Образовательные технологии. Структура и содержание дисциплины (модуля)

Структура и содержание дисциплины (модуля)

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 82 часа.

В соответствии с Типовым положением о вузе к видам учебной работы отнесены:

лекции, консультации, семинары, практические занятия, лабораторные работы, контрольные работы, коллоквиумы, самостоятельные работы, научно-исследовательская работа, практики, курсовое проектирование (курсовая работа). Высшее учебное заведение может устанавливать другие виды учебных занятий.

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Лекции	Семинары	Текущий контроль	Самостоятельная работа	Контрольные вопросы, тесты	Контрольная работа	Зачет
	Теория симметрии в применении к проблемам химической связи: Геометрический подход.					-		-	-	-
	Теория симметрии в применении к проблемам химической связи в молекулах: Алгебраический подход (теория групп).							-	-	-
	Теория симметрии в применении к проблемам химической связи в твердых телах.					-			-	-
	Квантовая химия молекул: основные принципы.					-		-	-	-
	Квантовая химия молекул: расчеты структур методом функционала плотности.							-	-	-
	Описание молекул в теории Бейдера «Атомы в молекулах».							-		-
	Расчеты структур молекул с учетом эффектов среды.							-	-	-
	Химическая связь в координационных соединениях.								-	-

	Электронная структура твердых тел.					-		-	-	-
	Квантово-химический анализ межмолекулярных взаимодействий.							-		-
	Зачет				-	-	-	-	-
Итого

Краткое содержание лекционных и семинарских занятий по дисциплине «Современные теории химической связи».

Тема 1. Теория симметрии в применении к проблемам химической связи: Геометрический подход. Элементы и операции точечной симметрии. Описание симметрии стереохимически нежестких структур. Применение теории симметрии к установлению наличия оптической активности, дипольного момента, эквивалентных атомов, диастереотопии молекул.

Тема 2. Теория симметрии в применении к проблемам химической связи в молекулах: Алгебраический подход (теория групп). Основные свойства математической группы. Таблица умножения для группы. Подгруппы, циклические и абелевы группы. Классы сопряженных элементов. Преобразование подобия для матриц. Представления групп. Неприводимые представления. Редукция приводимых представлений. Неприводимые представления и классификация термов. Термы многоэлектронных состояний. Редукция по симметрии термов многоэлектронных систем. Правила отбора для матричных элементов. Симметрия молекулярных орбиталей.

Тема 3. Теория симметрии в применении к проблемам химической связи в твердых телах. Операции открытой симметрии. Кристаллические системы. Решетки Бравэ. Пространственные группы. Антисимметрия. Магнитные и цветные группы симметрии.

Тема 4. Квантовая химия молекул: основные принципы. Уравнение Шредингера для молекул. Приближение Борна-Оппенгеймера. Обменное взаимодействие. Электронная плотность в молекулах. Метод самосогласованного поля. Базисные наборы. Молекулярные интегралы. Электронная корреляция.

Тема 5. Квантовая химия молекул: расчеты структур методом функционала плотности. Функционал энергии. Уравнения Кона-Шэма. Обменно-корреляционные функционалы и результаты их применения к расчетам различных структур молекул.

Тема 6. Описание молекул в теории Бейдера «Атомы в молекулах». Топологический анализ распределения электронной плотности.

Тема 7. Расчеты структур молекул с учетом эффектов среды. Континуальные и дискретные модели учета эффектов растворителя. Результаты применения к расчетам структур молекул моделей диэлектрического континуума и реактивного поля Онзагера, методов самосогласованного реактивного поля (SCRF) и поляризуемого континуума (РСМ).

Тема 8. Химическая связь в координационных соединениях. Описание химической связи в теории кристаллического поля, теория поля лигандов и молекулярных орбиталей. Спектрохимический ряд. Комплексы сильного и слабого полей. Магнитные свойства комплексов. Энергия стабилизации кристаллическим полем. Эффект Яна-Теллера. Спин-кроссовер.

Тема 9. Электронная структура твердых тел. Одноэлектронные волновые функции в кристаллах и методы их расчета. Приближение локальной плотности. Уровень Ферми. Плотность состояний. Зонная структура твердых тел. Х_α-метод. Модель Гудинафа. Модель кластеров. Кооперативные эффекты Яна-Теллера и спиновые переходы в твердых телах.

Тема 10. Квантово-химический анализ межмолекулярных взаимодействий. Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия. Донорно-акцепторные молекулярные комплексы. Специфические невалентные взаимодействия. Водородная связь. Супрамолекулярные структуры.

Каждая лекция сопровождается демонстрацией иллюстративных материалов с использованием проекционной техники и обязательными записями на доске. Некоторая часть лекционного курса проводится в режиме диалога учитель-ученик. После завершения каждой лекции студенты получают домашние задания и все иллюстрации прошедшей лекции в электронной форме, а также наиболее важные материалы курса в печатном виде. Ввиду ограниченности аудиторных занятий и большого объема самостоятельной работы студентам предоставляется возможность консультироваться с лектором в назначенное внеаудиторное время.

Во время семинарских занятий используются следующие Интернет-ресурсы: http://www.znaika.org/?q=teorija-simmetrii, http://www.bookshunt.ru/b32914_matematicheskie_osnovi_teorii_simmetrii,

http://www.raduga.edusite.ru/html/simmetr/index.html,

http://www.eunnet.net/metod_materials/wm5/symmetry.htm,

https://bse.pnl.gov/bse/portal,

http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/,

http://www.gaussian.com/,

а также сайты МГУ, СПбГУ, НГУ, ИК СО РАН, Scientopica, ChemWeb, ResearchIndex, ScientificWorld и др.

Дата добавления: 2015-06-04