26261 Introduktion til kvantekemi

2024/2025

Kursusinformation
Introduction to Quantum Chemistry
Engelsk
5
Bachelor
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Applied Chemistry
Teknologisk specialisering (MSc), Applied Chemistry
Tilvalgskursus (B Eng), Kemi og bioteknik
Tilvalgskursus (B Eng), Kemiteknik og International Business
E4A (tirs 13-17)
Campus Lyngby
forelæsninger og opgaveløsning
13-uger
E4A, F4A
Skriftlig eksamen
Såfremt antallet af deltagere er under 20 afholdes mundtlig eksamen. I bedømmelsen indgår et computer-kemi projekt, der tæller 20%
Skriftlig eksamen: 4 timer
Alle hjælpemidler - uden adgang til internettet
7-trins skala , ekstern censur
(01005/01015/01920).­(26200/26201/26271/26211).­(01001/01003).­(01002/01004)
Niels Engholm Henriksen , Lyngby Campus, Bygning 206, Tlf. (+45) 4525 1595 , neh@kemi.dtu.dk
26 Institut for Kemi
I studieplanlæggeren
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