Quantum chemistry Field of study: Chemistry
Programme code: W4-S1CH19.2025

Module name: Quantum chemistry
Module code: W4-CH-S1-4-CK
Programme code: W4-S1CH19.2025
Semester: summer semester 2026/2027
Language of instruction: Polish
Form of verification: exam
ECTS credits: 5
Purpose and description of the content of education:
Moduł Chemia kwantowa ma za zadanie zapoznanie studentów z podstawami chemii kwantowej. W zakres przedmiotu wchodzą następujące zagadnienia: przesłanki doświadczalne teorii kwantowej, aksjomatyczna konstrukcja mechaniki kwantowej, ścisłe rozwiązania równania Schrödingera: cząstka w pudle potencjału, oscylator harmoniczny, atom wodoru (jony wodoropodobne), teoria orbitali molekularnych i teoria wiązań walencyjnych, natura wiązania chemicznego, struktura elektronowa prostych połączeń dwuatomowych, hybrydyzacja orbitali atomowych, podział kwanowochemicznych metod obliczeniowych, zasada wariacyjna, przybliżenie jednoelektronowe, podstawy formalizmu metody HF i DFT, podstawowe własności molekularne – orbitale molekularne, rozkład gęstości elektronowej, analiza populacyjna i rozkład ładunku, moment dipolowy, potencjał elektrostatyczny, podstawy metod optymalizacji geometrii, elementy metodyki obliczeń z zastosowaniem programów kwantowochemicznych.
List of modules that must be completed before starting this module (if necessary): Mathematics A [W4-CH-S1-1-MATA]
Learning outcome of the module Codes of the learning outcomes of the programme to which the learning outcome of the module is related [level of competence: scale 1-5]
Potrafi scharakteryzować podstawowe przesłanki doświadczalne, z których wynika kwantowa natura mikroświata. [W4-CH-S1-4-CK_01]
 CH_W06 [4/5]
Zna i potrafi właściwie interpretować postulaty mechaniki kwantowej: zna podstawowe prawa i pojęcia mechaniki kwantowej oraz pojęcia takie jak: funkcja falowa, operatory kwantowomechaniczne, czasowe i stacjonarne równanie Schroedingera, zagadnienie własne, funkcje własne i wartości własne operatora, obserwable, wartość średnia, oczekiwana. [W4-CH-S1-4-CK_02]
 CH_W01 [2/5] CH_W06 [4/5]
Zna i potrafi zinterpretować rozwiązywania równania Schroedingera dla prostych układów modelowych takich jak cząstka w pudle potencjału, oscylator harmoniczny, atom wodoru (jony wodoropodobne). Umie wyznaczyć poziomy energetyczne wymienionych modelowych układów kwantowych i scharakteryzować postać funkcji falowej. [W4-CH-S1-4-CK_03]
 CH_W06 [5/5] CH_U05 [5/5]
Zna strukturę elektronową atomów w świetle mechaniki kwantowej. [W4-CH-S1-4-CK_04]
 CH_W01 [5/5]
Zna zasadniczą treść teorii orbitali molekularnych i teorii wiązań walencyjnych. [W4-CH-S1-4-CK_05]
 CH_W01 [3/5]
Zna mechanizm tworzenia się wiązań chemicznych i zna rodzaje wiązań. [W4-CH-S1-4-CK_06]
 CH_W01 [3/5]
Zna podstawy teoretyczne i umie zinterpretować wyniki obliczeń w zakresie takich pojęć jak: energia całkowita, orbitale molekularne, energia orbitalna, rozkład ładunku w analizie populacyjnej, zoptymalizowane parametry geometryczne. [W4-CH-S1-4-CK_07]
 CH_W05 [3/5] CH_U05 [3/5]
Zna takie pojęcie jak przybliżenie jednoelektronowe, przybliżenie BO, zna konstrukcję operatora Hamiltona dla układów atomowych i cząsteczkowych. [W4-CH-S1-4-CK_08]
 CH_W01 [3/5]
Potrafi scharakteryzować strukturę elektronową cząsteczek dwuatomowych i umie wyjaśnić ich właściwości na podstawie struktury elektronowej. [W4-CH-S1-4-CK_09]
 CH_U05 [4/5]
Potrafi zastosować teorię orbitali zlokalizowanych oraz hybrydyzację do wyjaśnienia struktury elektronowej i geometrii prostych cząsteczek organicznych i nieorganicznych [W4-CH-S1-4-CK_10]
 CH_U01 [3/5]
Umie wyjaśnić strukturę elektronową oraz naturę wiązań chemicznych w układach π-elektronowych. [W4-CH-S1-4-CK_11]
