Keemia osakond

YKI0060 Kvantkeemia Sügissemester 2016/2017 See lehekülg kirjeldab "Kvantkeemia" 2016 aasta sügissemestri versiooni. Käesoleva aasta variant on siin. Õppeaine "Kvantkeemia" tutvustab esimese aasta magistrantidele meetodeid ja võtteid, mida tänapäeval kasutavad nii teoreetikud kui ka keemikud-praktikud modelleerimaks keemilisi protsesse ja nähtusi arvutil. Kursuse pearõhk on pööratud molekulide elektronstruktuuri teooriale ja sellega seotud arvutusmeetoditele. Kursuses sisaldub ka praktiline osa, milles tudengid sooritavad ise arvutusi kaasaegse tarkvara kasutamisega ja analüüsivad saadud tulemusi. Käsitleme optimaalse arvutusmudeli valikut, tulemuste interpreteerimist ja kasutuselolevate mudelite võimaluste piire. Aeg ja koht Kursust loetakse sügissemestril. Kursuse maht on 64 tundi semestris, mis jaguneb 17 loenguks, 7 praktikumiks ja 5-ks harjutustunniks. Kolmel viimasel tunnil esitavad tudengid oma ainetööde tulemusi. Aine annab 6 Euroopa ainepunkti.

---

Info- ja abimaterjalid

• Kordamisküsimused eksamiks valmistumiseks (aastast 2010, sobivad ka tänavu).
• Näidislahendused kordamisküsimuste juurde.
  Ülesande 9 lahenduses viidatud slaidile vastab tänavuses konspektis ptk12 slaid 7.
• Valik varasemate aastate eksamivariante. Lahendusi vaatleme konsultatsioonis.
  • Eksamivariant aastast 2005.
    Ülesande B5 puhul arvestada, et 2006 aastal olid arvutid üle 10 korra aeglasemad kui praegu :-)
  • Eksamivariant aastast 2011.
  • Eksamivariant aastast 2014.
• Anorgaanilise keemia õppetooli hindamisreeglid.

Viidad

• Varasemate aastate "Kvantkeemia" ja "Teoreetiline ja arvutuskeemia" koduleheküljed koos täielike loengukonspektidega.
• Scrödingeri kass (Wikipedia artikkel).
• Video: e to the pi i for dummies by Mathologer.
• Foundations of Quantum Mechanics by Willem M. de Muynck (Holland).
• Physics Videos by Eugene Khutoryansky - animatsioonid muuhulgas paljude kvantmehaanika teemade kohta.
• Sfäärilised harmoonikud:
  • Wolfram Mathworld'i artikkel .
  • Wikipedia artikkel .
  • James B Calvert'i käsitlus (Denveri ülikool).
  • Java applet millega saab ise "mängida".
• Orbitaalid (orbitals.com)
• Keemilised elemendid (webelements.com)

• Arvutiklassis töötamise juhend
• Arvutiklassi masinate staatus
• Arvutiklassi kaugtöö juhend
• E-kursus: Learning the command line
• Videokursus: Unix Shell Scripting Tutorial

---

Loengukonspekt

Konspekt lisandub vastavalt loengute edenemisele. Trükkimisel jälgige, mis teil juba olemas on: mõnes loengus jõuame läbi võtta rohkem kui ühe peatüki, samas kui mõni teine peatükk täidab mitu loengut.

1.	Sissejuhatus		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
2.	Tõenäosus		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
3.	Schrödingeri võrrand		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
4.	Osake potentsiaaliaugus		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
5.	Operaatorid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
6.	Mõõtmine ja kvantmehaanika		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
7.	Harmooniline ostsillaator		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
8.	Impulssmoment		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
9.	Vesiniku aatom		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
10.	Kvantmehaanika teoreemid ja postulaadid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
11.	Variatsioonimeetod		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
12.	Häiritusmeetod		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
13.	Spinn		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
14.	Hartree-Focki meetod		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
15.	Aatomid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
16.	Aatomiühikud		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
17.	Molekulid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
18.	Maatriksid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
19.	Baasikomplektid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
20.	SCF arvutused		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
21.	Geomeetria optimiseerimine		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
22.	Elektronide korrelatsioon		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
23.	Tihedusfunktsionaalide teooria		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
24.	Mudelkeemiad		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
25.	Poolempiirilised meetodid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
26.	Solvendiefektid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
27.	Relativistlikud efektid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
28.	Meetodite võrdlus		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
29.	Viriaalteoreem ja Hellmann- Feynmani teoreem		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
	Iseseisvaks lugemiseks:
30.	Molekulide omadused		[3 lk/leht] [8 lk/leht]

Matemaatiline taust

Need peatükid on esitatud videotena. Loengute mõistmiseks ja harjutustunnis kaasa töötamiseks on videote vaatamine vajalik!
Siin toodud slaidid pärinevad ajast, kui need peatükid olid tavalised loengud. Videote taustaslaidid on erinevad!

V1.	Kompleksarvud		[3 lk/leht] [8 lk/leht]		[Video]
V2.	Diferentsiaalvõrrandid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]		[Video]
V3.	Vektorid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]		[Video]
V4.	Determinandid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]		[Video]
V5.	Taylori rida		[3 lk/leht] [8 lk/leht]		[Video]

Harjutustundide materjalid

1-2.	Osake pot-augus, kompleksarvud, operaatorid, vektorid		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
3-4.	H aatom, operaatorid, spinn, variatsioonimeetod		[3 lk/leht] [8 lk/leht]
5.	Aatomid, ühikud		[3 lk/leht] [8 lk/leht]

Praktikumide materjalid

 

1. Z-maatriksid, H-F arvutused.
3. Orbitaalide visualiseerimine, geomeetria optimiseerimine.
4. Butadieeni MO'd, vibratsioonianalüüs.

Videod

• Ribosoomi mudel (MM, 2,64 miljonit aatomit), autoriks K. Sanbonmatsu grupp, Los Alamos, USA. Kuna fail (~20 MB) tuleb ajakirja PNAS serverist, võtab selle allalaadimine mitu minutit. Soovitan faili algul salvestada ja alles siis avada vaatamiseks.