Química computacional aplicada
GUÍA DOCENTE Curso 2014-15
| Titulación: | Grado en Química | 702G |
| Asignatura: | Química computacional aplicada | 537 |
| Materia: | Química Computacional Aplicada |
| Módulo: | Específico |
| Carácter: | Obligatoria | Curso: | 4 | Duración: | Semestral |
| Créditos ECTS: | 6,00 | Horas presenciales: | 60,00 | Horas estimadas de trabajo autónomo: | 90,00 |
| Idiomas en que se imparte la asignatura: | Español |
| Idiomas del material de lectura o audiovisual: | Inglés, Español |
Departamentos responsables de la docencia
| QUÍMICA | R112 |
| Dirección: | C/ Madre de Dios, 51 | Código postal: | 26004 |
| Localidad: | Logroño | Provincia: | La Rioja |
| Teléfono: | 941299620 | Fax: | 941299621 | Correo electrónico: | |
Profesorado previsto
| Profesor: | Martínez Ruiz, Rodrigo | Responsable de la asignatura |
| Teléfono: | 941299672 | Correo electrónico: | rodrigo.martinez@unirioja.es |
| Despacho: | 1103 | Edificio: | EDIFICIO CIENTÍFICO TECNOLÓGICO | Tutorías: | Consultar |
| Profesor: | Enriquez Palma, Pedro Alberto |
| Teléfono: | 941299638 | Correo electrónico: | pedro.enriquez@unirioja.es |
| Despacho: | 1202 | Edificio: | EDIFICIO CIENTÍFICO TECNOLÓGICO | Tutorías: | Consultar |
| Profesor: | Puyuelo García, María Pilar |
| Teléfono: | 941299639 | Correo electrónico: | pilar.puyuelo@unirioja.es |
| Despacho: | 1203 | Edificio: | EDIFICIO CIENTÍFICO TECNOLÓGICO | Tutorías: | Consultar |
Descripción de los contenidos
- Concepto de superficie de energía potencial (SEP).
- Métodos ab-initio.
- Métodos semiempíricos.
- Métodos del funcional de la densidad (DFT).
- Métodos de mecánica molecular (MM).
- Otros métodos.
- Prácticas en aula informática basadas en los contenidos teóricos anteriores
- Caracterización de propiedades moleculares
- Estudio de reacciones químicas
- Biomoléculas sencillas
Requisitos previos de conocimientos y competencias para poder cursar con éxito la asignatura
Recomendados para poder superar la asignatura.
Se recomienda conocer Matemáticas, Química Cuántica, Termodinámica estadística, Estructura de la materia, Cinética Química, Bioquímica, Física, Nomenclatura química, Química Orgánica, Química Inorgánica
Asignaturas que proporcionan los conocimientos y competencias:
- Química
- Complementos de química
- Física
- Matemáticas I
- Matemáticas II
- Bioquímica
- Química física I
- Química física II
- Química orgánica
- Química inorgánica I
Contexto
La Química Computacional juega un papel de primer orden en el desarrollo de la química moderna. El desarrollo de ordenadores de gran potencia de cálculo y bajo coste permite realizar cálculos de elevada complejidad en tiempos relativamente cortos que para muchos sistemas moleculares permiten calcular y predecir propiedades moleculares a un nivel cuantitativo o semicuantitativo. Así los cálculos computacionales permiten una mejor comprensión de los resultados experimentales al proporcionar información del sistema a nivel molecular.
Además, el desarrollo de las técnicas de visualización por ordenador y de programas informáticos con interfaces de usuario sencillas, ha permitido que el uso de la Química Computacional no se limite al químico especializado y sea una herramienta habitual para el químico experimental.
Si bien en muchos casos, los resultados derivados de las simulaciones complementan la información obtenida en experimentos químicos, en otros, es posible predecir fenómenos químicos no observados hasta la fecha. Además, la Química Computacional es imprescindible para llevar a cabo el diseño racional de nuevos fármacos y materiales.
En este curso se introducen dos tipos de metodologías utilizadas habitualmente en Química Computacional. En la primera parte del curso se introducen los métodos Químico Cuánticos mientras que en la segunda se introducirán los métodos de Mecánica Molecular. Los primeros se utilizaran para la predicción de geometrías y propiedades moleculares, el análisis de mecanismos de reacción de sistemas moleculares de pequeño tamaño, mientras que con los segundos se estudiarán sistemas moleculares de mayor tamaño como las fases condensadas o macromoléculas de interés biológico.
La teoría impartida se complementa con la realización de prácticas de ordenador, donde se utilizan herramientas computacionales para la aplicación de lo aprendido en la parte teórica.
Competencias
Competencias generales
CGIT01: Ser capaz de analizar y sintetizar información.
CGIT02: Mostrar capacidad de organización y planificación.
CGIT03: Comunicar información de manera oral y escrita.
CGIT04: Comprender textos escritos en una segunda lengua relacionados con la propia especialidad
CGIT05: Usar las tecnologías de información y comunicación.
CGIT06: Resolver problemas.
CGIP01: Trabajar en equipo.
CGIP03: Adquirir y aplicar el compromiso ético.
CGIP04: Razonar de manera crítica.
CGS02: Realizar un aprendizaje autónomo.
