Enkeltfag Engelsk 5 ECTS

Introduktion til kvantekemi

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.

See course description in English

Redegøre for kvantemekanikkens postulater og generelle principper
Redegøre for Schrödingerligningen for eksakt-løselige modelsystemer (partikel i en kasse (1D, 3D), fri partikel, harmonisk oscillator (vibrationer), rigid rotor (rotationer)
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
Implementere/anvende python-baseret programmer til at løse relevante opgaver indenfor faget

Kvantemekanikkens postulater og generelle principper: bølgefunktioner, operatorer, Schrödingerligningen, Heisenbergs ubestemthedsprincip. Modelsystemer: partikel i en kasse (1D, 3D), fri partikel, harmonisk oscillator (vibrationer), rigid rotor (rotationer). Hydrogenatomet: impulsmoment, atomorbitaler, elektronspin, spin-bane kobling, term symboler. Variationsmetoden og perturbationsteori. Mange-elektron atomer: Slater determinanter, Hartree-Fock metoden, term symboler. Den kemiske binding: Born-Oppenheimer approksimationen, en- og to-elektron molekyler, molekylorbitaler (MO) beskrevet som linearkombination 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, bl.a. Møller-Plesset perturbationsteori (MP2); Configuration Interaction (CI); Density Functional Theory (DFT), m.m.
Gennem en række computerbaserede øvelser vil de studerende få praktisk erfaring med anvendelse af relevant software på konkrete kemiske systemer.

01005/01015/01920/01922/26200/26201/26211/01001/01003/01002/01004

forelæsninger og opgaveløsning