Zagadnienia egzaminacyjne

Zagadnienia z chemii teoretycznej
dla specjalności biologiczno-analitycznej
1. Podać składowe energii molekuły dwuatomowej i najprostsze modele, jakie je opisują.
2. Podać energie i funkcje falowe stanu podstawowego i pierwszego wzbudzonego: cząstki w
pudle jednowymiarowym, rotatora sztywnego, oscylatora harmonicznego.
3. Co to jest energia drgań zerowych?
4. Ile razy różni się energia drgań zerowych cząsteczek
35
Cl2 i
35Cl− 37 Cl?
5. Co to jest powierzchnia energii potencjalnej? Jakie rodzaje punktów stacjonarnych znamy?
6. Co to są: geometria równowagowa, geometria stanu przejściowego, ścieżka reakcji, bariera
reakcji?
7. Co to są współrzędne normalne?
8. Efekt izotopowy w reakcjach chemicznych — na przykładzie dysocjacji cząsteczek
35Cl− 37 Cl.
35
Cl2 i
1. Czym się różni orbital wiążący od antywiążącego?
2. Co to jest diagram korelacyjny?
3. Orbitale molekularne cząsteczek dwuatomowych. Symetria.
4. Orbitale molekularne wody —jak je tworzymy. Symetria.
5. Co to są orbitale HOMO i LUMO?
6. W poniższej tabelce przedstawiono energie i obsadzenia orbitali atomu Ne uzyskane metodą
Hartree-Focka. Podaj energię orbitali HOMO i LUMO tego atomu.
numer
orbitalu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
obsadzenie
2
2
2
2
2
0
0
0
0
1
energia/au
−32.7950
−1.9404
−0.8530
−0.8530
−0.8530
0.2874
0.2930
0.2930
0.2930
c
Wydział
Chemii, Uniwersytet Warszawski
1. Założenia metody Hückla.
2. Orbitale molekularne butadienu.
3. Co to jest energia delokalizacji, ładunek efektywny, rząd wiązania.
4. Konfiguracje elektronowe naftalenu: podstawowa i wzbudzone; stany elektronowe naftalenu.
1. Postać funkcji falowej w metodzie Hartree-Focka.
2. Wyrażenie na energię w metodzie Hartree-Focka.
3. Równania na orbitale Hartree-Focka.
4. Jak rozwiązujemy równania Hartree-Focka.
5. Interpretacja energii jonizacji i powinowactwa elektronowego w metodzie Hartree-Focka
(twierdzenie Koopmansa).
6. Co to jest metoda UHF (nieograniczona metoda Hartree-Focka)?
7. Przykłady baz funkcyjnych.
8. Definicja energii korelacji elektronowej.
9. Sens fizyczny korelacji elektronowej.
10. Co to jest metoda CI (oddziaływania konfiguracji)?
11. W jakich sytuacjach energia korelacji jest istotna:
(a) dysocjacja cząsteczki typu H2 .
(b) degeneracja stanu podstawowego w metodzie HF jak w naftalenie.
(c) oddziaływanie dyspersyjne.
1. Rodzaje oddziaływań międzycząsteczkowych.
2. Momenty multipolowe: dipol, kwadrupol, oktupol.
3. Rozwinięcie multipolowe energii oddziaływania (na przykładzie He···HF, H2 O···HF, H2 ···H2 O,
CH4 ···H2 O).
4. Potencjał Lennarda-Jonesa (LJ).
METODA DFT
1. Jakie warunki spełnia dokładna gęstość elektronowa stanu podstawowego?
2. Jaka jest różnica miedzy lokalnym a nielokalnym operatorem?
3. Czy metoda Hartree-Focka uwzględnia korelację elektronową i energię wymienną?
2
c
Wydział
Chemii, Uniwersytet Warszawski
4. Na czym polega efekt samooddziaływania i dlaczego jest niefizyczny?
5. Czym różni się gęstość elektronowa w jednorodnym gazie elektronowym od gęstości elektronowej w atomach i cząsteczkach?
6. Czy w DFT istnieje zasada wariacyjna?
7. Podaj najistotniejsze różnice między modelami Hartree-Focka i Kohna-Shama.
8. Wymień efekty, które opisuje energia korelacyjno-wymienna.
9. Czy znana jest jawna postać dokładnego funkcjonału wymienno-korelacyjnego?
10. Jakie są pożądane cechy przybliżonych funkcjonałów korelacyjno-wymiennych?
MECHANIKA I DYNAMIKA MOLEKULARNA. QSAR.
1. Podać kolejne etapy działania algorytmu najszybszego spadku.
2. Podać kolejne etapy działania algorytmu sprzężonych gradientów.
3. Wymienić oddziaływania uwzględnione w funkcji potencjału pola mechaniki molekularnej
— podać odpowiednie wyrażenia.
4. Jakie dodatkowe elementy w porównaniu z mechaniką są uwzględnione w dynamice molekularnej?
5. Jakie własności układu otrzymujemy z mechaniki molekularnej?
6. Jakie własności układu otrzymujemy z dynamiki molekularnej?
7. Czym zajmuje się dokowanie molekularne?
8. Wymienić sposoby określania miejsca wiążącego ligand w receptorze?
9. Czym różni się przeszukiwanie dwuwymiarowe od trójwymiarowego i jak definiujemy
współczynnik Tanimoto?
10. Wymienić i scharakteryzować trzy sposoby dokowania.
11. Jak wyrażona jest entalpia swobodna w programie AutoDock?
12. Co to jest i jak działa algorytm genetyczny?
13. Do czego służy metoda QSAR?
14. Jak definiujemy aktywność biologiczną?
15. Co to są deskryptory i jak dokonujemy korelacji z aktywnością biologiczną?
16. Co to jest:
(a) minireceptor.
(b) farmakofor.
(c) pseudoreceptor.
17. Jak definiujemy entalpię swobodną i stałą wiązania kompleksu ligand-receptor?
18. Co to jest współczynnik podziału?
3
c
Wydział
Chemii, Uniwersytet Warszawski
19. Podać regułę pięciu Lipińskiego.
ELEMENTY TERMODYNAMIKI STATYSTYCZNEJ
1. Jakie wielkości obliczamy w termodynamice statystycznej?
2. Co to są makrostan i mikrostan?
3. Podaj postulaty termodynamiki statystycznej.
4. Co to jest fluktuacja względna i wariancja?
5. Co to jest rozkład mikrokanoniczy, definicja liczby stanów, temperatury i entropii.
6. Co to jest rozkład Gibbsa, suma statystyczna, podać wyrażenia na energię, entropię, energię swobodną.
7. Definicja molekularnej funkcji podziału i jej składowych.
8. Funkcje podziału: translacji, rotacji, oscylacji, elektronową i jądrowa.
9. Wyrażenie na stałą równowagi chemicznej poprzez funkcje podziału.
10. Teoria stanu przejściowego Eyringa.
4