Technische Universität Ilmenau

Einführung in die Quantenchemie - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Modulnummer 200362 - allgemeine Informationen
Modulnummer200362
FakultätFakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Fachgebietsnummer2421 (Theoretische Physik I)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Erich Runge
SpracheDeutsch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

Einführung in die Quantenmechanik

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

Die Studierenden besitzen einen Überblick über die Grundlagen und die wichtigsten Methoden der Quantenchemie. Aufbauend auf der Quantenmechanik verstehen sie neben den grundlegenden Fragen aus der Chemie (z.B. "Wie kommt eine chemische Bindung zustande?") die allgemein zur Anwendung kommenden Methoden der Quantenchemie, wie die Hartree-Fock-Methode und die Konfigurationswechselwirkungsrechnung. Sie haben damit auch eine gute Basis zum allgemeinen Verständnis quantentheoretischer Methoden in anderen Bereichen der Materialphysik erworben. Durch die praktischen Übungen am Rechner sind sie mit dem Quantenchemieprogrammpaket Gaussian vertraut.

Inhalt

1. Mehrteilchensysteme

  • Mehrteilchen Hamiltonoperator
  • Born-Oppenheimer-Näherung
  • Adiabatische und diabatische Potentialflächen
  • Frack-Condon-Prinzip

2. Kovalente Bindung

  • H2+-Ion
  • LCAO Ansatz
  • Zweizentren und Resonanzintegral
  • Erweiterte Hückel-Theorie

3. Mehrelektronensysteme

  • Mehrteilchenwellenfunktionen
  • Ununterscheidbarkeit - Fermionen
  • Teilchenerzeugungs- und -vernichtungsoperatoren
  • Ein- und Zweiteilchenoperatoren
  • He-Atom
  • H2-Molekül

4. Hartree-Fock-Ansatz

  • Molekularfeldnäherung - Hartree- und Fockterm
  • SCF-Verfahren
  • Offene Schalen - Roothaan- vs. People-Nesbit Gleichungen
  • Koopmanstheorem,  - Populationsanalyse,
  • Hundsche Regel - Periodensystem der Elemente

5. Basisätze

  • LCAO-Ansatz
  • STO-Basis
  • Gauss-Basen
  • Basissatzerweiterung und -optimierung

6. Elektronen-Korrelation

  • O2 Spektrum - Konfigurationswechselwirkung
  • CAS-SCF und CASPT2
  • Angeregte Zustände - CIS, CISD ...
  • Coupled-Cluster-Theory

7. Semiempirische Verfahren

  • ZDO-Näherung - CNDO, INDO
  • AM und PM
  • ZINDO

8. Dichtefunktionaltheorie

  • Hohenberg-Kohn Theoreme
  • Kohn-Sham-Gleichungen
  • LDA und GGA
  • Hybridfunktionale
Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Tafel, Power-Point-Präsentation, Übungsblätter, Arbeitsplatzrechner mit Software Gaussian

Literatur
  • C. J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry (John Wiley & Sons)
  • J. Reinhold: Quantentheorie der Moleküle (Teubner)
Lehrevaluation
Spezifik Referenzmodul
ModulnameEinführung in die Quantenchemie
Prüfungsnummer2400706
Leistungspunkte5
SWS4 (2 V, 1 Ü, 1 P)
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Abschlussleistung in Distanz entsprechend §6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Master Biotechnische Chemie 2020
ModulnameEinführung in die Quantenchemie
Prüfungsnummer2400706
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Abschlussleistung in Distanz entsprechend §6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl