Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Chemia kwantowa

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WM-CH-421 Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Chemia kwantowa
Jednostka: Wydział Matematyczno-Przyrodniczy. Szkoła Nauk Ścisłych
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 0 LUB 4.00 (w zależności od programu)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Poziom przedmiotu:

podstawowy

Symbol/Symbole kierunkowe efektów uczenia się:

kierunek chemia 2 stopnia:CH2_W07; CH2_U01; CH2_U04; CH2_U05; CH2_K01; CH2_K07

Skrócony opis:

Poziom przedmiotu: podstawowy

Cele przedmiotu: opanowanie podstawowej wiedzy w zakresie chemii kwantowej i obliczeniowych metod struktury elektronowej o właściwości molekularnych przy pomocy współczesnych programów komputerowych.

Wymagania wstępne: kurs fizyki w zakresie szkoły średniej oraz chemia ogólna

Pełny opis:

Treści merytoryczne:

1.Geneza. Najważniejsze odkrycia i wydarzenia w początkach XX w.w stworzeniu mechaniki kwantowej.

2. Klasyczne równanie falowe i równanie Schrödingera.

3. Operatory. Postulaty mechaniki kwantowej.

4. Zasada nieoznaczoności Heisenberga i jej konsekwencje w spektroskopii.

5. Proste modele mechaniki kwantowej.Stopnie swobody. Rodzaje ruchu.Cząstka w pudle jedno- i wielowymiarowym. Poziomy energetyczne i postać funkcji własnych.Pojęcie degeneracji.

6. Atom wodoru. Sposób rozwiązywania równania Schrödingera. Orbitale, liczby kwantowe. Kształt orbitali. Funkcja rozkładu radialnego. Średnia i najbardziej prawdopodobna odległość elektronu od jądra.Moment pędu i jego składowe. Wprowadzenie pojęcia spinu.

7.Atomy wieloelektronowe. Orbitale, konfiguracje, reguły Hunda.

8. Cząsteczki dwuatomowe - homo- i heterojądrowe.

9.Teoria orbitali molekularnych. Orbitale typu pi i sigma. Hybrydyzacja.

10.Cząsteczki wieloatomowe. Symetria orbitalna.

11.Wnioski z analizy orbitali molekularnych i gęstości elektronowych; wykonanie obliczeń struktury elektronowej szeregu prostych molekuł.

12.Optymalizacja geometrii molekuł. Minima lokalne i globalne. Stany przejściowe. Obliczenia parametrów widm w podczerwieni (IR) oraz magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR).

Metody oceny:

- egzamin pisemny

- ciągła ocena w trakcie cotygodniowych ćwiczeń

- rozwiązywanie zadań domowych

Literatura:

W. Kołos, Chemia kwantowa, PWN 1978 (i nowsze wydania)

W. Kołos, J. Sadlej, Atom i cząsteczka, WNT 1998

P.W. Atkins, Chemia fizyczna, PWN 2001

Efekty kształcenia i opis ECTS:

1. Na wykładzie omawiane są jakościowe podstawowy modeli chemii kwantowej (cząstka w pudle, oscylator harmoniczny, rotator sztywny, zasada wariacyjna).

2. Odtwarzane są rozwiązania równania Schrödingera dla atomu wodoru i jonu molekularnego H2+.

3. Omawiane są podstawowe trzy przybliżenia chemii kwantowej: (a) przybliżenie Borna-Oppenheimera, (b) przybliżenie jednoelektronowe, (c) przybliżenie analityczne czyli pojęcie funkcji bazy.

4. Podstawy metody Hartree-Focka oraz LCAO MO, obliczanie właściwości molekularnych i widm spektroskopowych IR, UB VIS, NMR

5. Omawiane są metody obliczeniowe chemii kwantowej, znajomość obsługi podstawowych programów komputerowych, wg których można obliczać strukturę elektronową molekuł chemicznych.

6. Stosujemy metody obliczeniowe chemii kwantowej do zagadnień takich jak: analiza orbitali molekularnych,energii orbitalnych, optymalizacja geometrii, określanie właściwości fizykochemicznych i charakterystyk spektroskopowych molekuł.

Metody i kryteria oceniania:

* Obecność na wykładach jest obowiązkowa;

* W czasie trwania wykładów student zobowiązany będzie do napisania eseju na jeden z wybranych tematów.

* Egzamin z wykładu pisemny w postaci prostych pytań problemowych.

* Zaliczenia ćwiczeń wykonywanych przy pomocy komputerów na podstawie samodzielnego wykonania zadanego problemu obliczeniowego przy pomocy programów komputerowych w sieci/ lub w chmurze, np. WEB MO.

* Cel - student po zaliczeniu ćwiczeń potrafi wykonać samodzielnie obliczenia struktury elektronowej podanej molekuły.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-01-31
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Joanna Sadlej
Prowadzący grup: Joanna Sadlej
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-01-31
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Joanna Sadlej
Prowadzący grup: Joanna Sadlej
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (zakończony)

Okres: 2021-10-01 - 2022-01-31
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Joanna Sadlej
Prowadzący grup: Joanna Sadlej
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Skrócony opis:

* 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.

Pełny opis:

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.

Literatura:

Podana w opisie ogólnym.

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie.