Лектор
д.ф.-м.н., профессор Уваров Александр Викторович
|
Код курса: Статус: обязательный Аудитория: специальный Специализация: Физика Семестр: 2 Трудоёмкость: 4 з.е. Лекций: 32 часа Практ. занятий: 0 часов Отчётность: экзамен Начальные М-ПК-1, Приобретаемые М-ПК-2, |
Аннотация курса Базовый курс по квантовой химии, дополненный современным материалами по нанофизике, а также двумя разделами, связанными с межмолекулярным взаимодействием и основами молекулярной спектроскопии. Дополнительные разделы позволяют привязать материал реальным экспериментальным методам исследований строения молекул. |
|
Приобретаемые знания и умения |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен научиться анализировать строение простейших молекул, знать основные типы химических связей, иметь представление о современных наноматериалах и их свойствах. Кроме того, обучающийся должен освоить классификацию межмолекулярных взаимодействий и основные особенности молекулярных спектров. |
|
Образовательные технологии |
Курс имеет электронную версию для презентации. Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. |
|
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП |
Курс читается в логической взаимосвязи со специальными дисциплинами: «Физика газового разряда», «Физика горения и взрыва», «Экспериментальные методы». |
|
Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего |
Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа. |
|
Основные учебные пособия, обеспечивающие курс |
|
|
Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс |
1. М. Татевский. «Строение и физико-химические свойства молекул и веществ». Москва: Изд. МГУ, 1994, 463 с 2. Семиохин И.А., Страхов Б.В., Осипов А.И. Кинетика гомогенных химических реакций. М.: изд-во МГУ, 1986.-гл.7,с.82 |
|
Основные научные статьи, обеспечивающие курс |
|
|
Программное обеспечение и ресурсы в интернете |
|
|
Контроль успеваемости |
Промежуточная аттестация проводится на 6 и 14 неделе в форме контрольных работ с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса. Текущая аттестация проводится раз в две недели. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях. |
|
Фонды оценочных средств |
Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; вопросы и задачи для контрольных работ; вопросы к экзамену; тесты и компьютерные тестирующие программы; темы докладов и рефератов. |
Структура и содержание дисциплины
|
Раздел |
Неделя |
|
Квантовая механика и строение молекул. Образование химической связи при понижении энергии совокупности атомов. Адиабатическое приближение или приближение Борна-Оппенгеймера. Критерий адиабатичности |
1 |
|
Метод МО ЛКАО (молекулярных орбиталей как линейной комбинации атомных орбиталей). Связывающие и разрыхляющие орбитали. Строение. Метод валентных схем (ВС)(метод Гайтлера -Лондона). Волновая функция в методе ВС, кулоновский и обменный интегралы. Сравнение методов МО ЛКАО и ВС |
2 |
|
Строение простейших молекул:, , . Принцип Паули и межэлектронное отталкивание. Порядок, энергия и длина связи. Ионность связи |
3 |
|
Строение простейших двух- и трехатомных молекул (,,,,). и - молекулярные орбитали. Нелинейные трехатомные и многоатомные молекулы (), построение простейших молекулярных орбиталей |
4 |
|
Гибридизация орбиталей, строение молекул . Гибридизация как удобный математический метод описания перераспределения электронной плотности при образовании молекул. |
5 |
|
Типы химических связей. Ковалентные и ионные связи. Координационные (дативные, донорно-акцепторные) связи, комплексы. Электронно-избыточные соединения, водородная связь. Электронно-дефицитные соединения, кластеры |
6 |
|
Наноматериалы и наноструктуры, методы получения и диагностики. Механические свойства, теплофизические свойства, электрические и магнитные свойства, оптические свойства, физико-химические свойства. |
7 |
|
Практические применения наноматериалов. Электроника и приборостроение. Материаловедение. Военные нанотехнологии. Некоторые проблемы физики наноматериалов. Нанотермодинамика. Неравновесная нанофизика. Физические основы наномеханики. Математические методы в нанотехнологиях |
8 |
|
Физико-химические проявления межмолекулярных взаимодействий. Адиабатическое приближение как основа концепции межмолекулярного взаимодействия. Классификация межмолекулярных взаимодействий (дальнодействующие, короткодействующие, взаимодействия на промежуточных расстояниях). |
9 |
|
Характеристика различных типов межмолекулярного взаимодействия: прямые электростатические взаимодействия, мультипольное разложение, поляризационное взаимодействие (индукционные и дисперсионные силы), запаздывающее взаимодействие и другие релятивистские эффекты, сила Казимира, обменное взаимодействие. |
10 |
|
Полуэмпирические модельные потенциалы. Определение межмолекулярных потенциалов из экспериментальных данных (метод молекулярных пучков, термодинамические свойства и свойства переноса, упругие постоянные). Неаддитивные эффекты в межмолекулярных взаимодействиях . |
11 |
|
Разделение энергии молекул на части, порядок вращательной, колебательной и электронной энергии. Вращательный спектр. Модели вращающихся молекул : сферические, симметричные и ассиметричные волчки. |
12 |
|
Колебательно-вращательный спектр двухатомных молекул. Гармонический и ангармонический осцилляторы. Колебания многоатомных молекул, колебательный квазиконтинуум |
13 |
|
Электронное состояние молекулы, его описание и обозначение. Типы электронных переходов, линейчатый и сплошной спектры. Правила отбора. |
14 |
|
Колебательная структура электронных полос, принцип Франка-Кондона. Вращательная структура электронно -колебательных полос. Вероятности молекулярных переходов. Спектры многоатомных молекул. Эффект Шпольского. |
15 |