Students will be able to:

Understand the basic concepts of quantum mechanics

Solve simple quantum-mechanical problems with chemical applications (particle in a box, the angular momentum)

Taking advantage of quantum chemical methods to the study of atoms and molecules

Understand the basic principles of statistical thermodynamics

Solve simple statistical-thermodynamical tasks in chemical applications (gas-phase reaction)

Studenti budou umět:

Pochopit základní koncepce a zdroje kvantové mechaniky

Vyřešit jednoduché kvantově-mechanické úlohy s chemickými aplikacemi (částice v krabici, moment hybnosti)

Využívat kvantově chemické metody ke studiu atomů a molekul

Pochopit základní principy statistické termodynamiky

Vyřešit jednoduché statisticko-termodynamické úlohy s chemickými aplikacemi (reakce v plynné fázi)

R: Atkins P.W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2010, 9780199543373

R: Simons J., An Introduction to Theoretical Chemistry, Cambridge University Press, 2003, 0521823609

Z: Atkins P.W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2010, 9780199543373

Z: Simons J., An Introduction to Theoretical Chemistry, Cambridge University Press, 2003, 0521823609

Z: Novák J. a kol., Fyzikální chemie - bakalářský a magisterský kurz, VŠCHT, Praha 2008, 9788070806753

D: Malijevský A., Lekce ze statistické termodynamiky, VŠCHT, Praha 2009. 9788070807101

http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/N403007.html

http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/N403007.html

Lectures, exercises, examples from different parts of chemistry

Přednášky, cvičení, ukázky a samostatná práce při cvičení

1. From electrons and nuclei to molecules to bulk phase: classical mechanics, quantum mechanics, and statistical mechanics.

2. Schrödinger equation and the solution for a particle in a box: electron structure of polyenes and solids, tunneling.

3. The origin of the chemical bond: electronic structure of atoms, Schrödinger equation for molecules and its solution.

4. Structure of many-atom molecules and computational quantum chemistry: hybridization, Hückel method, ligand field, weak intermolecular interactions, potential energy surface, molecular symmetry.

5. Watching molecules I: absorption and emission of radiation, rotational, IR, and Raman spectra, NMR, diffraction.

6. Watching molecules II: electron spectroscopy, photochemistry, lasers.

7. Electric, magnetic, and optical properties of molecules, intermolecular forces and molecular models.

8. Principles of statistical thermodynamics I: ensembles, probability, Boltzmann distribution, mean values.

9. Principles of statistical thermodynamics II: entropy and the partition function.

10. Ideal gas: first-principle calculation of thermodynamic functions.

11. Liquids and dense gases: virial expansion, structure and correlation functions.

12. Kinetic theory of gases.

13. Theory of chemical reactions: traveling on the potential energy surface, collision theory, transition state theory. Reaction mechanisms.

14. Molecular simulations: Monte Carlo and molecular dynamics methods.

1. Od elektronů a jader přes molekuly ke kondenzované fázi: klasická mechanika, kvantová mechanika a statistická mechanika.

2. Schrödingerova rovnice a její řešení pro částici v krabici: elektronová struktura polyenů a pevných látek, tunelování.

3. Jak vzniká chemická vazba: elektronová struktura atomů, Schrödingerova rovnice pro molekuly a její řešení.

4. Struktura mnohatomových molekul a výpočetní kvantová chemie: hybridizace, Hückelova metoda, ligandové pole, slabé mezimolekulové interakce, hyperplocha potenciální energie, molekulová symetrie.

5. Sledujeme molekuly I: absorpce a emise záření, rotační, IR a Ramanova spektra, NMR, difrakce.

6. Sledujeme molekuly II: elektronová spektroskopie a základy fotochemie, lasery.

7. Elektrické, magnetické a optické vlastnosti molekul, mezimolekulární síly a molekulární modely.

8. Principy statistické termodynamiky I: pojem souboru a pravděpodobnosti, Boltzmannovo rozdělení, střední hodnoty.

9. Principy statistické termodynamiky II: entropie a partiční funkce.

10. Ideální plyn: výpočet termodynamických funkcí z prvních principů.

11. Kapaliny a husté plyny: viriálový rozvoj, struktura a korelační funkce.

12. Kinetická teorie plynů.

13. Teorie chemická reakce: turistika na hyperploše potenciální energie:srážková teorie a teorie transitního stavu. Mechanismy reakcí.

14. Molekulární simulace: metoda Monte Carlo a molekulární dynamiky.

Mathematics I, Physical chemistry I

Matematika I, Fyzikální chemie I