Struktura atomov in molekul

Razlaga, naloge in dodatna gradiva

1. Fotoefekt - Fotoelektrični pojav.
2. Comptonovo sipanje.
3. Sevanje črnega telesa.
4. Modeli atoma - zgodovinski pregled.
5. Bohrov model atoma.
6. Dualna narava, Heisenbergov princip.
7. Postulati kvantne mehanike.
8. Operatorji v kvantni mehaniki.
9. Osnove kvantne mehanike.
10. Komutatorji v kvantni mehaniki.
11. Schrödingerjeva enačba.
12. Prosti kvantni delec v 1D.
13. Kvantni delec v 1D neskončni potencialni jami.
14. Prosti kvantni delec v 3D.
15. Kvantni delec v 3D neskončni potencialni jami.
16. Kvantni delec v 1D končni potencialni jami.
17. Kvantni delec na potencialnem skoku.
18. Kvantni delec na potencialni plasti.
19. Vrtilna količina v kvantni mehaniki.
20. Kvantni togi rotator.
21. Kvantni model vodikovega atoma.
22. Kvantni harmonski oscilator.
23. Približne metode v kvantni mehaniki
24. Vodikov atom v magnetnem polju
25. Spin
26. Primer spin in perturbacija
27. Seštevanje vrtilnih količin
28. Helijev atom
29. Prehodi med stanji
30. Večelektronski sistemi
31. Približek golega jedra - neintegirajoči elektroni
32. Litijev atom
33. Približek povprečnega polja
34. Identični delci v kvantni mehaniki
35. Atomi in periodni sistem
36. Hartree-Fockova metoda
37. Molekule

Naloge za pripravo na izpite in kolokvije

• Nekaj dodatnih nalog za priprave na izpit.
• Nekaj dodatnih nalog za priprave na kolokvije 2014.
• Nekaj dodatnih nalog za priprave na kolokvije 2016.

PPT predstavitve

• PPT klasična fizika.
• PPT valovanje.
• PPT teorija relativnosti.
• PPT primeri, ko klasična fizika ne deluje.
• PPT fotoefekt, Comptanovo sipanje.
• PPT zavorno sevanje, spektri.
• PPT sevanje črnega telesa, modeli atoma.
• PPT Bohrov model atoma.
• PPT Analitično rešljivi sistemi.
• PPT Izbirna pravila.
• PPT Večelektronski atomi.

Animacije

• Animacije za kvantni delec v neskončni potencialni jami.

Vzgojnoizobraževalni cilji predmeta Struktura atomov in molekul

Pri predmetu slušatelji poglobijo razumevanje o strukturi in lastnosti snovi. Predmet jih seznanja s koncepti kvantne mehanike ob uporabi najnujnejšega matematičnega formalizma, z osnovami metod kvantne kemije in uporabo teh metod za razlago bistva kemijske vezi ter z obravnavo kemijske vezi in reaktivnosti. Daje kvantne osnove eksperimentalnih metod in smisel za logično mišljenje. Znanje, pridobljeno na predavanjih, utrjuje ob obravnavi konkretnih modelnih in realnih primerov. Poudarek je na računanju, pri čemer se utrjuje tudi znanje matematike in fizike, ki ga je študent pridobil v nižjih letnikih.

Vsebina predmeta Struktura atomov in molekul

Uvod v kvantno mehaniko: Kvantni pojavi. Modeli atoma. Heisenbergov princip nedoločljivosti. Schrödingerjeva enačba, valovne funkcije. Kvantnomehanski operatorji.

Modelni sistemi: Gibanje kvantnega delca ob preprostejših pregradah in v potencialnih jamah. Rotatorji in oscilatorji. Prehodi med kvantnimi stanji.

Metode približnega računanja: Variacijska metoda. Teorija motenj.

Atomi: Vodikov in helijev atom. Vrtilna količina in magnetni moment elektrona. Atomi v magnetnem polju. Paulijev princip. Hartree - Fockova metoda za atome. Hundova pravila. Elektronska konfiguracija atomov, periodni sistem.

Metoda molekularnih orbital (MO) in metoda valenčnih vezi (VB): Metoda molekularnih orbital (LCAO približek). Metoda valenčnih vezi. Povezava med obema metodama.

Dvo- in večatomne molekule: Molekulske orbitale. Princip maksimalnega prekrivanja. elektronegativnost. Ionski karakter vezi. Večatomne molekule (Hartree - Fockove in Roothaanove enačbe, zgradba računalniških programov). Semiempirične metode. Strukturni indeksi in reaktivnost molekul. Fulereni.

Kvantnomehanske osnove spektroskopije: Molekulski spektri. Izbirna pravila. Boltzmannova porazdelitev za nedegenerirane in degenerirane nivoje. Born - Oppenheimerjev približek. Širina spektralnih črt. Čisti rotacijski spektri (Starkov efekt). Vibracijski spektri. IR spektrometer. Vibracijsko - rotacijski spektri. Elektronski spektri. Ramanski spektri. Neradiacijski procesi deaktivacije. Fotoelektronska spektroskopija. Jedrska magnetna resonanca (osnove in eksperiment, kemijski premik, spin - spin konstanta sklopitve, NMR v tekočinah in trdnih snoveh). Elektronska spinska resonanca (osnove in eksperiment, faktor g, hiperfina sklopitev).