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WPF Theoretische Chemie/‌Quantenchemie Teil I

Bachelor-Studiengang Chemie, Wahlpflichtmodul BC 5.5.3, Vorlesung (2 SWS), Übung (1SWS), Praktikum (2 SWS), 5 LP
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Grafik: Dirk Bender

Inhalt

Die Vorlesung vermittelt eine Einführung in die quantenchemischen Methoden. Nach einer axiomatischen Einleitung in die Quantenmechanik werden Lösungsverfahren der Quantenchemie (Variationsverfahren und Störungstheorie) vorgestellt. Inhalt des Praktikums sind Computeralgebrasysteme und deren Anwendung auf in der Vorlesung und der Übung behandelte Probleme. Es erfolgt eine Einführung in quantenchemische Programme und deren Benutzeroberfläche.

Das Modul vermittelt grundlegende Kenntnisse und Fertigkeiten der Quantenchemie. Diese sind Voraussetzung für das Verständnis von Vielelektronensystemen. Die Studenten werden in die Lage versetzt, gebräuchliche quantenchemische Verfahren in Grundzügen zu verstehen, in der Praxis anzuwenden und den Bezug zum Experiment herzustellen.

Vorlesung

Dozenten: Prof. Dr. Stefanie Gräfe und Dr. Dirk Bender

Die Vorlesung findet donnerstags von 

Teil I: Quantenchemie

  1. Wiederholung der Grundlagen der Quantenmechanik
    1. Zufall und Wahrscheinlichkeit
    2. Mathematische Grundlagen und Postulate der Quantenmechanik
    3. Drehimpuls, Wasserstoffatom und Atomorbitale
    4. Elektronenspin
  2. Näherungsmethoden
    1. Variationsprinzip und Variationsverfahren
    2. Störungstheorie
  3. Mehrelektronenatome
    1. Pauli-Prinzip
    2. Slater-Determinanten
  4. Potentialenergieflächen
    1. Born-Oppenheimer-Näherung
    2. Adiabatische und diabatische Potentialkurven
    3. Kreuzungsverbot für Potentialflächen, nicht-adiabatische Übergänge und konische Durchschneidungen
  5. Ab-initio-Verfahren der Quantenchemie
    1. Hartree-Fock Näherung
    2. LCAO-MO-Theorie und Roothaan-Hall-Gleichungen
  6. Basissätze

Übungen

Übungsleiter: Dr. Dirk Bender und Dr. Martin Richter

Die Übungen finden 

Computerübungen

Betreuer: Kevin Fiederling

Die Computerübungen finden m

Modulprüfung

Literatur

  • Ira N. Levine, Quantum Chemistry (Prentice Hall, 1999)
  • Donald A. McQuarrie, Quantum Chemistry (Palgrave Macmillan, 2007)
  • Attila Szabo, Neil S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry (Dover Publications, 1989)
  • Werner Kutzelnigg, Einführung in die Theoretische Chemie (Wiley-VCH, 2002)
  • Joachim Reinhold, Quantentheorie der Moleküle: Eine Einführung, 3rd edn. (Vieweg+Teubner, 2006)
  • G. Röpke, Quantenphysik, No. 11 in PfL(Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1983)
  • M. Schubert, G. Weber, Quantentheorie: Grundlagen und Anwendungen (Spektrum Akademischer Verlag, 1993)
  • L. Zülicke, Molekulare Theoretische Chemie: Eine Einführung. Studienbücher Chemie (Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden, 2015)
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