Technische Universität Ilmenau

Introduction to Quantum Chemistry - Modultafeln of TU Ilmenau

The module lists provide information on the degree programmes offered by the TU Ilmenau.

Please refer to the respective study and examination rules and regulations for the legally binding curricula (Annex Curriculum).

You can find all details on planned lectures and classes in the electronic university catalogue.

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module properties Introduction to Quantum Chemistry in degree program Master Mathematik und Wirtschaftsmathematik 2013 (AM)
module number7349
examination number2400129
departmentDepartment of Mathematics and Natural Sciences
ID of group 2421 (Theoretical Physics I)
module leader Dr. Wichard Beenken
term winter and summer term
languagedeutsch
credit points3
on-campus program (h)34
self-study (h)56
obligationelective module
examnone
details of the certificate

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.

alternative examination performance due to COVID-19 regulations incl. technical requirements
signup details for alternative examinations
maximum number of participants
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 and technical requirements for education and examination in case of online participation

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: