Teoria

C´lculos Computacionales de a Estructuras Moleculares

Emilio San Fabi´n Maroto a

Alicante, Curso 2010/2011

´ Indice general
1. Fundamentos de la Qu´ ımica Computacional 1.1. La Mec´nica Cu´ntica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a a 1.2. La aproximaci´n de Born-Oppenheimer . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.3. Funciones Monodeterminantales. El m´todo Hartree-Fock. . . . . . . e 1.3.1. M´todo SCF y aproximaci´n L.C.A.O. (C.L.O.A.). . . . . . . e o 1 2 3 5 6 9

1.4. Funciones de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.4.1. Gaussians . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.2. Gamess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.3. Ecce-NwChem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 14 1.4.4. Caracter´ ısticas de algunas Funciones de Base . . . . . . . . . . 14 1.4.5. Pseudopotenciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.5. Funciones de onda multideterminantales . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.5.1. 1.5.2. Interacci´n de Configuraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 o M´todos Perturbativos o perturbacionales . . . . . . . . . . . 23e

1.5.3. Coupled Clusters o Clusters acoplados (CC) . . . . . . . . . . 25 1.5.4. M´todos multi-configuracionales . . . . . . . . . . . . . . . . 26 e

1.6. Los m´todos del Funcional Densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 e 1.6.1. Funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.6.2. Derivada Funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.6.3.Matrices Densidad Reducidas y Densidad Electr´nica . . . . . 30 o 1.6.4. El Teorema de Hohenberg y Kohn 1.6.5. M´todo de Kohn y Sham e . . . . . . . . . . . . . . . 31

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.6.6. Las Ecuaciones de Kohn y Sham . . . . . . . . . . . . . . . . 35 I

II

´ INDICE GENERAL 1.6.7. M´todo de Kohn y Sham con Intercambio Exacto . . . . . . . 37 e 1.6.8.Aproximaci´n Perturbativa o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

1.7. M´todos semiemp´ e ıricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.7.1. 1.7.2. 1.7.3. Errores medios: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Problemas del MNDO: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Mejoras y problemas del AM1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 43

2. Mec´nicaMolecular. a 2.1.

Introducci´n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.2. Potenciales 2.3.

EL ALCHEMY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.3.1. Ecuaci´n de energ´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 o ıa 2.3.2. Comandos m´s usuales en el uso de ALCHEMY . .. . . . . . 53 a

2.4. Amber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.4.1. Descripci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 o 3. Aplicaciones de la Qu´ ımica Computacional 57

3.1. Programas de c´lculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 a 3.2. Paquetes Gaussian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 3.2.1. Tipos y m´todos de c´lculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 e a 3.2.2. Introducci´n de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 o 3.2.3. Ejemplos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.2.4. An´lisis de los ficheros de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 a 4. Herramientas gr´ficas a 4.1. Molden 69

. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 70

4.2. gOpenMol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.3. Molekel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.4. Ghemical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 ´ 4.5. Atomos en Moleculas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.6. XMol . . . . . . ....