Module Handbook

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Notes on the module handbook of the department Chemistry

Hinweis zum Feld "Anmeldung": In "Corona-Zeiten" ist - teils abweichend von den Angaben im Feld "Anmeldung"- meist eine Anmeldung im KIS erforderlich. Die aktuellen Regelungen finden Sie unter https://www.chemie.uni-kl.de/studium/digital/

Module CHE-BaCh-17-M-1

Grundmodul: Theoretische Chemie (M, 5.0 LP)

Module Identification

Module Number Module Name CP (Effort)
CHE-BaCh-17-M-1 Grundmodul: Theoretische Chemie 5.0 CP (150 h)

Basedata

CP, Effort 5.0 CP = 150 h
Position of the semester 1 Sem. in SuSe
Level [1] Bachelor (General)
Language [DE] German
Module Manager
Lecturers
Area of study [CHE-ThC] Theoretical Chemistry
Reference course of study [CHE-82.32-SG] B.Sc. Chemistry
Livecycle-State [NORM] Active

Courses

Type/SWS Course Number Title Choice in
Module-Part
Presence-Time /
Self-Study
SL SL is
required for exa.
PL CP Sem.
3V+1U CHE-300-050-K-1
Molekülorbital-Theorie
P 56 h 94 h - - PL1 5.0 SuSe
  • About [CHE-300-050-K-1]: Title: "Molekülorbital-Theorie"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 94 h
  • About [CHE-300-050-K-1]:
    Die KIS-Nummer zur Übung lautet: CHE-300-051-U-1.

Examination achievement PL1

  • Form of examination: written exam (Klausur) (120-150 Min.)

Evaluation of grades

The grade of the module examination is also the module grade.


Contents

Vorlesung mit Übungen:
  • Mehrelektronenatome ohne Elektronenwechselwirkung, Separationsansatz, qualitatives Versagen der Lösungen der Schrödingergleichung ohne Aufbauprinzip
  • Pauli-Prinzip: Antisymmetrie der Wellenfunktion als zusätzliche Forderung an physikalisch sinnvolle Lösungen der Schrödinger-Gleichung
  • Slater-Determinanten als Basis für die Konstruktion von antisymmetrischen Mehrelektronen-Wellenfunktionen
  • Konsequenzen. Aufbauprinzip, Periodizität
  • Mehrelektronenatome: Zweielektronensysteme, Abschätzung des Effekts der Elektronenwechselwirkung durch Störungstheorie erster Ordnung (für entartete und nichtentartete Referenzzustände), Singulett- und Triplettzustände
  • Mehrelektronenatome: Zentralfeldnäherung, Kopplung von Drehimpulsen (LS-Kopplung), Ermittlung der LS-Terme zu einer gegebenen Elektronenkonfiguration, Hund'sche Regeln
  • Molekülstruktur: Born-Oppenheimer-Näherung, Chemische Bindung im H2+, Virialsatz für Moleküle
  • Qualitative Theorie der chemischen Bindung im H2-Molekül: LCAO-MO-Ansatz. "Vernachlässigung" der Überlappung beim Übergang auf reduzierte Resonanzintegrale. Dissoziation: Links-Rechts-Korrelation, VB-Ansatz
  • Systematische Verbesserung von Wellenfunktionen: Variationsprinzip. Variationelle Optimierung einer Slaterdeterminante: Hartree-Fock Verfahren. Orbitalrotationen und Stationaritätsbedingung, Konstruktion von J- und K-Operatoren aus Zweielektronen-AO-Integralen, Orbitalbild, Koopman's Theorem
  • Kanonische und lokalisierte Orbitale, Interpretation von Photoelektronenspektren
  • Basisfunktionen: STO und GTO-Basen, Polarisationsfunktionen, Nomenklatur von Pople-Basen
  • Semiempirische Methoden durch Parametrisierung von Ein- und Zweielektronenintegralen, "Extended Hückel Theory", Hückel-Theorie für π-Systeme, Störungstheorie erster Ordnung für Hückel-Systeme: Heteroatome (Elektronegativitätsänderung) und Bindungsalternanz, Populationsanalysen

Competencies / intended learning achievements

Die Studierenden
  • kennen Näherungsverfahren zur Lösung einer Mehrelektronen-Schrödingergleichung.
  • verstehen die elektronische Struktur von Mehrelektronenatomen.
  • verstehen die theoretischen Grundlagen der chemischen Bindung.

Literature

Literaturempfehlung zur Einführung in die Quantenchemie besonders geeignet:
  • W. Kutzelnigg: "Einführung in die Theoretische Chemie (Kompaktausgabe in einem Band)" (Wiley-VCH, 2001, ISBN 978-3527306091)
  • J. Reinhold: "Quantentheorie der Moleküle" (Teubner, 2006, ISBN 978-3835100374)
  • Szabo, N. S.Ostlund: "Modern Quantum Chemistry" (Dover, 1996, ISBN 978-0486691862)
  • P. W. Atkins, R. Friedman: "Molecular Quantum Mechanics" (Oxford University Press, 2004, ISBN 978-0199274987)
  • N. Levine: Quantum Chemistry (Prentice Hall, 2008, ISBN 978-0136131069; Pearson Education, 2008, ISBN 978-0132358507)

Materials

Zur Vorlesung und den Übungen wird im Internet Material (Bilder/Tabellen, Übungszettel, weitere Literatur) angeboten. Zugangsdaten (inkl. Passwort) werden in der Vorlesung bekanntgegeben.

Registration

Keine Anmeldung erforderlich.

Requirements for attendance of the module (informal)

Die vorherige Teilnahme an folgenden Grundmodulen wird empfohlen:

Requirements for attendance of the module (formal)

None

References to Module / Module Number [CHE-BaCh-17-M-1]

Course of Study Section Choice/Obligation
[CHE-82.32-SG] B.Sc. Chemistry [Compulsory Modules] Basic Modules [P] Compulsory
[MAT-88.105-SG] M.Sc. Mathematics [Subsidiary Topic] Subsidiary Topic (Minor) [WP] Compulsory Elective
[MV-88.A29-SG] M.Sc. Biological and Chemical Engineering [Compulsory Modules] Studienschwerpunkt I [WP] Compulsory Elective
[WIW-88.?-SG#2022] M.Sc. Business Administration and Engineering specialising in Chemistry (2022) [2022] [Specialisation] Field of Study: Chemistry [WP] Compulsory Elective