Chemia kwantowa

Wykład:

Egzamin ustny. Student losuje zestaw zawierający 4 pytania.

Na przygotowanie się ma 15 minut.

Skala ocen:

2.0 – nieudzielenie poprawnych odpowiedzi na co najmniej 2 pytania

3.0 – poprawna odpowiedź na 2 pytania;

4.0 – poprawna odpowiedź na 3 pytania;

5.0 – poprawna odpowiedź na 4 pytania.

Ocenę połówkową student uzyskuje przy niepełnej odpowiedzi na jedno z pytań.

Laboratorium:

4 kolokwia pisemne na punkty.

Skala ocen:

0 – 49 % punktów z kolokwiów – 2.0

50 - 59 % punktów z kolokwiów – 3.0

60 - 69% punktów z kolokwiów – 3.5

70 - 79% punktów z kolokwiów – 4.0

80 - 89% punktów z kolokwiów – 4.5

90 - 100% punktów z kolokwiów – 5.0

Student ma prawo do dwóch kolokwiów poprawkowych z całości materiału.

Moduł: Średnia ważona ocen z egzaminu (70%) i z laboratorium (30%).

Wykład:

Mechanika klasyczna – prawo Newtona. Przesłanki doświadczalne mechaniki kwantowej. Hipoteza de Broglie Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Teoria Bohra budowy atomu wodoru. Postulaty mechaniki kwantowej. Pojęcie funkcji falowej. Operatory kwantowo-mechaniczne. Równanie Schroedingera zależne i niezależne od czasu. Równanie własne operatora, wartości własne i funkcje własne. Notacja Diraca. Równanie Schroedingera dla cząstki swobodnej. Funkcje własne. Równanie Schroedingera dla cząstki w pudle potencjału. Wartości i funkcje własne. Rozkład poziomów energii translacyjnej. Równanie Schroedingera dla oscylatora harmonicznego. Wartości i funkcje własne. Poziomy wibracyjne cząsteczek. Równanie Schroedingera dla rotatora sztywnego. Wartości własne. Degeneracja. Przejścia rotacyjne, rozkład intensywności. Równanie Schroedingera dla atomu wodoru. Wartości własne. Funkcja falowa dla pojedynczego elektronu. Spin, orbitale i spinorbitale. Korelacja z teorią Bohra. Jony wodoropodobne. Atomy wieloelektronowe. Zabudowa elektronowa atomu, powłoki, podpowłoki, konfiguracje elektronowe. Termy atomowe. Zasada i metoda wariacyjna. Metoda Ritza. Przybliżenie jednoelektronowe. Funkcje jednoelektronowe w atomach i cząsteczkach. Pojęcie energii korelacji. Wiązanie chemiczne, orbitale i spinorbitale molekularne. Cząsteczka wodoru. Własności i poziomy energetyczne cząsteczek dwuatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych, cząsteczki wieloatomowe, bazy funkcyjne, przykłady obliczeń kwantowochemicznych. Metoda funkcjonałów gęstości (DFT). Metody oparte na funkcji falowej uwzględniające korelację elektronową. Optymalizacja geometrii cząsteczek.

Laboratorium:

Podstawowe prawa i pojęcia mechaniki kwantowej; ścisłe rozwiązania równania Schroedingera;

budowa atomu i termy atomowe; cząsteczki dwu- i wieloatomowe – hybrydyzacja orbitali atomowych.

SPOSÓB USTALANIA OCENY KOŃCOWEJ MODUŁU:

Średnia ważona wszystkich ocen z wykładu/egzaminu, łącznie z ocenami niedostatecznymi (70%) i oceny z laboratorium (30%).

Moduł Chemia kwantowa ma za zadanie zapoznanie studentów z podstawami chemii kwantowej. W zakres przedmiotu wchodzą następujące zagadnienia: przesłanki doświadczalne teorii kwantowej, aksjomatyczna konstrukcja mechaniki kwantowej, ścisłe rozwiązania równania Schrödingera: cząstka w pudle potencjału, oscylator harmoniczny, rotator sztywny, atom wodoru (jony wodoropodobne), teoria orbitali molekularnych i teoria wiązań walencyjnych, natura wiązania chemicznego, struktura elektronowa prostych połączeń dwuatomowych, hybrydyzacja orbitali atomowych, podział kwanowochemicznych metod obliczeniowych, zasada wariacyjna, przybliżenie jednoelektronowe, podstawy formalizmu metody HF i DFT, podstawowe własności molekularne – orbitale molekularne, rozkład gęstości elektronowej, analiza populacyjna i rozkład ładunku, moment dipolowy, potencjał elektrostatyczny, podstawy metod optymalizacji geometrii, elementy metodyki obliczeń z zastosowaniem programów kwantowochemicznych.

