Chemia kwantowa Kierunek studiów: Chemia
Kod programu: W4-S1CH19.2023

Nazwa modułu: Chemia kwantowa
Kod modułu: W4-CH-S1-4-CK
Kod programu: W4-S1CH19.2023
Semestr: semestr letni 2024/2025
Język wykładowy: polski
Forma zaliczenia: egzamin
Punkty ECTS: 5
Cel i opis treści kształcenia:
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.
Lista modułów koniecznych do zaliczenia przed przystąpieniem do tego modułu (o ile to konieczne): Matematyka A [W4-CH-S1-1-MATA]
Efekt modułowy Kody efektów kierunkowych do których odnosi się efekt modułowy [stopień realizacji: skala 1-5]
Potrafi scharakteryzować podstawowe przesłanki doświadczalne, z których wynika kwantowa natura mikroświata [W4-CH-S1-4-CK_1]
 CH_W06 [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]
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_2]
 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_3]
 CH_W06 [5/5] CH_U05 [5/5]
Zna strukturę elektronową atomów w świetle mechaniki kwantowej [W4-CH-S1-4-CK_4]
 CH_W01 [5/5]
Zna zasadniczą treść teorii orbitali molekularnych i teorii wiązań walencyjnych [W4-CH-S1-4-CK_5]
 CH_W01 [3/5]
Zna mechanizm tworzenia się wiązań chemicznych i zna rodzaje wiązań [W4-CH-S1-4-CK_6]
 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_7]
 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_8]
 CH_W01 [3/5]
Potrafi scharakteryzować strukturę elektronową cząsteczek dwuatomowych i umie wyjaśnić ich właściwości na podstawie struktury elektronowej [W4-CH-S1-4-CK_9]
 CH_U05 [4/5]
Forma prowadzonych zajęć Liczba godzin Metody prowadzenia zajęć Sposób weryfikacji efektów uczenia się Efekty uczenia się
wykład [W4-CH-S1-4-CK_fs_1] 30 Wykład informacyjny/kursowy [a01] 
Wykład problemowy [b01] 
Wykład konwersatoryjny [b02]  		egzamin W4-CH-S1-4-CK_1 W4-CH-S1-4-CK_10 W4-CH-S1-4-CK_11 W4-CH-S1-4-CK_12 W4-CH-S1-4-CK_13 W4-CH-S1-4-CK_2 W4-CH-S1-4-CK_3 W4-CH-S1-4-CK_4 W4-CH-S1-4-CK_5 W4-CH-S1-4-CK_6 W4-CH-S1-4-CK_7 W4-CH-S1-4-CK_8 W4-CH-S1-4-CK_9
laboratorium [W4-CH-S1-4-CK_fs_2] 45 Metody aktywizujące: flipped classroom [b09] 
Prezentacja [c07] 
Praca z komputerem [d01] 
Praca z innym narzędziem dydaktycznym [d03] 
Ćwiczenie laboratoryjne/doświadczenie [e01]  		zaliczenie W4-CH-S1-4-CK_10 W4-CH-S1-4-CK_11 W4-CH-S1-4-CK_14 W4-CH-S1-4-CK_15 W4-CH-S1-4-CK_2 W4-CH-S1-4-CK_3 W4-CH-S1-4-CK_7 W4-CH-S1-4-CK_9
Praca studenta poza udziałem w zajęciach obejmuje w szczególności:
Nazwa Kategoria Opis
Kwerenda materiałów i przegląd działań niezbędnych do uczestnictwa w zajęciach [a01] Przygotowanie do zajęć
przegląd literatury, dokumentacji, narzędzi i materiałów oraz specyfiki i zakresu działań wskazanych w sylabusie jako wymagane do pełnego uczestnictwa w zajęciach
Ćwiczenie praktycznych umiejętności [a03] Przygotowanie do zajęć
czynności polegające na powtarzaniu, doskonaleniu i utrwalaniu praktycznych umiejętności, w tym ćwiczonych podczas odbytych wcześniej zajęć lub nowych, niezbędnych z punktu widzenia realizacji kolejnych elementów programu (jako przygotowanie się uczestnictwa w zajęciach)
Zapoznanie się z zapisami sylabusa [b01] Konsultowanie programu i organizacji zajęć
przeglądanie zawartości sylabusa i zapoznanie się z treścią jego zapisów
Ustalanie etapów realizacji zadań przyczyniających się do weryfikacji efektów uczenia się [c01] Przygotowanie do weryfikacji efektów uczenia się
przygotowanie strategii realizacji zadania uwzględniającej podział treści, czynności i ich zakres, czas realizacji oraz/lub sposób pozyskania niezbędnych do jego wykonania materiałów i narzędzi, itp.
Analiza korekt/informacji zwrotnej ze strony NA dotyczących wyników wer. ef. ucz. [d01] Konsultowanie wyników weryfikacji efektów uczenia się
przegląd uwag, ocen i opinii sporządzonych przez NA odnoszących się do realizacji zadania sprawdzającego poziom osiągniętych efektów uczenia się
Opracowanie planu korekty i zadań uzupełniających/korygujących [d02] Konsultowanie wyników weryfikacji efektów uczenia się
przegląd i wybór zadań oraz czynności pozwalających na eliminację wskazanych przez NA błędów, ich weryfikację lub poprawę oraz zaliczenie zadania na, co najmniej, najniższym dopuszczalnym poziomie
Załączniki
Opis modułu (PDF)
Informacje o sylabusach mogą ulec zmianie w trakcie trwania studiów.
Sylabusy (USOSweb)
Semestr Moduł Język wykładowy
(brak danych)