Struktura atomov in molekul

Razlaga, naloge in dodatna gradiva

1. Kje klasična fizika odpove?
2. Fotoefekt - Fotoelektrični pojav.
3. Comptonovo sipanje.
4. Sevanje črnega telesa.
5. Spektri atomov in molekul.
6. Zavorno sevanje.
7. Osnovni eksperimenti kvantne mehanike.
8. Modeli atoma - zgodovinski pregled.
9. Bohrov model atoma.
10. Reducirana masa.
11. Dualna narava, Heisenbergov princip.
12. Matematika pri kvantni mehaniki.
13. Postulati kvantne mehanike.
14. Operatorji v kvantni mehaniki.
15. Osnove kvantne mehanike.
16. Komutatorji v kvantni mehaniki.
17. Schrödingerjeva enačba.
18. Prosti kvantni delec v 1D.
19. Kvantni delec v 1D neskončni potencialni jami.
20. Prosti kvantni delec v 3D.
21. Kvantni delec v 3D neskončni potencialni jami.
22. Kvantni delec v 1D končni potencialni jami.
23. Kvantni delec na potencialnem skoku.
24. Kvantni delec na potencialni plasti.
25. Kvantni delec v delta potencialni jami.
26. Vrtilna količina v kvantni mehaniki.
27. Kvantni togi rotator.
28. Kvantni model vodikovega atoma.
29. Kvantni harmonski oscilator.
30. Približne metode v kvantni mehaniki
31. Vodikov atom v magnetnem polju
32. Spin
33. Primer spin in perturbacija
34. Seštevanje vrtilnih količin
35. Helijev atom
36. Prehodi med stanji
37. Večelektronski sistemi
38. Približek golega jedra - neintegirajoči elektroni
39. Litijev atom
40. Približek povprečnega polja
41. Identični delci v kvantni mehaniki
42. Atomi in periodni sistem
43. Hartree-Fockova metoda
44. Molekule
45. Lewisove strukture
46. Teorija molekulskih orbital
47. Teorija valenčnih vezi
48. Hibridizacija
49. Elektronegativnost
50. Polarnost molekulskih orbital in polarnost molekul
51. Hücklova teorija molekulskih orbital

Naloge za pripravo na izpite in kolokvije

• Nekaj dodatnih nalog za priprave na izpit.
• Nekaj dodatnih nalog za priprave na kolokvije 2014.
• Nekaj dodatnih nalog za priprave na kolokvije 2016.

PPT predstavitve

• PPT klasična fizika.
• PPT valovanje.
• PPT teorija relativnosti.
• PPT primeri, ko klasična fizika ne deluje.
• PPT fotoefekt, Comptanovo sipanje.
• PPT zavorno sevanje, spektri.
• PPT sevanje črnega telesa, modeli atoma.
• PPT Bohrov model atoma.
• PPT Analitično rešljivi sistemi.
• PPT Izbirna pravila.
• PPT Večelektronski atomi.

Animacije

• Animacije za kvantni delec v neskončni potencialni jami.

Vsebina predmeta Struktura atomov in molekul

Uvod v kvantno mehaniko. Moderni modeli atoma. Kvantni pojavi. Dvojnost narave. Heisenbergov princip nedoločljivosti. Povezava med klasičnim in kvantnim opisom narave (Bohrov princip korespondence). Pojem diferencialne enačbe in nekateri enostavni primeri, valovna enačba za struno. Opisna razlaga Schrödingerjeve enačbe in zveza med njenimi rešitvami ter verjetnostjo. Uvedba pojma operatorja.

Modelni sistemi. Kvantni delec v potencialni jami. Tunelski efekt. Enostavni rotatorji in oscilatorji. Prehodi med kvantnimi stanji. Opisno o metodah približnega računanja.

Atomi. Vodikov in vodiku podoben atom (poudarek na opisu in predstavitvi lastnih funkcij, energije kot lastne vrednosti, kvantna števila), primerjava z rezultati Bohrovega modela. Orbitalna in spinska vrtilna količina. Paulijev princip in Paulijeve sile. Nameščanje elektronov na energijske nivoje, Hundova pravila. Ionizacijski potenciali, elektronske afinitete, efektivni radiji. Elektronska konfiguracija atomov in periodni sistem.

Metoda valenčnih vezi (VB) in metoda molekulskih orbital (MO). Metoda valenčnih vezi, sistem H2 z metodo valenčnih vezi. Metoda molekulskih orbital, obravnavanje sistemov H2+ in H2. Povezava med obema pristopoma.

Dvo- in večatomne molekule. Slike in označevanje molekulskih orbital. Neto valenčnost. Hibridne orbitale (vpeljava in grafična predstavitev). Princip maksimalnega prekrivanja. Dipolni momenti hibridnih orbital. Dipolni momenti molekulskih orbital. Elektronegativnost (definicija, lestvice). Ionski karakter vezi. Večatomne molekule: elektronski problem (poenostavljen opis nastavitve problema in načinov reševanja, zgradba računalniških programov in praktični prikaz reševanja konkratnega primera s pomočjo računalnika). Hückelova metoda (- separacija, aromatičnost in pravilo 4n+2, alternirajoči in nealternirajoči ogljikovodiki). Strukturni indeksi in reaktivnost molekul.