4. Образовательные технологии

Вид* учебной работы

Всего часов

Семестры

Аудиторные занятия (всего)

57

4

В том числе:

Лекции

19

4

Практические занятия (ПЗ)

4

Семинары (С)

4

Лабораторные работы (ЛР)

-

Самостоятельная работа (всего)

51

4

В том числе:

Индивидуальная расчетная работа «Атом»

5

4

Индивидуальная расчетная работа «Хюккель»

5

4

Самостоятельное изучение разделов содержания дисциплины, выполнение еженедельных индивидуальных учебных заданий по пройденным темам

29

4

Выполнение индивидуальных домашних контрольных работ

12

4

Вид текущего контроля успеваемости (выполнение еженедельных индивидуальных учебных заданий, выполнение 2-х аудиторных и 3-х домашних индивидуальных контрольных работ, выполнение 2-х индивидуальных расчетных работ, работа на аудиторных занятиях)

4

Вид промежуточной аттестации (зачет)

4

зач.

Общая трудоемкость час

зач. ед.

108

3

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

1.

Основы квантовой механики.

Предмет квантовой механики и квантовой химии. Основные этапы развития квантовой теории. Перспективы развития квантовой химии и ее применение для решения прикладных задач.

Понятие оператора. Действия с операторами, свойства операторов.

Собственные значения и собственные функции операторов. Теоремы о свойствах собственных функциях и собственных значениях операторов.

Понятие динамической переменной. Динамические переменных в макромире и микромире. Операторы динамических переменных и принцип соответствия (координаты, проекции импульса, импульса, кинетической энергии, момента импульса, квадрата момента импульса, функции Гамильтона для материальной точки и системы материальных точек).

Описание состояния материальных объектов в микромире и макромире. Основные законы квантовой механики. Специфичность законов квантовой механики. Принцип тождественности частиц и его специфичность. Реализация принципа тождественности частиц в свойства волной функции системы.

Свойства волновой функции. Статистический смысл волновой функции. Плотность вероятности нахождения частиц в отдельных точках пространства. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

Решение уравнений на собственные значения для операторов p_x,p. Анализ решений. Сопоставление характера изменений рассмотренных динамических переменных в микромире и макромире.

Решение уравнений на собственные значения для операторов M_z,M². Анализ решений. Сопоставление характера изменений рассмотренных динамических переменных в микромире и макромире.

1 нед. – ауд. инд. сочинение

1 нед. – дом. инд. контр. работа № 1

2 нед. – ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

3 нед. - ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

4 нед. - ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

5 нед. - ответы на ауд. занятиях

6 нед. - ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

7 нед. – ауд. инд. контр. работа № 1, дом. инд. контр. работа № 1

2.

Стационарные системы в микромире.

Понятия о стационарных потенциальных полях, состояниях и системах. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

Определение свободной частицы. Решение уравнения Шредингера для свободной частицы. Анализ решений. Определение частицы в потенциальном «ящике». Решение уравнение Шредингера для частицы в «потенциальном ящике. Анализ решений.

Определение одномерного потенциального барьера. Решение уравнения Шредингера для частицы в потенциальном барьере. Анализ решений. Туннельный эффект.

Определение линейного гармонического осциллятора. Решение уравнения Шредингера для линейного гармонического осциллятора. Анализ решений.

Определение квантового ротатора. Решение уравнения Шредингера для квантового ротатора. Анализ решений.

Определение центрального потенциального поля. Решение уравнения Шредингера для частицы в центральном поле. Анализ решения.

8 нед. - ответы на ауд. занятиях

9 нед.- ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

10 нед. - ответы на ауд. занятиях

11 нед. - ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

12 нед. - дом. инд. контр. работа № 2, ответы на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий

3.

Квантово-механическое описание атомных систем.

Решение уравнения Шредингера для атома водорода и водородоподобных ионов. Анализ решений (водородоподобные атомные орбитали, их радиальные и угловые компоненты, энергетический спектр атома водорода). Атомные орбитали Слейтера-Зенера.

Особенности квантово-механического описания многоэлектронных атомов (учет межэлектронного отталкивания). Приближенные методы решения уравнения Шредингера для многоэлектронного атома. Метод Хартри (одноэлектронное приближение, учет межэлектронного отталкивания).

Соответствие метода Хартри принципу тождественности частиц. Представление полной волновой функции, обеспечивающее выполнение принципа тождественности частиц. Метод Хартри-Фока.

Последовательность одноэлектронных энергетических состояний в атоме. Теорема Купманса. Связь окислительно-восстановительных свойств атомов с их энергетическими характеристиками.

Спин-орбитальное взаимодействие и его проявление. Связь Рассела-Саундерса, j-j – связь. Электронные термы атомов. Правила Гунда.

13 нед.– ответы

на ауд. занятиях

14 нед. – ответы

на ауд. занятиях, оценка еженедельных индивидуальных учебных заданий, инд. расч. компьют. работа «Атом»

15 нед. - дом. инд. контр. работа № 3,

15 нед. - ауд. инд. контр. № 2

4.

Квантово-механическое описание молекулярных систем.

Уравнение Шредингера для молекулярных систем. Адиабатическое приближение (разделение электронного и ядерного движений).

Основные положения метода молекулярных орбиталей. Формализм метода молекулярных орбиталей. Проблемы реализации самосогласованного поля в методе молекулярных орбиталей.

Приближение Рутана (линейной комбинации атомных орбиталей). Система уравнений Рутана. Достоинства и недостатки метода молекулярных орбиталей.

Принципы классификации одноэлектронных молекулярных орбиталей. Последовательность одноэлектронных энергетических состояний в молекуле. Корреляционные диаграммы двухатомных гомоатомных молекул. Корреляционные диаграммы двухатомных гетероатомных молекул.

16 нед. - ответы

на ауд. занятиях

5.

Полуэмпирические методы расчета электронной структуры молекул.

Основные принципы построения полуэмпирических методов расчета электронной структуры молекул.

Допущения метода Хюккеля. Достоинства и недостатки метода Хюккеля.

Допущения расширенного метода Хюккеля (метод Гофмана). Достоинства и недостатки расширенного метода Хюккеля.

Приближение NDO. Полуэмпирические методы, использующие приближениеNDO.

Понятие о неэмпирических методах расчета электронной структуры молекул.

Результаты расчетов электронной структуры молекул полуэмпирическими методами и их связь физико-химическими и химическими свойствами молекулярных систем.

17 нед. - ответы

на ауд. занятиях

17 нед. - инд. расч. компьют. работа «Хюккель»

18 нед. - ответы

на ауд. занятиях

19 нед. - ответы

на ауд. занятиях