Chimie Théorique : Structure Électronique

Intitulé de l’enseignement Code UE Crédits
Chimie Théorique : Structure Électronique CHIM-M1-C23-S1  4 ECTS
Niveau : M1
Semestre : S1
Responsable : Rodolphe Vuilleumier
Volume horaire : 32h
Présentation pédagogique
Le cours se base sur la notion d’Hamiltonien moléculaire, que ce soit à niveau quantique (noyaux + électrons) ou à un niveau atomiste classique (champs de force). Dans le cas quantique, après une brève introduction sur les approximations nécessaires pour résoudre l’équation de Schrödinger associée, le cours se focalise sur les principes des méthodes de calculs de la structure électronique des systèmes moléculaires avec une attention particulière à la description quantitative de la liaison chimique. Dans les cas atomistes il s’appuie sur les bases de la mécanique statistique pour faire le lien entre Hamiltonien moléculaire et structure microscopique et propriétés thermodynamiques des fluides moléculaires. Les implications pour la réactivité en phase liquide sont discutées.
Il nécessite d’avoir des bases en mécanique statistique et chimie quantique.
Programme
1. Structure électronique moléculaire
1.1 Hamiltonien moléculaire, la méthode variationnelle,  orbitales moléculaires
1.2 Le champ auto-cohérent. Electrons, spin et antisymétrie. Echange et corrélation
1.3 La méthode Hartree-Fock et au-delà
1.4 Analyse de la fonction d’onde et Liaison chimique.
1.5 Quelques descripteurs moléculaires: charges atomiques et aromaticité
2. Mécanique statistique moléculaire
2.1 Quelques rappels de mécanique statistique: Hamiltonien moléculaire. Vision mécaniste d’un système à N particules: dynamique moléculaire. Vision statistique: ensembles microcanonique et canonique.
2.2 Mécanique statistique des fluides moléculaires: Energie libre et équation d’état. Fonctions de distribution de paires. Propriétés thermodynamiques et structure microscopique des fluides. Solvatation et réactivité.
Bibliographie
A.Szabo N. Ostlund Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory (Dover)
I.N. Levine, Quantum Chemistry, Pearson Prentice Hall
A. Gershel, Liaisons intermoléculaires, les forces en jeu dans la matière condensée, EDP Sciences Editions,
D. McQuarrie, Statistical Mechanics, Univ. Science Books