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Vorlesung Theoretische Chemie I

 

Vorlesung Theoretische Chemie I

Beginn:   8.4.2015 12:15 S05 S05 T00 B83

Vorlesung: Prof. Dr. Eckhard Spohr

Übungen: PD Dr. Holger Somnitz

Ablauf: Die Vorlesung wird durch einen Foliensatz, der alle wesentlichen Inhalte in sehr komprimierter Form sowie einige Zusatzinformationen zu Details der Herleitungen enthält, unterstützt. Die Folien werden zeitnah, in der Regel aber erst nach der Vorlesungsstunde, ins Netz gestellt. Die Folien ersetzen nicht (und auch nicht einmal annähernd) das Lesen und Erarbeiten der Inhalte durch ein Lehrbuch. Alle ein bis zwei Wochen finden Sie auf dieser Seite Angaben zu den entsprechenden Lehrbuchseiten oder -kapiteln. Der Einfachheit halber wird zur Kapitelangabe das Buch von P. Atkins and R. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Oxford verwendet. Seitenangaben beziehen sich auf die 4. Ausgabe in englischer Sprache. Natürlich können Sie sich die entsprechenden Kapitel auch in jedem anderen Lehrbuch der Quantenmechanik, Quantenchemie, physikalischen Chemie oder auch Physik erarbeiten, das sich mit den entsprechenden Themen auseinandersetzt.

Übungen:

Die Teilnahme an den Übungen ist freiwillig. Es gibt keine spezifische Einteilung. Gegenwärtig ist die Übungsgruppe I am stärksten frequentiert, so dass die Teilnahme an der Übungsgruppe 2 oder 3 empfohlen wird.

Gruppe I: Montags 11:00 -12:30 Uhr S03 V00 E59

Gruppe II: Montags 12:30 - 14:00 Uhr S03 V00 E59

Gruppe III: Montags 12:30 - 14:00 Uhr S05 V06 E04

Klausur: 20.7.2015 8-10 Uhr S04 T01 A01

Kursmaterialien finden Sie hier.

Zum Lesen:

Woche vom 8.4.2015:

  • Vorlesungsskript: part1.pdf
  • Atkins (Molecular Quantum Mechanics (MQM)): Kapitel 0. Einführung (Schwarzkörperstrahlung, Wärmekapazität, Photoeffekt, Comptoneffekt, Atomspektren, duale Natur der Materie), s. 1-9

15.-29.4.2015, Operatoren, Eigenwerte, -funktionen, Wellenfunktionen, Axiome:

  • Atkins(MQM): Kapitel 1
  • Atkins (Physical Chemistry (PC)): Kapitel 11
  • Levine (Quantum Chemistry(QC)): Kapitel 3.1-3.4

Woche vom 6.5. 2015: Teilchen im Kasten, 1D, 2D, 3D, Quantisierung, Entartung, Zustandsdichte

  • Atkins (MQM): Kapitel 2.12, 2.13
  • Levine (QC): Kapitel 2.1, 2.2, 3.5
  • Atkins (PC): Kapitel 12.1, 12.2

Harmonischer Oszillator

  • Atkins (MQM): Kapitel 2.16-2.18
  • Levine (QC): Kapitel 4.1-4.3

Wasserstoffatom und Rotation

  • Atkins (MQM): Kapitel 3
  • Levine (QC): Kapitle 6.1-7
  • Atkins (PC): Kapitel 13

Drehimpuls

  • Atkins (MQM): Kapitel 4.1,4.2,4.5,4.6,4.7,4.9-4.13
  • Levine (QC): Kapitel 5.1-3
  • Levine (QC): Kapitel 5.1-3

Atome

  • Atkins (MQM): Kapitel 7
  • Atkins (PC): Kapitel 13

Moleküle

  • Atkins (MQM): 8.1-8.7
  • Atkins(PC): Kapitel 14
  • Levine (QC): 13.1-5

Spin

  • Atkins (MQM): 4.8
  • Levine (QC): 10.1-10.7

Zu erwerbende Kompetenzen

Die Studierenden sollen die quantenmechanischen Grundlagen des Aufbaus von Molekülen
systematisch erlernen, um bislang in anderen Veranstaltungen eingeführte Begriffe (Orbital,
Spin, Aufbauprinzip, etc.) in die allgemeinen theoretischen Zusammenhänge einordnen und
diese eigenständig anwenden zu können. Dies wird in Übungen aktiv vertieft.

 

Schlüsselqualifikationen

  • Fachkompetenz: grundlegende Konzepte der theoretischen Chemie
  • Erlernen theoretischer Konzepte

 

Inhalte

  • Versagen der klassischen Physik, Strahlungsgesetze, photoelektrischer Effekt, Compton-Effekt, de-Broglie-Beziehung, Heisenberg’sche Unschärferelation.
  • Schrödinger-Gleichung und Anwendung auf einfache Systeme; Eigenfunktionen und Eigenwerte, Operatoren, Erwartungswerte, Postulate der Quantenmechanik, freies Teilchen, Teilchen im Kasten (1D, 3D).
  • Harmonischer Oszillator: Eigenfunktionen; Nullpunktsenergie, Tunneleffekt, Eigen- und Erwartungswerte; Variationsprinzip.
  • Teilchen auf dem Ring und auf der Kugel, Kugelflächenfunktionen komplex und reell, starrer Rotator.
  • Wasserstoffatom; radiale Dichteverteilung; Virialtheorem; Verknüpfung mit Bohr’schem Modell.
  • Vielelektronen-Atome; Elektronenspin; Spin-Bahn-Kopplung, Pauli- Prinzip; Hund’sche Regeln; Periodensystem, Termsymbolik.
  • Chemische Bindung: Born-Oppenheimer-Näherung, lineares Variationsverfahren, LCAO-Näherung; MO-Diagramme 2- und mehratomiger Moleküle.Lineare Algebra: Vektorräume, Gaußscher Algorithmus, Symmetrien, Matrizenrechnung

Weitere Informationen finden Sie im Modulhandbuch der Fakultät für Chemie.

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