Описание курса

Название курса: «Основы квантовой химии».

Цели и задачи курса:

Основной целью настоящего курса является ознакомление студентов с основами квантовой химии, включающими ее базовый метод – метод молекулярных орбиталей. Все самые точные методы расчета электронной и геометрической структуры молекул сегодня базируются именно на этом методе. Важной задачей курса является обеспечение понимания студентами теоретических основ метода, лежащего в основе всей современной квантовой или компьютерной химии, и выработка у них отношения к получаемым квантово-химическим результатам, как к машинному эксперименту, равноправному по отношению к любым другим экспериментальным исследованиям. Курс предназначен для обучения студентов в бакалавриате по специальности Химия. Является обязательным теоретическим курсом.

Инновационность курса:

Состоит в ознакомлении студентов с самой современной областью химии – квантовой химией. Это включает инновационность содержания, методики преподавания, используемой литературы, и организации самого учебного процесса. Достоинство этой бурно развивающейся области знаний тесно сопряжено с прогрессом вычислительной техники и соответствующего программного обеспечения. Оно состоит в возможности получения информации, недоступной для традиционных экспериментальных физико-химических методов исследований. Например, изучение детальной электронной и геометрической структуры активированного комплекса в химических реакциях, различных свойств короткоживущих ионов, отнесение полос в спектрах запрещенных переходов и т.д. Понимая это, студенты при дальнейшем обучении всегда смогут использовать квантово-химические расчеты при выполнении бакалаврских дипломных работ и магистерских диссертаций.

Сведения об авторе: Боженко Константин Викторович, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры физической и коллоидной химии РУДН.

Структура курса (с указанием количества часов аудиторных / самостоятельной работой на темы):

Темы лекций:

1. Введение в квантовую химию. - 0.5часа

2. Классическая механика, ее основные понятия. Законы Ньютона. Принцип наименьшего действия. Функция Лагранжа. Уравнения Лагранжа. Канонические уравнения Гамильтона. 1.5 часа.

3. Принцип относительности Галилея. Законы сохранения, интегралы движения. Законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Центр инерции механической системы. Гармонический осциллятор (классическое решение) 2часа.

4. Квантовая механика. История ее появления. Понятие о корпускулярно-волновом дуализме, гипотеза Луи де Бройля, опыты Дэвиссона и Джермера. Статистическое толкование волн де Бройля. 2 часа

5. Понятие измерения по Н.Бору и роль прибора в квантовой механике. Принцип неопределенности В.Гейзенберга, его физический смысл. Принцип дополнительности Н.Бора. 2 часа

6. Волновая функция системы, ее физический смысл. Принцип суперпозиции. Операторы квантовой механики и их основные свойства. Сложение и умножение операторов. Понятие о коммутаторах. 2 часа

7. Уравнение Шредингера, зависящее от времени. Стационарные состояния и стационарное уравнение Шредингера. 2 часа

8. Момент импульса микрочастицы. Коммутационные соотношения для его компонент и квадрата момента импульса. Спин электрона. Собственные значения квадрата оператора спина и их роль в качестве волновых функций. 2 часа

9. Схемы сложения моментов Рассел - Саундерса и по схеме j-j связи. Квантовый осциллятор. Принципиальное отличие от классического гармонического осциллятора, энергия нулевых колебаний. 2 часа

10. Туннельный эффект, его парадоксальность. Частица в одномерном потенциальном ящике. Движение свободной частицы. Жесткий ротатор. 2 часа

11. Уравнение Шредингера для атома водорода. Принцип Паули. 2 часа

12. Квантовая химия. Приближение Борна-Оппенгеймера. Вариационный метод и вариационный принцип. 2 часа

13. Одноэлектронное приближение. Волновая функция многоэлектронной системы в одноэлектронном приближении. 2 часа

14. Средняя энергия в одноэлектронном приближении.

2 часа

15. Уравнения Хартри и Хартри-Фока. 2 часа

16. Уравнения Хартри-Фока для замкнутых оболочек.

2 часа

17. Линейный вариационный метод. Уравнения Хартри-Фока-Рутаана. 2 часа

Поиск по сайту: