6 ECTS credits
155 u studietijd
Aanbieding 1 met studiegidsnummer 1015284CNR voor alle studenten in het 1e semester met een gespecialiseerd bachelor niveau.
Hoorcollege
Opmerking: de nummering sluit aan bij deze van Inleiding tot de Kwantumchemie
Deel 3: De spin van het elektron
Deel 4: Benaderingsmethoden:Rayleigh Schrödinger storingsrekening, variatierekening, Tijdsafhankelijke storingsrekening.
Deel 5: Koppeling van hoekmomenten
Deel 6: Meer-elektronensystemen:atomen (He atoom, Centraal krachtveldbenadering)
Deel 7: Kwantummechanica en moleculaire structuur
Deel 8: Meer-elektronsystemen:moleculen(H2+,H2 en diatomische moleculen,polyatomische moleculen)
Deel 9: Elektronische structuur van Organische Moleculen
Deel 10 (Werkcollege): De MO-LCAO-SCF methode voor de berekening van (eigenschappen van) polyatomische moleculen;gebruik van kwantumchemische softwarepakketten.
Oefeningen (Selectie)
Spinmomentoperatoren
Benaderingsmethodes .variatierekening voor het H-atoom
.Rayleigh Schrödinger storingstheorie met ontaarding
Koppeling van hoekmomenten
He-atoom
Gebruik van Kwantumchemische softwarepaketten.
Een volledig collegedictaat is ter beschikking (Fysicochemie: Kwantumchemie) P. Geerlings - De Proft, VUB
Voor Deel 10 wordt Hoofstukken 3 en 4 van "Introduction to Computational Chemistry ", F.Jensen, Wiley, New York gebruikt en aan de studenten ter beschikking gesteld.
Aanvullend studiemateriaal:
Als belangrijkste referentie geldt: P.W. Atkins en R.S.Friedman "Molecular Quantum Mechanics" 5th Edition, Oxford University Press, Oxford, 2010;
(dit boek kan ook voor de hogervermelde aansluitende cursussen in 1MA gebruikt worden)
Doelstellingen
De cursus legt, uitgaande van de basisvorming op het vlak van de kwantummechanica in de Inleiding tot Kwantumchemie (2BA),de basis voor de spectroscopie en voor de discussie van de relatie structuur,elektronenverdeling en reactiviteit in diverse takken van de chemie.
Hiertoe wordt in het eerste gedeelte de studie van het (exact oplosbare)waterstof atoom,aangevat in 2BA, uitgediept en bekeken als een modelsysteem voor alle atomen en uitbreidbaar naar moleculen voor wat betreft hun elektronische structuur.Veel aandacht wordt vervolgens besteed aan de studie van benaderingsmethodes zowel op de tijdsonafhankelijke als tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking.Hierop sluit de studie aan van de elektronische structuur van meer-elektronatomen en van eenvoudige moleculen, met een apart hoofdstuk over de elektronische verdeling in organische moleculen met positionering van begrippen als resonantie, aromaticiteit, hybridisatie...en de gevolgen ervan voor stabiliteit en reactiviteit.De gevolgen voor de studie van de meest courante spectroscopieën die in de chemie aan bod komen:atomaire,IR,Raman,UV,NMR,ESR worden in 1MA aangekaart.
Onder de vorm van een werkcollege(13h) wordt de ab initio Hartree Fock SCF studie van meer elektronmoleculen doorgenomen met een aantal directe oepassingen.
In de cursus wordt veel aandacht besteed aan de afleiding van de resultaten:fysisch inzicht primeert echter met analyse van beginsituatie,verantwoording van eventuele benaderingen en kritische analyse van de eindsituatie .In de Oefeningen wordt een combinatie gemaakt van verder inoefenen van het formalisme (cfr.Inleiding tot de Kwantumchemie) en het uitvoeren van numerieke berekeningen in toepassingen met de nadruk op de chemische relevantie.Naar het einde van het cursus wordt onder de vorm van een werkcollege(13h) de ab initio Hartree Fock SCF studie van meer elektronmoleculen doorgenomen met een aantal directe toepassingen met gebruik van kwantumchemische softwarepaketten(GAUSSIAN 09)
Eindcompetenties
De student
.kan het formalisme van de kwantummechanica toepassen bij de studie van atomen en eenvoudige moleculen.
.verwerft inzicht in de wijze waarop het H-atoom als exact oplosbaar systeem een pilootrol speelt bij de studie van meer complexe atomen en moleculen.
.kan kritisch omgaan met benaderingsmethodes en zich een oordeel vormen in hun voor- en nadelelen in eenvoudige situaties.
.kan de concepten toepassen en beschikt over de nodige rekenvaardigheden m.i.v.numeriek rekenen om eenvoudige problemen op te lossen .
.kan een eenvoudige ab initio moleculaire berekening van het Hartree Fock type uitvoeren met het GAUSSIAN softwarepakket.
De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Andere bepaalt 100% van het eindcijfer
Binnen de categorie Examen Andere dient men volgende opdrachten af te werken:
Het examen bestaat uit een gedeelte Oefeningen (schriftelijk met open boek) met een aantal problemen vergelijkbaar met deze in de oefeningensessies en aansluitend Theorie (gesloten boek: mondeling na schriftelijke voorbereiding) met eerder overzichtsvragen.
In de oefeningen wordt gepeild naar fysisch inzicht en rekenvaardigheden, in het mondeling examen wordt de zin voor kritische analyse en synthese getoest.
Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Bachelor in de chemie: Standaard traject