Technische Universität Ilmenau

Introduction to Quantum Chemistry - Modultafeln of TU Ilmenau

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subject properties subject number 7349 - common information
subject number7349
departmentDepartment of Mathematics and Natural Sciences
ID of group2421 (Group for Theoretical Physics I)
subject leader Dr. Wichard Beenken
languagedeutsch
term ganzjährig
previous knowledge and experience

Quantenchemie (BSc)

learning outcome

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.

content

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
media of instruction

vorwiegend Tafel, auch Beamer-Präsentationen und Handout, Übungsblätter, Arbeitsplatzrechner mit Software Gaussian

literature / references

C. J. Cramer: Essentials of Computational Chemistry (John Wiley & Sons)

J. Reinhold: Quantentheorie der Moleküle (Teubner)

 

evaluation of teaching

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

Hospitation:

Details in major Master Biotechnische Chemie 2016
subject nameIntroduction to Quantum Chemistry
examination number2400638
credit points3
on-campus program (h)34
self-study (h)56
Obligationobligatory
examoral examination performance, 30 minutes
details of the certificate
maximum number of participants
Details in major Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008, Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 (AM), Master Technische Physik 2013
subject nameIntroduction to Quantum Chemistry
examination number2400129
credit points3
on-campus program (h)34
self-study (h)56
Obligationobligatory elective
examnone
details of the certificate

Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung "Physik komplexer Systeme" oder als fakultatives Fach in einer mündlichen Einzelprüfung geprüft.

maximum number of participants
Details in major Master Technische Physik 2008, Master Technische Physik 2011
subject nameIntroduction to Quantum Chemistry
examination number2400129
credit points
on-campus program (h)
self-study (h)
Obligationobligatory
examnone
details of the certificate

Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung "Physik komplexer Systeme" oder als fakultatives Fach in einer mündlichen Einzelprüfung geprüft.

maximum number of participants