Fysicochemie: Kwantumchemie I 2009-2010

Physical chemistry : Quantum chemistry I


P. GEERLINGS (email: pgeerlin@vub.ac.be )

Vakgroep Scheikunde

Opleiding Bachelor in de Chemie

Faculteit Wetenschappen en Bio-ingenieurswetenschappen

inleidend
3 studiepunten in het 2de semester en 95 uren studietijd

13 contacturen Hoorcollege ( P. GEERLINGS )
13 contacturen Werkcollege, Oefeningen of Practica ( P. GEERLINGS )

Eindcompetenties

Doelstellingen

Deze cursus geeft een beknopte inleiding tot de kwantummechanica waarop de colleges Kwantumchemie II(3BA) en Kwantumchemie:Spectroscopie en Fysische Organische Chemie(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.
De cursus heeft een documenterend karakter in de inleidende hoofdstukken (Deel 0).Naar het einde van dit Deel en in Deel 1 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 2BA en 1MA te kunnen volgen.De oefeningensessies ,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
.kan deze kennis aanwenden bij het oplossen van zeer eenvoudige problemen waarbij zowel conceptuele en rekentechnische vaardigheden aan bod komen

Terug naar boven

Aanbevolen voorkennis

Fysica :Mechanica,golven en thermodynamica(WE-DNTK-11330) en Elektromagnetisme (WE-DNTK-11350)(J.Danckaert); Wiskunde:Calculus en Meetkunde(WE-DWIS-11350) (M.Sioen);
Chemie en Aanvullingen Chemie(WE-DSCH-3468 en 5408)(P.Geerlings) als aanhechtingspunt.
Terug naar boven

Inhoud

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


Oefeningen (Selectie)

.Wet van Dulong en Petit
.Eigenschappen van operatoren m.i. 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.
Terug naar boven

Studiemateriaal

Voor Deel 0 worden  de tijdens de les gebruikte transparanten elektronisch ter beschikking gesteld op Pointcarré .Copies van  hoofdstukken uit referentiewerken(als documentatie) worden tijdens de colleges uitgedeeld.
Voor Deel 1 is een volledig collegedictaat ter beschikking(Fysicochemie;Kwantumchemie I, P.Geerlings,VUB uitgaven)

Aanvullend studiemateriaal:
Als belangrijkste referentie geldt:P.W.Atkins en R.S.Friedman,"Molecular Quantum Mechanics" Fourth Edition,Oxford University Press,Oxford,2005.

Dit boek kan ook als basis referentie voor hogervermelde cursussen in 3BA en 1MA gebruikt worden.
Terug naar boven

Wijze examineren

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.

 

Vrije Universiteit Brussel • Algemene Chemie • Pleinlaan 2 • 1050 Elsene • Tel.: 02/629.33.09 • Webmaster • 2009