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 der einzelnen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen Vorlesungsverzeichnis.

Fachinformationen zu Einführung in die Quantenchemie im Studiengang Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2008
Fachnummer7349
Prüfungsnummer2400129
FakultätFakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Fachgebietsnummer 2421 (Theoretische Physik I)
Fachverantwortliche(r) Dr. Wichard Beenken
Turnusganzjährig
Sprachedeutsch
Leistungspunkte3
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)56
VerpflichtungWahlpflicht
Abschlusskeiner
Details zum Abschluss

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

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.