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

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, metoda Ritz, LCAO-MO.

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. Termy molekularne.

8. Podstawy kwantowej teorii molekuł. Przybliżona teoria struktury elektronowej jonu H2+. Orbitale molekularne i przybliżenie LCAO. Wiązanie chemiczne. Kowalencyjność, warunki efektywności tworzenia orbitali molekularnych. Orbitale wiążące i antywiążące, orbitalne diagramy energetyczne, klasyfikacja orbitali molekularnych ze względu na ich własności symetrii.

Punkty ETCS: 3

Liczba godzin: 15h wykładów, 15h ćwiczenia.

Bilans nakładu pracy studenta

Całkowity nakład pracy studenta 75h

Wskaźniki ilościowe – nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela 37.5 godzin, co odpowiada 1.5 pkt ECTS oraz nakład pracy studenta, który nie wymaga bezpośredniego udziału nauczyciela to 37.5 godz., co odpowiada 1.5 pkt ECTS.

1. W. Kołos - Chemia kwantow, PWN, Warszawa 1978.

2. L. Piela - Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa 2004.

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

2001.

Wiedza

KP6_WG1student zna i rozumie podstawy matematyczne i fizyczne mechaniki kwantowej oraz modele służące do teoretycznego opisu układów atomowych i cząsteczkowych.

KP6_WG3 student zna budowę atomu w ujęciu kwantowym, w tym model atomu wodoru i jonów wodoropodobnych, oraz podstawowe zasady opisu atomów wieloelektronowych.

KP6_WG9 student zna metody kwantowomechaniczne używane w chemii teoretycznej, takie jak rachunek zaburzeń, metoda wariacyjna, LCAO-MO i SCF, oraz rozumie ich zastosowanie do opisu struktury elektronowej.

Umiejętności - student potrafi:

KP6_UW1 analizować podstawowe modele kwantowe, takie jak oscylator harmoniczny, rotator sztywny czy pudło potencjału, oraz wyjaśniać ich znaczenie w interpretacji właściwości atomów i cząsteczek.

KP6_UW4 interpretować wyniki obliczeń teoretycznych oraz ocenić poprawność i ograniczenia stosowanych modeli kwantowochemicznych.

Kompetencje społeczne

KP6_KK1 Student Jest gotów do krytycznej analizy informacji dotyczących teorii budowy materii, rozumiejąc granice stosowalności modeli i przybliżeń w chemii teoretycznej.

Egzamin pisemny (wykłąd), kolokwium na ocenę (ćwiczenia)