Overordnede kursusmål
De studerende indføres i de kvantekemiske begreber, der er
grundlæggende for hele kemien. Kvantekemien fokuserer på den
elektroniske energi og struktur af atomer og molekyler, specielt
kvanteteorien for den kemiske binding. Desuden bliver de studerende
bekendt med den teoretiske baggrund, som er nødvendig for at bruge
relevant computersoftware. Endelig bibringes de studerende en
nødvendig baggrund for at forstå den moderne kemiske litteratur.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Redegøre for kvantemekanikkens postulater og generelle
principper
- Redegøre for Schrödingerligningen for hydrogenatomet og dens
løsninger, herunder impulsmomenter
- Redegøre for elektronspin, spin-orbitaler og mange-elektron
bølgefunktioner repræsenteret ved Slater determinanter
- Forklare termsymboler for mange-elektron atomer
- Løse Schrödingerligningen for atomer og molekyler ved at
anvende variationsmetoder
- Forklare molekylers egenskaber ud fra molekylorbital
beskrivelsen
- Anvende kvalitative molekylorbital beskrivelser herunder
Hückels pi-elektron-teori, til at fortolke molekylers
egenskaber
- Anvende og vurdere ab initio kvantemekaniske metoder
- Benytte moderne kvantekemiske programmer til at beregne og
forudsige molekylers egenskaber
- Redegøre for begrænsningerne ved Hartree-Fock metoden
Kursusindhold
Kvantemekanikkens postulater og generelle principper;
bølgefunktioner, operatorer, Schrödingerligningen, Heisenbergs
ubestemthedsprincip. Hydrogenatomet; impulsmoment, atomorbitaler,
elektronspin, spin-bane kobling, term symboler. Variationsmetoden
og perturbationsteori. Mange-elektron atomer; Slater determinanter,
Hartree-Fock methoden, term symboler. Den kemiske binding;
Born-Oppenheimer approksimationen, en- og to-elektron molekyler,
molekylorbitaler (MO) beskrevet som linearkombinationer af
atomorbitaler (LCAO), Hartree-Fock-Roothaan ligningerne. Kvalitativ
teori for kemisk binding; Kvalitativ MO teori, Hückel metoden.
Computerkemi; basissæts, computersoftware, molekylære-egenskaber.
Introduktion til post Hartree-Fock metoder; Møller-Plesset
perturbationsteori (MP2). Ved et mindre computer-kemi projekt vil
de studerende få praktisk erfaring med anvendelse af relevant
software på konkrete kemiske systemer.
Litteraturhenvisninger
Lærebog: Donald A. McQuarrie "Quantum Chemistry", 2.
edition.
Projektet er obligatorisk og tæller 20% af eksamenskarakteren.
Kurset kan også benyttes som en introduktion til kvantekemi for
masterstuderende.
Sidst opdateret
02. maj, 2024