Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw - Central Authentication System
Strona główna

Quantum chemistry

General data

Course ID: WM-CH-421
Erasmus code / ISCED: (unknown) / (unknown)
Course title: Quantum chemistry
Name in Polish: Chemia kwantowa
Organizational unit: Faculty of Mathematics and Natural Sciences. School of Exact Sciences.
Course groups:
Course homepage: https://teams.microsoft.com/l/team/19%3a5762da184bb948df9f8505624017b471%40thread.tacv2/conversations?groupId=2ddd960a-43f2-4acd-b115-2eab3f20d7d6&tenantId=12578430-c51b-4816-8163-c7281035b9b3
ECTS credit allocation (and other scores): 5.00 OR 4.00 (differs over time) Basic information on ECTS credits allocation principles:
  • the annual hourly workload of the student’s work required to achieve the expected learning outcomes for a given stage is 1500-1800h, corresponding to 60 ECTS;
  • the student’s weekly hourly workload is 45 h;
  • 1 ECTS point corresponds to 25-30 hours of student work needed to achieve the assumed learning outcomes;
  • weekly student workload necessary to achieve the assumed learning outcomes allows to obtain 1.5 ECTS;
  • work required to pass the course, which has been assigned 3 ECTS, constitutes 10% of the semester student load.

view allocation of credits
Language: Polish
(in Polish) Dyscyplina naukowa, do której odnoszą się efekty uczenia się:

chemical sciences

Subject level:

elementary

Learning outcome code/codes:

Chemistry


CH1_W06

CH1_W8

CH1_UO30

CH1_U05



Preliminary Requirements:

To know chemistry and physics on the basic high level.

Short description:

Level: basic

Goals: mastering basic knowledge of quantum mechanics and quantum chemistry

Initial requirements: high school level of physics, ability to differentiate and integrate (elementary)

Full description:

Content:

1. The origin of quantum chemistry. The most important dates and events in quantum mechanics.

2. The classical wave equation and the Schrödinger equation.

3. Operators. Postulates of quantum mechanics.

4. The uncertainty principle.

5. Simple models of quantum mechanics. Degrees of freedom. Types of motion. The particle in a one-dimensional box and in a multidimensional box.The energy levels and the form of eigenfunctions.The notion of degeneracy.

6. Vibrations. Harmonic oscillator: classical and quantum mechanical approaches.The energy levels and the form of eigenfunctions.

7. Rotations. Rigid rotator.Rotations in two and in three dimensions. The energy levels and the form of eigenfunctions. Information acquired from rotational spectra.

8. Hydrogen atom. The method of solving the Schrödinger equation.Transformation of the Laplacian into spherical coordinates. Orbitals, quantum numbers. Degeneracies. The shape of orbitals. Radial distribution function. The average and the most probable radii. The angular momentum and its components. Spin of electron.

9. The perturbation theory and the variational method.

10. Multielectron atoms. Orbitals, configurations, Hund's rules.

11. Diatomic molecules, homonuclear and heteronuclear.

12. Molecular orbitals theory. pi- and sigma-type orbitals.Hybridization.

13. Polyatomic molecules. Orbital symmetry.

14. Conclusions from the analysis of orbitals

15. Geometry optimization. Local and global minima. Transition states. IR spectra and UV-VIS spectra.

Methods of evaluation:

- written examination

- weekly exercises;

- homework

Bibliography:

P.W. Atkins, Physical Chemistry, fourth and later editions, Oxford University Press

D.A. McQuarrie, J.D. Simon, Physical Chemistry: A Molecular Approach, University Science Books, 1997

Efekty kształcenia i opis ECTS:

EK1 - student knows the main methods of quantum chemistry to study the electron structure of the molecules

EK2 - student knows what of the method is the best one.

EK3 - student is ready to use the quantum chemical methods to analyze the

properties of the chemical molecules.

Assessment methods and assessment criteria:

Methods of evaluation:

- written examination.

- weekly exercises.

- homewwork.

