Detail předmětu

Kvantová chemie

FCH-MC_KVCHAk. rok: 2025/2026

Základní koncepce kvantové mechaniky, operátory, vlnové funkce a vlastní hodnoty, Heisenbergův princip neurčitosti a jeho důsledky.

Jednoduché kvantově mechanické modely (částice v jedno a třírozměrné jámě, harmonický oscilátor, tuhý rotátor, vodíkový atom).

Chemická vazba, Born-Oppenheimerova aproximace, molekulární iont vodíku, LCAO - MO aproximace, hybridizační a lokalizační vazby, VSEPR metoda, molekulové orbitaly v pevných látkách.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. František Krčma, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikální a spotřební chemie (ÚFSCH)

Vstupní znalosti

Základy matematiky - derivování a integrování
Základy fyziky - kinematika hmotného bodu, elektrostatické pole

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Písemná část zahrnuje řešení 7 příkladů ze základů kvantové mechaniky i praktických důsledků. Ústní část je pak zaměřena na základní přehled přes celou šíři kvantové mechaniky a zejména souvislosti mezi jevy a jejich příčinami.
Zkušební termíny nejsou vypisovány, studenti si termíny navrhují individuálně v průběhu celého zkouškového období.
není

Učební cíle

Cílem předmětu je pochopení chování mikrosvěta a jeho důsledky projevující se v struktuře hmoty. Pozornost je věnována i projevům chování mikrosvěta v makrosvětě.
Student získá praktické vědomosti umožňující používaní aparátu kvantové mechaniky. Pochopí principy chování systémů v mikro i makrosvětě na základě kvantově mechanických řešení elektronové struktury atomu a molekul.

Základní literatura

Pelikán P., Lapčík L., Zmeškal O., Krčma F.: Fyzikální chemie, Struktura hmoty. VUTIUM Brno, Brno 2000. (CS)
Zahradník R., Polák R.: Základy kvantové chemie. SNTL, Praha 1985. (CS)

Doporučená literatura

Atkins P. W., Friedman R.: Molecular Quantum Mechanics. Oxford University Press, Oxford 2005. (EN)
Atkins P. W.: Physical Chemistry. Oxford University Press, Oxford 2006. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPCP_CHCHTE magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program NKCP_CHCHTE magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. František Krčma, Ph.D.

Osnova

1. Potřeba kvantové mechaniky. Záření absolutně černého tělesa. Tepelná kapacita tuhých látek. Fotoelektrický jev. Comptonův jev. Problémy stability atomu a interpretace elektronových spekter. Rozštěpení spektrálních čar v magnetickém poli a spin elektronu.
2. Elementární základy kvantové mechaniky. Operátory a jejich charakteristické hodnoty.
3. Postuláty kvantové mechaniky. Heisenbergův vztah neurčitosti.
4. Jednoduché systémy v kvantové mechanice. Částice v potenciálové jámě. Tunelový efekt.
5. Lineární harmonický oscilátor.
6. Sférické souřadnice. Tuhý rotátor.
7. Atom vodíku.
8. Moment hybnosti v kvantové mechanice a jeho vlastnosti.
9. Orbitální a spinový moment hybnosti. Skládání momentů hybnosti.
10. Elektronová struktura atomu. Problém mnoha částic v kvantové mechanice. Permutační operátory. Slaterův determinant. Pauliho vylučovací princip. Elektronová konfigurace atomu. Atomové termy.
11. Chemická vazba. Molekulový ion H2+. Heitlerův - Londonův model molekuly H2.
12. Bornova-Oppenheimerova aproximace. Molekulové orbitály (MO). Aproximace LCAO MO. Lokalizované a delokalizované molekulové orbitály. Hybridizace.
13. Metoda VSEPR a geometrie molekul. Teorie krystalového pole. Chemická vazba v tuhých látkách. Semiempirické metody molekulových orbitalu.

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. František Krčma, Ph.D.

Seminář

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. František Krčma, Ph.D.