3 ECTS credits
90 u studietijd
Aanbieding 1 met studiegidsnummer 1015355ANR voor alle studenten in het 2e semester met een inleidend bachelor niveau.
Hoorcollege
Inleiding: waarom Kwantumchemie: project van een driejarige cursus
Deel 0: Inleiding tot de Kwantummechanica.
.Oorsprong van de Kwantummechanica; kwantisatie van licht en materie;
.Materiegolven van de Broglie; golfvergelijking van Schrödinger;
.Fysische grootheden en hermitische operatoren.
Deel 1: Algemeen Formalisme van de Kwantummmechanica.
.Postulaten; Hermitische operatoren; Tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking.
.Toepassing: de Harmonische Oscillator
Deel 2: Exact oplosbare systemen: het H-atoom
Oefeningen (Selectie)
.Wet van Dulong en Petit
.Eigenschappen van operatoren m.i.v. hun commutatierelaties.
.Deeltje in een doos (1 en 3D) met als toepassing het UV /VIS spectrum van lineaire polyenen
.Harmonische Oscillator: karakteristieken van de oplossing in het geval van een concrete situatie: de OH binding.
.H-atoom -analytisch: eigenschappen van hoekmomentoperatoren
-numeriek: eigenwaarden en spectrale overgangen.
-pooldiagrammen voor d-orbitalen en grenscontourdiagrammen
Voor Deel 0 worden de tijdens de les gebruikte transparanten elektronisch ter beschikking gesteld op Canvas. Copies van hoofdstukken uit referentiewerken (als documentatie) worden tijdens de colleges uitgedeeld.
Voor Deel 1 en Deel 2 is een volledig collegedictaat ter beschikking (Inleiding tot de kwantumchemie, P. Geerlings, VUB)
Aanvullend studiemateriaal:
Als belangrijkste referentie geldt: P.W. Atkins en R.S. Friedman, "Molecular Quantum Mechanics" 5de Edition, Oxford University Press, Oxford, 2010
Dit boek kan ook als basis referentie voor hogervermelde cursussen in 3BA en 1MA gebruikt worden.
Doelstellingen
Deze cursus geeft een beknopte inleiding tot de kwantummechanica waarop de colleges Kwantumchemie (3BA) en cursussen Kwantum- en Computationele Chermie en Moleculaire Fysicochemie (1MA) aansluiten. Vertrokken wordt van een historische inleiding over de invoering van het kwantisatieconcept (Planck, Einstein, Bohr). De noodzaak van het formuleren van een golfvergelijking wordt toegelicht en de vorm van deze vergelijking wordt aanvaardbaar gemaakt. Na het formuleren van de postulaten van de kwantummechanica wordt het algemeen formalisme van de kwantummechanica toegelicht. Als toepasssing, met verwijzing naar de IR spectroscopie, wordt de harmonische oscillator uitgewerkt. Als laatste exact oplosbaar syseem wordt het H-atoom besproken.
De cursus heeft een documenterend karakter in de inleidende hoofdstukken (Deel 0). Naar het einde van dit Deel en in Delen 1 en 2 wordt meer aandacht besteed aan wiskundige afleidingen zonder dat deze de overhand nemen op fysisch inzicht. De student moet echter op het eind van de cursus een basis-rekenvaardigheid bezitten die nodig is om de aansluitende cursussen in 3BA (Fysicochemie: Kwantumchemie - ID:006337) en 1MA te kunnen volgen. De oefeningensessies, meestal door de docent zelf gegeven, hebben als doel enerzijds deze rekenvaardigheid in te oefenen en anderzijds door de confrontatie met eenvoudige problemen het fysisch inzicht te verdiepen.
Eindcompetenties
De student
.heeft inzicht in de noodzaak van de invoering van de Kwantummechanica
.kent de postulaten van de kwantummechanica en kan de daarbij gebruikte symboliek en mathematisch arsenaal hanteren
.koppelt de behandeling en de resultaten van het H-atoom terug naar de cursus Chemie: bouw van de materie en chemische reacties van 1BA.
.kan deze kennis aanwenden bij het oplossen van zeer eenvoudige problemen waarbij zowel conceptuele en rekentechnische vaardigheden aan bod komen
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 omvat een gedeelte oefeningen (schriftelijk, open of gesloten boek naargelang de aard van de oefening) gevolgd door een theoriegedeelte (mondeling met schriftelijke voorbereiding).
In de oefeningen wordt gepeild naar fysisch inzicht, probleemoplossend vermogen en rekenvaardigheden, in het mondeling examen komt naast fysisch inzicht ook de zin voor synthese aan bod in een overzichtsvraag.
Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Bachelor in de chemie: Standaard traject
Educatieve master in de wetenschappen en technologie: biologie (120 ECTS, Etterbeek)
Educatieve master in de wetenschappen en technologie: geografie (120 ECTS, Etterbeek)
Educatieve master in de wetenschappen en technologie: fysica (120 ECTS, Etterbeek)
Educatieve master in de wetenschappen en technologie: wiskunde (120 ECTS, Etterbeek)
Educatieve master in de wetenschappen en technologie: ingenieurswetenschappen (120 ECTS, Etterbeek)