Max grade is 100 point

Grade 5.0 when there are 80 to 100 points

Grade 4.5 when there are 70 to 80 points

Grade 4.0 when there are 60 to 70 points

Grade 3.5 when there are 50 to 60 points

Grade 3.0 when there are 40 to 50 points

Grade 2.0 when there are number less then 40 ponts

Practical placement:

none

Classes in period "Winter semester 2021/22" (past)

Time span: 2021-10-01 - 2022-01-31
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
Classes, 30 hours more information
Lectures, 30 hours more information
Coordinators: Joanna Sadlej
Group instructors: Joanna Sadlej
Students list: (inaccessible to you)
Examination: examination
(in Polish) E-Learning:

(in Polish) E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Type of subject:

obligatory

(in Polish) Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

(in Polish) nie dotyczy

Short description: (in Polish)

* Znajomość podstaw mechaniki kwantowej;

* Prosta teoria orbitali molekularnych LCAO do opisu atomów i molekuł;

* Znajomość współczesnych metod obliczeniowych chemii kwantowej;

* Umiejętność wykonania samodzielnych obliczeń przy pomocy programu - - WEB MO dostępnego w chmurze.

Full description: (in Polish)

Najważniejsze punkty:

1.Przypomnienie o teorii fal elektromagnetycznych i ważnych doświadczeniach.

2.Podstawy nowej fizyki-mechaniki kwantowej; relacja Heisenberga, Boltzmanna, de Broglie'a, równanie Schrodingera, przykłady zadań,

3. Krótkie omówienie modelowych układów na poziomie kwantowym,

4.Pojęcie konfiguracji elektronowej atomów i małych cząsteczek homo i hetero- atomowych.

5.Koncepcja LCAO dla molekuł, metoda Huckle'a,

6. Hamiltonian dla atomu wodoru i molekuły wodoru. Równanie Schrodingera.

7. Podstawowe przybliżenia dla molekuł: Borna-Oppenheimera, funkcje falowe wyznacznikowe, rozwiązanie równań iteracyjne, pojęcie funkcji bazy,

8.Równania HFR, omówienie znaczeń symboli i sensu fizycznego.

9. Pojęcie energii korelacji i metody jej uwzględnienia,(schematycznie),

10.Od początku wykładów studenci wykorzystują system Web MO i program Gaussian w sieci i wykonując obliczenia dla małych molekuł oglądają w outputach poszczególne wielkości:energie orbitalne, geometrię, gęstosci elek.

częstości w podczerwieni, przesunięcia chemiczne NMR.

Bibliography: (in Polish)

Podana w opisie ogólnym.

Classes in period "Winter semester 2022/23" (past)

Time span: 2022-10-01 - 2023-01-31
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
Classes, 30 hours more information
Lectures, 30 hours more information
Coordinators: Joanna Sadlej
Group instructors: Joanna Sadlej
Students list: (inaccessible to you)
Examination: examination
(in Polish) E-Learning:

(in Polish) E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Type of subject:

obligatory

(in Polish) Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

(in Polish) nie dotyczy

Short description: (in Polish)

Opis przedmiotu zawarty jest w części ogólnej.

Full description: (in Polish)

Zawartość wykładu opisana jest w części ogólnej;

Materiał praktyczny na ćwiczeniach wykonywany jest równolegle do materiału na wykładach. Każdy student wykonuje przy pomocy programu Gaussian Web MO w chmurach obliczenia kwantowe dla podanych cząsteczek i analizuje odpowiednią część otrzymanego "autputu". Każdy wykład poświęcony jest odpowiednim właściwościom, które następnie są omawiane.

Konsultacje: poniedziałek 13.0 - 14.30

Bibliography: (in Polish)

Literatura podana jest w części ogólnej.

Wymagania wstępne: (in Polish)

Zajęcia z ćwiczeń do chemii kwantowej są wykonywane w pracowni komputerowej. Opisane są szczegółowo w części ogólnej.

Classes in period "Winter semester 2023/24" (past)

Time span: 2023-10-01 - 2024-01-31
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
Classes, 30 hours more information
Lectures, 30 hours more information
Coordinators: Joanna Sadlej
Group instructors: Joanna Sadlej
Students list: (inaccessible to you)
Examination: examination
(in Polish) E-Learning:

(in Polish) E-Learning

Type of subject:

obligatory

(in Polish) Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

(in Polish) nie dotyczy

Course descriptions are protected by copyright.
Copyright by Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw.
ul. Dewajtis 5,
01-815 Warszawa
tel: +48 22 561 88 00 https://uksw.edu.pl
contact accessibility statement mapa serwisu USOSweb 7.0.4.0-1 (2024-05-13)