Competencias específicas
CE06: Enunciar los principios de la química cuántica y aplicarlos a la descripción de la estructura atómica y molecular
CE12: Relacionar las propiedades macroscópicas y las propiedades de átomos y moléculas individuales, incluyendo macromoléculas (naturales y sintéticas), polímeros, coloides y otros materiales.
CE16: Demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con las áreas de la Química.
CE18: Reconocer y analizar nuevos problemas y plantear estrategias para solucionarlos.
CE19: Evaluar, interpretar y sintetizar datos e información química.
CE24: Interpretar los datos procedentes de observaciones y medidas en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentan.
CE25: Procesar e informatizar datos químicos.
CE28: Relacionar la Química con otras disciplinas.
Resultados del aprendizaje
- Conocer el papel de la Química Computacional en la Química actual y su relevancia.
- Conocer el fundamento teórico, las limitaciones y los ámbitos de aplicación de los principales métodos de la Química Computacional.
- Conocer los distintos métodos teóricos que puede utilizar para resolver problemas sencillos de estructura, espectroscopía o reactividad.
- Adquirir la capacidad para utilizar los programas de uso habitual en Química Computacional para resolver problemas sencillos de estructura, espectroscopía o reactividad.
- Adquirir la capacidad para utilizar los programas de visualización y análisis adecuados para analizar los resultados de los cálculos computacionales realizados.
Temario
1.- Fundamentos de Mecánica Cuántica.
2.- Ecuación de Schrodinger para moléculas.
3.- Método de Hartee-Fock.
4.- Métodos post Hartree-Fock.
5.- Métodos semiempíricos.
6.- Teoría del Funcional de la Densidad.
7.- Cálculo de propiedades moleculares con métodos químico-cuánticos
8.- Termodinámica Estadística.
9.- Mecánica Molecular.
10.- Dinámica Molecular.
11.- Cálculo de propiedades de sistemas utilizando Mecánica y Dinámica Molecular.
12.- Otras metodologías en Química Computacional
Se realizarán prácticas en aula informática que abarcaran todo el temario.
Bibliografía
| Tipo: | Título |
| Básica | Química física / Joan Bertrán Rusca y Javier Núñez Delgado Absys Biba |
| Básica | Química física / Thomas Engel, Philip Reid ; captulo 27 "Química computacional" Absys Biba |
| Básica | Exploring chemistry with electronic structure methodes /James B. Foresman, Aeleen Frisch Absys Biba |
| Básica | Molecular modelling for beginners / Alan Hinchliffe Absys Biba |
| Básica | Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models / Christopher J. Cramer Absys Biba |
| Complementaria | Quantum chemistry / Donald A. McQuarrie. -- 2nd ed. -- Absys Biba |
| Recursos en Internet |
Tutorial de Dinámica Molecular con el programa CHARMM pero con dos partes de introducción metodológica muy detalladas |
Página principal del programa de dinámica molecular gromacs |
Metodología
Modalidades organizativas
Clases teóricas
Seminarios y talleres
Clases prácticas
Estudio y trabajo en grupo
Estudio y trabajo autónomo individual
Métodos de enseñanza
Método expositivo - Lección magistral
Estudio de casos
Resolución de ejercicios y problemas
Aprendizaje basado en problemas
Aprendizaje orientado a proyectos
Aprendizaje cooperativo
Contrato de aprendizaje
Organización
| Actividades presenciales | Tamaño de grupo | Horas |
| Clases Teóricas | Grande | 34,00 |
| Clases prácticas de aula | Reducido | 6,00 |
| Clases prácticas de aula informática | Informática | 20,00 |
| Total de horas presenciales | 60,00 |
| Trabajo autónomo del estudiante | Horas |
| Resolución de ejercicios, cuestiones, trabajos de simulación u otros trabajos mediante actividades en aula informática | 40,00 |
| Estudio autónomo individual o en grupo | 20,00 |
| Resolución individual de ejercicios, cuestiones u otros trabajos, actividades en biblioteca o similar
| 10,00 |
| Estudio y trabajo autónomo individual | 10,00 |
| Preparación en grupo de trabajos, presentaciones (orales, debates, ...), actividades en biblioteca o similar | 5,00 |
| Resolución individual de ejercicios, cuestiones u otros trabajos, actividades en biblioteca o similar
| 5,00 |
| Total de horas de trabajo autónomo | 90,00 |
Evaluación
| Sistemas de evaluación | Recuperable | No Recup. |
| Pruebas escritas | 40% | |
| Técnicas de observación | | 10% |
| Informes y memorias de prácticas | | 25% |
| Trabajos y proyectos | 25% | |
| Total | 100% |
Comentarios
La evaluación contínua (60%) se realizará desglosada mediante los sistemas de evaluación de: Informes y memorias de prácticas (25%), Trabajos y proyectos (25%) y técnicas de observación (10%).
El material didáctico se encontrará disponible en el aula virtual para todos los alumnos matriculados en esta asignatura.
Para los estudiantes a tiempo parcial (reconocidos como tales por la Universidad) el profesor responsable de la asignatura podrá sustituir la pruebas de evaluación continua y no recuperables por otras a especificar en cada caso.
Criterios críticos para superar la asignatura
Es necesario obtener un 4.0 o más sobre 10.0 en el exámen teórico para superar la asignatura.
Es necesario obtener un 4.0 o más sobre 10.0 en la calificación de los informes y memorias de prácticas (evaluación contínua) para superar la asignatura.
