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L’obiettivo del corso è quello di fornire una comprensione dei principi e delle tecniche della meccanica quantistica in modo da affinare le capacità di descrizione teorica della struttura e delle proprietà di atomi e molecole.

Lo studente alla fine del corso deve dimostrare di:

•aver padronanza dei principi e dei metodi elementari della meccanica quantistica,

•conoscere i modelli che sono alla base della teoria del legame chimico e della spettroscopia molecolare,

•capire il percorso formale e concettuale per caratterizzare gli stati elettronici di atomi e molecole,

•essere in grado di risolvere in maniera qualitativa e quantitativa semplici problemi di meccanica quantistica applicata alla chimica,

•saper interpretare osservabili sperimentali in termini di proprietà molecolari,

•riuscire ad integrare gli strumenti formali della meccanica quantistica con i concetti acquisiti nei corsi precedenti, in modo da ottenere un quadro coerente e solido di conoscenze di base in ambito chimico,

•essere capace di organizzare sistematicamente le conoscenze acquisite ed esprimerle utilizzando la terminologia corretta.

Chimica generale, calcolo differenziale ed integrale, algebra lineare, meccanica classica, elettromagnetismo e onde.

Principi ed applicazioni di meccanica quantistica (20 ore)

Origini della teoria quantistica. Postulati e principi fondamentali di meccanica quantistica nella rappresentazione delle coordinate e cenni sulla formulazione di Dirac. L'equazione di Schrödinger indipendente dal tempo in potenziali a segmenti costanti e sue applicazioni in chimica. Una breve Introduzione sull’interazione radiazione-materia e il significato del momento di transizione. L’oscillatore armonico e le vibrazioni molecolari. Il momento angolare orbitale ed il modello spettroscopico del rotatore rigido. Atomi idrogenoidi. Metodo variazionale e teoria perturbativa indipendente dal tempo. Momento angolare generalizzato, spin, composizione di momenti angolari, momenti magnetici ed accoppiamento spin-orbita. Struttura fine degli atomi idrogenoidi. Sistemi con più particelle identiche e postulato di simmetrizzazione/antisimmetrizzazione.

Struttura Atomica (10 ore)

Atomi polielettronici: separabilità e approssimazione orbitalica, determinante di Slater come funzione d’onda per elettroni indipendenti, costruzione autoconsistente del potenziale efficace, configurazione elettronica, schemi di accoppiamento di momenti angolari e stati elettronici.

Struttura Molecolare (18 ore)

Simmetria molecolare e teoria dei gruppi. Introduzione alla struttura molecolare: separazione dei moti elettronici e nucleari, definizione e caratterizzazione della superficie di energia potenziale. La risoluzione del problema elettronico: principi di base della teoria degli orbitali molecolari e della teoria del legame di valenza. Classificazione e costruzione qualitativa degli orbitali molecolari, metodo di Hückel, configurazioni elettroniche, stati elettronici e simboli di termine.

Lezioni in aula con la presentazione e la discussione dei singoli argomenti del programma dell'insegnamento.

Sessioni facoltative di tutorato per chiarimenti e discussioni sul contenuto delle lezioni, anche mediante lo svolgimento di esercizi.

Esame orale teso ad accertare a)la conoscenza metodologica di tipo generale e saperla applicare a semplici casi specifici, b)la capacità di organizzazione autonoma dell’esposizione ricorrendo alla terminologia corretta.

Prove periodiche facoltative per l'autovalutazione da parte degli studenti del livello di acquisizione della materia del corso.

• Appunti e presentazioni del corso (https://cloud.unibas.it/index.php/s/bQUHfxc42JARX87 e/o https://elearning.unibas.it/)
• Testo di riferimento

P. W. Atkins e R. Friedman. Meccanica Quantistica Molecolare, Zanichelli (2000).

• Testi di approfondimento

C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, and F. Laloe. Quantum Mechanics. Vol. 1 e 2, Wiley (1977).

R.P. Feynman, R.P.; R.B. Leighton, e M. Sands. La fisica di Feynman. Vol3: Meccanica Quantistica, Zanichelli (2007).

L. Piela. Ideas of Quantum Chemistry,II Edition, Elsevier (2013).

A. Balzarotti, M. Cini e M. Fanfoni. Atomi, Molecole e Solidi, Esercizi Risolti, Seconda Edizione, Springer (2018).

All’inizio del corso, dopo aver descritto obiettivi, programma dettagliato e metodi di verifica, il docente comunica la password per accedere al sito su cui viene depositato il materiale didattico.  Inoltre raccoglie l’elenco degli studenti, corredato di nome, cognome, matricola, e-mail e ricorda di essere sempre disponibile per informazioni, chiarimenti o aiuto.

Il ricevimento studenti si svolge di norma* il lunedì ed il martedì dalle 11 alle 13 presso lo studio 3D-103B  (o in modalità virtuale tramite google meet) ed in altri giorni/orari da concordare.

*Essendo possibili variazioni, in corrispondenza di impegni ufficiali/istituzionali, si prega di contattare prima il docente via e-mail.

19/01/2021, 01/02/2021, 02/03/2021, 31/05/2021, 28/06/2021, 20/07/2021, 27/09/2021, 25/10/2021, 03/12/2021

No

Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Le date di esame potrebbero subire variazioni. Per eventuali aggiornamenti, consultare https://unibas.esse3.cineca.it/ListaAppelliOfferta.do;jsessionid