SPOSÓB USTALANIA OCENY KOŃCOWEJ MODUŁU:

Średnia ważona wszystkich ocen z wykładu/egzaminu, łącznie z ocenami niedostatecznymi (70%) i oceny z laboratorium (30%).

Moduł Chemia kwantowa ma za zadanie zapoznanie studentów z podstawami chemii kwantowej. W zakres przedmiotu wchodzą następujące zagadnienia: przesłanki doświadczalne teorii kwantowej, aksjomatyczna konstrukcja mechaniki kwantowej, ścisłe rozwiązania równania Schrödingera: cząstka w pudle potencjału, oscylator harmoniczny, rotator sztywny, atom wodoru (jony wodoropodobne), teoria orbitali molekularnych i teoria wiązań walencyjnych, natura wiązania chemicznego, struktura elektronowa prostych połączeń dwuatomowych, hybrydyzacja orbitali atomowych, podział kwanowochemicznych metod obliczeniowych, zasada wariacyjna, przybliżenie jednoelektronowe, podstawy formalizmu metody HF i DFT, podstawowe własności molekularne – orbitale molekularne, rozkład gęstości elektronowej, analiza populacyjna i rozkład ładunku, moment dipolowy, potencjał elektrostatyczny, podstawy metod optymalizacji geometrii, elementy metodyki obliczeń z zastosowaniem programów kwantowochemicznych.

SPOSÓB USTALANIA OCENY KOŃCOWEJ MODUŁU:

Średnia ważona wszystkich ocen z wykładu/egzaminu, łącznie z ocenami niedostatecznymi (70%) i oceny z laboratorium (30%).

Moduł Chemia kwantowa ma za zadanie zapoznanie studentów z podstawami chemii kwantowej. W zakres przedmiotu wchodzą następujące zagadnienia: przesłanki doświadczalne teorii kwantowej, aksjomatyczna konstrukcja mechaniki kwantowej, ścisłe rozwiązania równania Schrödingera: cząstka w pudle potencjału, oscylator harmoniczny, rotator sztywny, atom wodoru (jony wodoropodobne), teoria orbitali molekularnych i teoria wiązań walencyjnych, natura wiązania chemicznego, struktura elektronowa prostych połączeń dwuatomowych, hybrydyzacja orbitali atomowych, podział kwanowochemicznych metod obliczeniowych, zasada wariacyjna, przybliżenie jednoelektronowe, podstawy formalizmu metody HF i DFT, podstawowe własności molekularne – orbitale molekularne, rozkład gęstości elektronowej, analiza populacyjna i rozkład ładunku, moment dipolowy, potencjał elektrostatyczny, podstawy metod optymalizacji geometrii, elementy metodyki obliczeń z zastosowaniem programów kwantowochemicznych.

SPOSÓB USTALANIA OCENY KOŃCOWEJ MODUŁU:

Średnia ważona wszystkich ocen z wykładu/egzaminu, łącznie z ocenami niedostatecznymi (65%) i oceny z laboratorium (35%).

W przypadku uzyskania oceny pozytywnej z egzaminu w terminie II, całkowita ocena z egzaminu do średniej ważonej, wyznaczana jest jako średnia arytmetyczna z uwzględnieniem oceny niedostatecznej z terminu I.

Uzyskana wartość ułamkowa średniej ważonej przeliczana jest na ocenę końcową według poniższej skali:

2.65 - 3.25 dostateczny (3.0)

3.26 – 3.75 dostateczny+ (3.5)

3.76 – 4.25 dobry (4.0)

4.26 – 4.75 dobry+ (4.5)

4.76 – 5.00 bardzo dobry (5.0)

Moduł Chemia kwantowa ma za zadanie zapoznanie studentów z podstawami chemii kwantowej. W zakres przedmiotu wchodzą następujące zagadnienia: przesłanki doświadczalne teorii kwantowej, aksjomatyczna konstrukcja mechaniki kwantowej, ścisłe rozwiązania równania Schrödingera: cząstka w pudle potencjału, oscylator harmoniczny, rotator sztywny, atom wodoru (jony wodoropodobne), teoria orbitali molekularnych i teoria wiązań walencyjnych, natura wiązania chemicznego, struktura elektronowa prostych połączeń dwuatomowych, hybrydyzacja orbitali atomowych, podział kwanowochemicznych metod obliczeniowych, zasada wariacyjna, przybliżenie jednoelektronowe, podstawy formalizmu metody HF i DFT, podstawowe własności molekularne – orbitale molekularne, rozkład gęstości elektronowej, analiza populacyjna i rozkład ładunku, moment dipolowy, potencjał elektrostatyczny, podstawy metod optymalizacji geometrii, elementy metodyki obliczeń z zastosowaniem programów kwantowochemicznych.