Chemia teoretyczna

obowiązkowe

Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta z podstawami mechaniki kwantowej oraz jej zastosowań zarówno w układach prostych, jak i tych bardziej złożonych, o realnym znaczeniu w chemii

w sali

Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta z podstawami mechaniki kwantowej oraz jej zastosowań zarówno w układach prostych, jak i tych bardziej złożonych, o realnym znaczeniu w chemii

Wykład:

1. Fizyczne podstawy mechaniki kwantowej, oraz postulaty mechaniki kwantowej jako konsekwencja filozoficznej analizy istoty doświadczenia.

2. Proste zastosowanie mechaniki kwantowej do opisu układów modelowych (cząstka w jednowymiarowym pudle potencjału, oscylator harmoniczny, rotator sztywny, efekt tunelowy).

3. Atom wodoru i jony wodoropodobne.

4. Metody przybliżone mechaniki kwantowej (rachunek zaburzeń, metoda wariacyjna w wersji Ritza).

5. Atomy wieloelektronowe w przybliżeniu jednoelektronowym, termy atomowe.

6. Metoda pola samouzgodnionego. Korelacja elektronowa.

7. Stany energetyczne cząsteczek, separacja ruchu jąder i elektronów, przybliżenie Borna-Oppenheimera.

8. Teoria orbitali molekularnych i jej zastosowanie w wersji LCAO do opisu cząsteczek homojądrowych, metoda Huckela

Konwersatorium:

1. Przypomnienie: podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej. Interpretacja rozwiązań równania Schrodingera dla prostych układów: oscylatora harmonicznego, rotatora sztywnego, atomu wodoru. Liczby kwantowe. Diagramy poziomów energetycznych dla atomu wodoru i jonów wodoropodobnych. Degeneracja poziomów energetycznych, orbitale, ich kształty przestrzenne i symetria.

2. Atomy wieloelektronowe i przybliżenie jednoelektronowe, termy atomowe.

3. Spin i zakaz Pauliego. Konfiguracje elektronowe i struktura elektronowa atomów wieloelektronowych w przybliżeniu orbitalnym. Konfiguracje elektronowe i opis prostych procesów: pobudzenie, jonizacja, przyłączenie elektronu.

4. Rdzeń atomowy, orbitale rdzeniowe i powłoki walencyjne. Interpretacja praw periodyczności poprzez strukturę elektronową powłok walencyjnych atomów.

5. Podstawy kwantowej teorii molekuł. Przybliżenie Borna–Oppenheimera i jego znaczenie dla jakościowego opisu molekuł. Pojęcie geometrii molekuły.

6. Energetyka oddziaływań międzyatomowych i powstawanie molekuł. Krzywe i powierzchnie energii potencjalnej dla ruchu jąder i ich charakterystyka.

7. Przybliżenie jednoelektronowe, wyznacznik Slatera,

1. W. Kołos - Chemia kwantowa PWN 1978

2. L. Piela - Idee chemii kwantowej PWN 2004

3. R.F. Nalewajski - Podstawy i metody chemii kwantowej PWN Warszawa 2001

4. P.T. Matthews - Wstęp do mechaniki kwantowej PWN Warszawa

5. A. Gołębiewski - Podstawy chemii kwantowej PWN 1982

1. Prezentuje rozszerzoną wiedzę w zakresie chemii, jej historycznego rozwoju, znaczenia dla postępu nauk ścisłych oraz poznania świata i rozwoju ludzkości

2. Charakteryzuje spektroskopowe metody analizy budowy związków chemicznych

3. stosuje podstawowe techniki obliczeniowe stosowane w chemii

i specjalistyczne narzędzia informatyczne do rozwiązywania typowych

problemów chemicznych

4. korzysta z literatury fachowej, baz danych i innych źródeł w celu

pozyskiwania niezbędnych informacji

5 stosuje zdobytą wiedzę chemiczną do analizy problemów z chemii

i dziedzin pokrewnych takich jak biologia

6. Rozumie ograniczenia własnej wiedzy i potrzebę uczenia się przez całe życie

7. krytycznie podchodzi do informacji rozpowszechnianych w mediach

szczególnie z zakresu chemii

Egzamin pisemny/ustny; zaliczenie na podstawie ocen z kolokwium.