1. Podstawy teoretyczne metod ab initio i półempirycznych: metoda Hartree-Focka (HF), metoda pola samouzgodnionego (SCF), bazy funkcyjne, warianty RHF i UHF.
2. Korelacja elektronów: granice dokładności przybliżenia jednoelektrodowego, korelacja statyczna i dynamiczna, energia korelacji.
3. Mieszanie konfiguracji (Cl), konfiguracja stanu podstawowego, konfiguracje wzbudzone, twierdzenie Brillouina
4. Metody wychodzące poza przybliżenie jednoelektrodowe: perturbacyjna metoda Mellera-Plesseta (MP), poprawki MPn, metoda wiązań walencyjnych (VB), metoda sprzężonych klasterów (CC).
5. Teoria funkcjonału gęstości elektronowej (DFT): twierdzenie Hohenberga-Kohna, potencjał i energia wymienno-korelacyjna,
6. Oddziaływania międzycząsteczkowe na gruncie chemii kwantowej: energia oddziaływania, energia wiązania, energia dysocjacji, energia elektrostatyczna, indukcyjna i dyspersyjna
7. Oddziaływania niespecyficzne i specyficzne, oddziaływania elektrostatyczne i odpychania walencyjnego, oddziaływania koordynacyjne elektrono-donorowo-akceptorowe, wiązania wodorowe.
8. Kwantowo-mechaniczny opis układów o symetrii translacyjnej: funkcje Blocha, struktura pasmowa; izolatory, półprzewodniki, metale.
9. Mechanika oraz dynamika molekularna - określanie struktury oraz zmian konformacyjnych makrocząsteczek, pola siłowe, drgania normalne, energia drgań zerowych, termalizacja
10 Termodynamika statystyczna: rozkłady w statystyce klasycznej i kwantowej, pierwsza i druga zasada termodynamiki, entropia, funkcje termodynamiczne
11 Termodynamika statystyczna w opisie zachowania układów gazowych i krystalicznych: własności termodynamiczne gazu doskonałego, gazy niedoskonałe, teoria Debye’a ciepła właściwego ciał stałych, potencjał chemiczny, reakcje chemiczne, prawo działania mas, trzecia zasada termodynamiki.
12. Termodynamika i kinetyka reakcji chemicznych na gruncie chemii kwantowej: hiperpowierzchnia energii potencjalnej, trajektoria największego spadku, hamiltonian drogi reakcji, etapy reakcji
13. Przewidywanie charakterystyk widmowych metodami mechaniki kwantowej: widma rotacyjne i oscylacyjne w ujęciu mechaniki kwantowej, widma ramanowskie, widma elektronowe.
14. Zastosowania teorii grup w chemii kwantowej: klasy elementów grupy, reprezentacje grupy, charaktery reprezentacji, baza reprezentacji, rozkład funkcji na funkcje, bazy reprezentacji nieprzywiedlnych
15. Zastosowania teorii grup w spektroskopii molekularnej: reguły wyboru dla przejść elektronowych, reguły wyboru
w widmach w podczerwieni i Ramana_
Literatura podstawowa:
1. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 2003.
2. K. Gumiński, P. Petelenz, Elementy chemii teoretycznej, PWN, Warszawa 1989
3. R. F. Nalewajski, Podstawy i metody chemii kwantowej: wykłady. PWN, Warszawa 2001.
4. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 1982 i wydania późniejsze.
5. H. Buchowski, Elementy termodynamiki statystycznej, WNT, Warszawa 1998_
Literatura dodatkowa:
1. L.D. Landau, J.M. Lifszyc, Mechanika kwantowa. Teoria nierelatywistyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.
2. H. Haken, H.Ch. Wolf, Atomy i kwanty. Wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej, PWN, Warszawa, 2002
3. H. Haken, H.Ch. Wolf, Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej, PWN, Warszawa 1998_
Planowane formy/działania/metody dydaktyczne:
wykład tradycyjny wspomagany technikami multimedialnymi,
ćwiczenia rachunkowe_
Sposoby weryfikacji efektów kształcenia osiąganych przez studenta:
Efekty kształcenia U01-U04 będą sprawdzane na kolokwium.
Efekty W01-W04 będą sprawdzane na egzaminie.
Forma i warunki zaliczenia:
Zaliczenie ćwiczeń - kolokwium 25 pkt (6-8 zadań)
Egzamin pisemny: 5 pytań otwartych po 5 pkt. Łącznie 25 pkt 0-12.5 (0-50%) - 2;
13.0- 15.0 (51-60%)-3;
15.5- 17.5 (61-70%)-3.5;
18.0- 20.0 (71-80%)-4;
20.5- 22.5 (81-90%)-4.5;
23.0- 25.0 (91-100%)-5.