CCC:Курс по моделированию химических процессов Медведева М.Г.

На данной странице находится вики-версия курса по моделированию химических процессов, разработанного Медведевым М.Г. в 2017-2022 годах. Данный курс преподавался Медведевым М.Г. в ВХК РАН (2017-н.в.), Химическом факультете МГУ (2018-2019), факультете Химии ВШЭ (2020-н.в.) и факультете ИнфоХимии ИТМО (2021-н.в.).

Введение

Ключевой идеей курса является рассмотрение любого молекулярного моделирования (как квантовохимического, так и молекулярно-механического) как попытки описания ИСТИНЫ (той, которая непостижима, а не этой) через использование различных приближений. То есть, если на классических курсах квантовой химии разговор идёт о том, "что мы доучли, перейдя от метода Хартри-Фока к методу MP2", в данном курсе вопрос ставится так: "чем мы пренебрегли, перейдя от ИСТИНЫ (численного решения уравнения Шрёдингера) к методу MP2".

Чтобы получить адекватный ответ (от латинского ad aequatus, "почти равный [ИСТИНЕ]"), нам нужно сделать такие приближения (пренебрежения), которые [почти] не повлияют на результат; то есть, получаемый в результате моделирования результат должен [почти] не отличаться от того, который мы бы получили, если бы сделали расчёт вообще без приближений: используя численное решение времязависимого уравнения Шрёдингера для всех частиц во вселенной, проследили бы её эволюцию в ходе всего времени протекания реакции/процесса.

В рамках курса рассматриваются ряд ключевых вопросов:

1. Необходимые пререквизиты для использования компьютера в химии;
2. Что можно сделать с помощью молекулярного моделирования;
3. Как использовать квантовохимические расчёты для:
   1. Установления механизма химической реакции,
   2. Установления движущей силы химической реакции (какие электронные эффекты делают реакцию возможной/невозможной термодинамически и кинетически),
   3. Оптимизации условий/реагентов/катализатора химической реакции с проведением минимального количества экспериментов,
   4. Предсказание спектральных свойств химического соединения;
4. Какие приближения используются в молекулярном моделировании, когда ими ни в коем случае нельзя пользоваться, и что делать в таких случаях.

Частью курса являются три практических задания:

1. Подключение к расчётному серверу и расчёт скоростей и констант равновесия простых реакций.
2. Установление механизма сложной реакции.
3. Установление условий, при которых NO2 теряет свой цвет.

Видео-лекции

Ссылки на видеозаписи лекций Медведева М.Г., прочитанные в ИТМО в сентябре 2021 года:

Лекции 0-2: https://www.youtube.com/watch?v=c63_tuRNh-0

Лекция 3: https://www.youtube.com/watch?v=Czj0sUQFV0c

Лекции 4-5: https://www.youtube.com/watch?v=Hce7GMnmOnM

Лекция 6: https://www.youtube.com/watch?v=kgtVniKANwc

Лекция 7: https://www.youtube.com/watch?v=Oi95vxSNfsQ

Лекция 8: https://www.youtube.com/watch?v=NHtMcKjTlqY