concluir el curso, el estudiante podrá:

  • Comprender el origen y los principios fundamentales de la mecánica cuántica.

  • Describir la ecuación de Schrödinger y los postulados de la mecánica cuántica.

  • Explicar el origen de la cuantización y los movimientos translacional, vibracional, y rotacional.

  • Describir la estructura de los átomos hidrogenoides y definir el spin del electrón.

  • Comprender el principio de exclusión de Pauli y los conceptos de orbital y campo autoconsistente en átomos polielectrónicos.

  • Describir la aproximación de Born-Oppenheimer y comprender el principio variacional.

  • Utilizar el método variacional con combinación lineal de funciones y comprender el conjunto de funciones atómicas de base.

  • Aplicar la teoría de orbitales moleculares con combinación lineal de funciones atómicas de base.

  • Conocer las características de los métodos más utilizados en cálculos de estructura electrónica y comprender los aspectos básicos de un paquete computacional para estos cálculos.

  • Proporcionar la información necesaria para ejecutar programas de cálculos de estructura electrónica y analizar los resultados.

CONTENIDO SINTÉTICO#

  1. Teoría cuántica: Introducción y principios

    • 1.1 Los orígenes de la mecánica cuántica

    • 1.2 La dinámica de sistemas microscópicos

    • 1.3 Los principios de la mecánica cuántica

  2. Teoría cuántica: Técnicas y aplicaciones

    • 2.1 Movimiento translacional

    • 2.2 Movimiento vibracional

    • 2.3 Movimiento rotacional

    • 2.4 Teoría de perturbaciones

  3. Estructura de átomos hidrogenoides

  4. Spin y principio de exclusión de Pauli

  5. Estructura de átomos polielectrónicos

  6. La aproximación de Born-Oppenheimer

  7. El método variacional

    • 7.1 Principio variacional

    • 7.2 Combinación lineal de funciones

  8. Teoría de orbitales moleculares

    • 8.1 Funciones de base

    • 8.2 Ecuaciones de Hartree-Fock-Roothaan

  9. Métodos para el cálculo de estructura electrónica

    • 9.1 Métodos basados en la función de onda

    • 9.2 Métodos semiempíricos

    • 9.3 Métodos basados en la densidad electrónica

  10. Propiedades moleculares

BIBLIOGRAFÍA NECESARIA O RECOMENDABLE#

Como libro de texto:

  • Atkins, P. W. y De Paula, J., Atkins’ Physical Chemistry, 8a Edición, W. H. Freeman, 2006.

Como libros de consulta:

  • Levine, I. N., Physical Chemistry, 6a Edición, McGraw Hill, 2009.

  • Levine, I. N., Quantum Chemistry, 6a Edición, Prentice Hall, 2008.

  • Cramer, C. J., Essentials of Computational Chemistry, 2a Edición, Wiley, 2004.

  • Jensen, F., Introduction to Computational Chemistry, 2a Edición, John Wiley & Sons, 2007.

  • Foresman, J. B. y Frisch, A., Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods, 2a Edición, Gaussian, 1996.

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