Technische Universität Ilmenau

Einführung in die Quantenchemie - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu unseren Studiengängen. Rechtlich verbindliche Angaben zum Verlauf des Studiums entnehmen Sie bitte dem jeweiligen Studienplan (Anlage zur Studienordnung). Bitte beachten Sie diesen rechtlichen Hinweis.
Angaben zum Raum und Zeitpunkt von geplanten Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem e-Veranstaltungskalender. Lehrveranstaltungen und Prüfungen, die nicht im e-Veranstaltungskalender abgebildet sind, werden "nach Vereinbarung" geplant. Eine Auflistung der betroffenen Veranstaltungen finden Sie hier: Lehrveranstaltungen, Prüfungen.

Fachinformationen zu Einführung in die Quantenchemie im Studiengang Master Biotechnische Chemie 2016
Fachnummer7349
Prüfungsnummer2400638
FakultätFakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Fachgebietsnummer 2421 (Theoretische Physik I)
Fachverantwortliche(r) Dr. Wichard Beenken
Turnusganzjährig
Sprachedeutsch
Leistungspunkte3
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)56
VerpflichtungPflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss

Fach wird geprüft im Rahmen der Modulprüfung "Physik komplexer Systeme" oder als fakultatives Fach in einer mündlichen Einzelprüfung (30 Minuten) geprüft.

Für den Fall, dass aufgrund verordneter Maßnahmen im Rahmen der Virus SARS-CoV-2-Pandemie 2020 die als regulär bestimmte Form nicht eingehalten werden kann, wird die mündliche Prüfung online als Einzel- oder Gruppenprüfung von einem Prüfer und einem Beisitzer durchgeführt werden.

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

Quantenchemie (BSc)

Lernergebnisse

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

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

Literatur

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

J. Reinhold: Quantentheorie der Moleküle (Teubner)

 

Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

Hospitation:

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modul- und Fachbeschreibungen durch den Modul- oder Fachverantwortlichen finden Sie auf den Infoseiten zum Modulkatalog.