 CH_U05 [3/5]
Zna sformułowanie zasady wariacyjnej. [W4-CH-S1-4-CK_12]
 CH_W06 [5/5]
Umie scharakteryzować podstawy formalizmu metody HF i DFT. [W4-CH-S1-4-CK_13]
 CH_W06 [5/5] CH_U05 [3/5]
Potrafi posłużyć się kwantowo-chemicznym programem obliczeniowym i wykonać proste obliczenia oraz potrafi przygotować raport/sprawozdanie z wykonanych obliczeń dbając o jakość wykonanych zadań. [W4-CH-S1-4-CK_14]
 CH_W05 [3/5] CH_U05 [5/5] CH_U06 [1/5] CH_K01 [2/5]
Potrafi zastosować teorię orbitali zlokalizowanych oraz hybrydyzację do wyjaśnienia struktury elektronowej i geometrii prostych cząsteczek organicznych i nieorganicznych. [W4-CH-S1-4-CK_15]
 CH_W01 [4/5] CH_U01 [3/5]
Form of teaching Number of hours Methods of conducting classes Assessment of the learning outcomes Learning outcomes
lecture [W4-CH-S1-4-CK_fs_1] 30 Formal lecture/ course-related lecture [a01] 
Problem-based lecture [b01] 
Lecture-discussion [b02]  		exam W4-CH-S1-4-CK_01 W4-CH-S1-4-CK_02 W4-CH-S1-4-CK_03 W4-CH-S1-4-CK_04 W4-CH-S1-4-CK_05 W4-CH-S1-4-CK_06 W4-CH-S1-4-CK_07 W4-CH-S1-4-CK_08 W4-CH-S1-4-CK_09 W4-CH-S1-4-CK_10 W4-CH-S1-4-CK_11 W4-CH-S1-4-CK_12 W4-CH-S1-4-CK_13
laboratory classes [W4-CH-S1-4-CK_fs_2] 45 Activating method – flipped classroom [b09] 
Screen presentation [c07] 
Working with a computer [d01] 
Working with another teaching tool [d03] 
Laboratory exercise / experiment [e01]  		course work W4-CH-S1-4-CK_02 W4-CH-S1-4-CK_03 W4-CH-S1-4-CK_07 W4-CH-S1-4-CK_09 W4-CH-S1-4-CK_10 W4-CH-S1-4-CK_11 W4-CH-S1-4-CK_14 W4-CH-S1-4-CK_15
The student's work, apart from participation in classes, includes in particular:
Name Category Description
Search for materials and review activities necessary for class participation [a01] Preparation for classes
reviewing literature, documentation, tools and materials as well as the specifics of the syllabus and the range of activities indicated in it as required for full participation in classes
Developing practical skills [a03] Preparation for classes
activities involving the repetition, refinement and consolidation of practical skills, including those developed during previous classes or new skills necessary for the implementation of subsequent elements of the curriculum (as preparation for class participation)
Getting acquainted with the syllabus content [b01] Consulting the curriculum and the organization of classes
reading through the syllabus and getting acquainted with its content
Determining the stages of task implementation contributing to the verification of learning outcomes [c01] Preparation for verification of learning outcomes
devising a task implementation strategy embracing the division of content, the range of activities, implementation time and/or the method(s) of obtaining the necessary materials and tools, etc.
Analysis of the corrective feedback provided by the academic teacher on the results of the verification of learning outcomes [d01] Consulting the results of the verification of learning outcomes
reading through the academic teacher’s comments, assessments and opinions on the implementation of the task aimed at checking the level of the achieved learning outcomes
Development of a corrective action plan as well as supplementary/corrective tasks [d02] Consulting the results of the verification of learning outcomes
reviewing and selecting tasks and activities enabling the elimination of errors indicated by the academic teacher, their verification or correction resulting in completing the task with at least the minimum passing grade
Attachments
Module description (PDF)
Information concerning module syllabuses might be changed during studies.
Syllabuses (USOSweb)
Semester Module Language of instruction
(no information given)