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Chimica Fisica II

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Physical Chemistry II

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Anno accademico 2016/2017

Codice dell'attività didattica
MFN1262
Docente
Prof. Gabriele Ricchiardi (Titolare del corso)
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
2° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
7
SSD dell'attività didattica
CHIM/02 - chimica fisica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti

E' indispensabile aver studiato i corsi precedenti di matematica e fisica.

The student should be familiar with the content of the 1st year mathematics and physics courses.
Propedeutico a
Chimica Fisisca dei Materiali, Tecniche di Spettroscopia e Microscopia.
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Il corso offre un’introduzione alle teorie del legame chimico nelle molecole e nei solidi. A partire dai fondamenti della meccanica e dell’elettromagnetismo classici, introduce il formalismo della meccanica quantistica (limitatamente allo stretto necessario per trattare gli stati stazionari di atomi e molecole). Viene illustrata la risoluzione di alcuni problemi elementari (particelle in potenziali semplici), seguita dalla discussione della struttura elettronica atomica. Viene quindi introdotta la teoria LCAO per descrivere la la struttura elettronica delle molecole, con esempi di applicazione a molecole semplici. Viene introdotta la teoria della struttura elettronica dei solidi. L’obiettivo più generale del corso è quello di fornire una comprensione qualitativa e quantitativa dei principali fenomeni atomici e molecolari di rilevanza per la scienza dei materiali, e di illustrare i principi di funzionamento generali delle tecniche di simulazione molecolari.

The course presents an introduction to the teorie of chimica bond in molecole and solids. Moving from the foundations of classical mechanics and electromagnetism, the formalism of quantum mechanics is introduced (to the extent needed for the treatment of stationary states of atoms and molecules). The solution  of classical elementary problems is illustrated in detail (particles in simple potentials), followed by the discussion of atomic electronic structure. The LCAO theory is then introduced, with examples of applications to several simple molecules. Finally, a brief introduction to the problems arising in the description of the electronic structure of solids is give. Altogether, the general objective of the course is to provide the theoretical basis for a qualitative and quantitative understanding of the atomic and molecular phenomena related to materials science, and to illustrate the working principles of molecular simulation techniques.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Comprensione dei fondamenti quantomeccanici della fenomenologia della chimica generale. Comprensione dei principi fondanti della simulazione molecolare.

Understanding of the quantum-mechanical foundations of general chemistry. Understanding of the foundations of molecular simulations.

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Modalità di insegnamento

Tipologia Insegnamento

Lezioni frontali  48 ore , esercitazioni in aula informatica 12 ore

Frequenza

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. La frequenza ai corsi di laboratorio è obbligatoria e non può essere inferiore al 70% delle ore previste.

 

Lessons, 48 hours, laboratory, 12 hours

Compulsory attendance for lectures in computer room

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto con domande a risposta aperta e problemi numerici. Esempi di domande sono disponibile nel materiale didattico.

 Written test, with questions and problems. Some examples are available in the "Materiale Didattico" section.

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Attività di supporto

Esercizi in aula, esercitazioni in aula informatica, visita a laboratori.

Excercises, computer excercises, visit to the spectroscopy laboratories.

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Programma

- Riepilogo di meccanica classica, eq. fondali del moto, eq. di Hamilton

- Esperimenti fondanti della Meccanica Quantistica (spettri atomici, effetto fotoelettrico, diffrazione di elettroni)

- Introduzione assiomatica alla meccanica quantistica

- descrizione quantomecanica della particella libera (relazioni di indeterminazione, pacchetto d'onda)

- stati stazionari di particelle in potenziali semplici: particella in buca di potenziale infinita monodimensionale e tridimensionale

- interazione di una particella con un gradino finito di potenziale

- oscillatore armonico quantistico

- rotatore libero quantistico monodimensionale e tridimensionale

- atomo di idrogeno

- atomi idrogenoidi

- atomi polielettronici

- teorema variazionale e metodi variazionali

- metodi perturbativi

- la molecola-ione H2+ e i fondamenti della teoria LCAO

- teoria LCAO per molecole semplici

- chimica computazionale

- introduzione generale alle spettroscopie.

- Classical mechanics, fundamentals equations of motion, eq. di Hamilton

- Founding experiments of quantum mechanics (atomic spectra, electron diffraction, photoelectric effect)

- the postulates of quantum mechanics

- free particles (uncertainty relationships, wavepackets,)

- stationary states of particles in simple potentials, the 1-D and 3-D “particle in a box” problems

- interaction of a particle with a potential step

- quantum harmonic oscillator

- free rotors

- the hydrogen atom

- hydrogen-like atoms

- many-electrons atoms

- variational theorem and variational methods

- perturbation methods

- the foundations of LCAO theory and the H2+ molecule

- LCAO theory for simple molecules

- an overview of computational chemistry

- A general introduction to spectroscopies.

 

 

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Testi consigliati e bibliografia

 Dispense fornite dal docente (v. sotto)

 

P.W. Atkins, R.S. Friedman

Meccanica Quantistica Molecolare

Zanichelli, 1983

 

D. Hayward

Quantum Mechanics for Chemists

RSC Publishing, London, 2002

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Orario lezioni

Lezioni: dal 01/03/2017 al 09/06/2017

Nota: Per l'orario dettagliato consultare la pagina "Orario Lezioni"
http://stmateriali.campusnet.unito.it/do/lezioni.pl

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Ultimo aggiornamento: 12/02/2016 10:53
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