El Diplomado está diseñado para adquirir conocimientos teóricos y prácticos que permitan realizar cálculos confiables sobre estructura electrónica, propiedades moleculares, reactividad química y termoquímica. Se estudian los fundamentos de la mecánica cuántica y métodos como ab initio, semiempíricos, DFT y mecánica molecular. Además, se realizan prácticas con software libre como GAMESS, Avogadro y GROMACS, incluyendo instalación, búsqueda conformacional, análisis de HOMO-LUMO, descriptores DFT, formación molecular y mecanismos de reacción. Está dirigido a estudiantes, docentes e investigadores con conocimientos básicos de química general y estructura atómica. Al finalizar, podrás aplicar herramientas computacionales para el diseño y análisis de sistemas químicos y bioquímicos.

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TEMARIO

Modulo 1: Introducción

1. Introducción al curso y método de trabajo

2. Breve repaso de la estructura del átomo 

3. Antecedentes de la Mecánica Cuántica 

4. Breve repaso de las soluciones a la ecuación de Schrödinger 

5. Notación de Dirac

6. Construcción de matriz Z

 

Modulo 2: Métodos aproximados 1

1. Átomos Multielectrónicos 

2. Aproximación de Born-Oppenheimer 

3. Superficie de Energía Potencial 

 

Modulo 3: Métodos aproximados 2

1. Métodos ab initio 

2. Métodos Semiempíricos 

3. Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT) 

4. Descriptores de la DFT 

5. Mecánica Molecular 

6. Práctica computacional 1 

 

Modulo 4: Técnicas

1. Conocer software computacional

2. Búsqueda conformacional 

3. Practica computacional 2 

4. Funciones de base 

5. Modelos de solvatación

6. Práctica computacional 3

7. Practica computacional 4

8. Termoquímica

9. Práctica computacional 5

10. Mecanismos de reacción

11. Práctica Computacional 5

 

PRÁCTICAS

Práctica 0: Conocer software computacional. Se realizará la instalación del programa GAMESS y visualizadores para analizar resultados. Además de conocer el uso de otros programas y visualizadores.

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Practica 1: Comparación de métodos aproximados en GAMESS, como parte de la calibración de la metodología. Se realizarán pruebas en GAMESS con los distintos métodos aproximados con el fin de que aprender a seleccionar el método más apropiado para el sistema que se quiere estudiar. 

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Práctica 2: Búsqueda conformacional. Aprender a realizar búsquedas conformacionales manual y utilizando programas computacionales mediante mecánica molecular como Avogadro, Spartan y Gromacs.

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Practica 3: Comparación de funciones base y modelos de solvatación. El objetivo es conocer los efectos de tener diferentes funciones base como parte de la calibración de la metodología. Además, añadir el solvente para emular las condiciones en las que se lleva a cabo una reacción química y calcular las propiedades y reactividad química de una molécula.

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Practica 4: Cálculo de los descriptores de la DFT conceptual. Se realizarán cálculos para obtener los descriptores de la DFT conceptual (potencial de ionización vertical, afinidad electrónica vertical, dureza química, entre otros), empleando aproximaciones finitas y orbitales frontera. Además, se utilizará la combinación de diferentes niveles de teoría (funcional de la DFT y conjunto base) agregando el efecto del solvente. Está práctica incluye el obtener los orbitales frontera HOMO y LUMO.

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Práctica 5: Cálculo de la termoquímica. Se evaluará la formación de una molécula mediante cálculos de energía y frecuencia, para obtener energías de formación. Como ejemplo se usará una reacción de Diels Alder y la formación de un líquido iónico para analizar el error de superposición de base (BSSE)

Práctica 6: Cálculo de la termoquímica 2.  Se añadirá un estado de transición y el cálculo de la energía de activación. 

Las prácticas se podrán realizar en equipos de cómputo laptops con Windows  y Linux sin dificultad.

 

 

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