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)
|
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 |
Navigate to timetable
MO TU W TH WYK
CW
FR |
Type of class: |
Classes, 30 hours
Lectures, 30 hours
|
|
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 |
Navigate to timetable
MO TU W TH WYK
CW
FR |
Type of class: |
Classes, 30 hours
Lectures, 30 hours
|
|
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 |
Navigate to timetable
MO TU W TH WYK2
CW2
FR |
Type of class: |
Classes, 30 hours
Lectures, 30 hours
|
|
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 |
Copyright by Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw.