C9550 Advanced Quantum Chemistry and Molecular Spectroscopy

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Čt 12:00–13:50 C12/311
Předpoklady
Absolving of one of the courses C9920 or C5020.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 12 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Cílem kurzu je vysvětlit studentům souvislosti mezi geometrickou a elektronovou strukturou molekul a jejich spektroskopickými parametry.
Výstupy z učení
At the end of the course, students will understand relationships between molecular structure (geometric as well as electronic) and molecular spectroscopy parameters. They will be able to interpret simple spectra rotational, vibrational, electronic and magnetic resonance ones.
Osnova
  • 1. Electromagnetic radiation and its interaction with atoms and molecules 1.1 Electromagnetic radiation. Hollas 2.1 1.2 Absorption and emission of radiation, line intensity. Hollas 2.2 1.3 Line width. Hollas 2.3 1.4 The electromagnetic spectrum and types of molecular excitations. Hollas 3.1 2. Quantum chemical foundations of molecular spectroscopy 2.1 Principles of quantum mechanics Atkins-EN 7.3-7.7, Atkins-CZ 7.2+7.3 2.2 Selection rules for spectroscopy transitions Atkins-EN 9.3+12.2, Atkins-CZ 9.1.3+12.1.2 3. Rotational spectra 3.1 Rotation in two dimensions: a particle on a ring Atkins-EN 8.6, Atkins-CZ 8.3.1 3.2 Rotation in three dimensions: the particle on a sphere Atkins-EN 8.7, Atkins-CZ 8.3.2 3.3 Moments of inertia Atkins-EN 12.3, Atkins-CZ 12.2.1 3.4 The rotational energy levels Atkins-EN 12.4, Atkins-CZ 12.2.2 3.5 Rotational transitions Atkins-EN 12.5, Atkins-CZ 12.2.3 4. Vibrational spectra 4.1 Harmonic oscillator: the energy levels Atkins-EN 8.4, Atkins-CZ 8.2.1 4.2 Harmonic oscillator: the wavefunctions Atkins-EN 8.5, Atkins-CZ 8.2.2 4.3 Diatomic molecule vibrations Atkins-EN 12.8, Atkins-CZ 12.3.1 4.4 Selection rules Atkins-EN 12.9, Atkins-CZ 12.3.2 4.5 Anharmonicity Atkins-EN 12.10, Atkins-CZ 12.3.3 4.6 Vibration-rotation spectra Atkins-EN 12.11, Atkins-CZ 12.3.4 4.7 Vibration of polyatomic molecules: Normal modes Atkins-EN 12.13, Atkins-CZ 12.4.1 5. Electronic spectra 5.1 The electronic spectra of diatomic molecules Atkins-EN 13.2, Atkins-CZ 13.1.2 5.2 The electronic spectra of polyatomic molecules Atkins-EN 13.3, Atkins-CZ 13.1.3 6. The effect of magnetic fields on electrons and nuclei 6.1 Angluar momentum and spin Atkins-EN 8.8, Atkins-CZ 8.3.3 6.2 The spin-orbit coupling Atkins-EN 9.9, Atkins-CZ 9.3.4 6.3 The energies of electrons in magnetic fields Atkins-EN 14.1, Atkins-CZ 14.1.1 6.4 The energies of nuclei in magnetic fields Atkins-EN 14.2, Atkins-CZ 14.1.2 6.5 Magnetic resonance spectroscopy Atkins-EN 14.3, Atkins-CZ 14.1.3 7. Electron paramagnetic resonance (EPR) and nuclear magnetic resonance (NMR) 7.1 EPR g-value and g-tensor Atkins-EN 14.15, Atkins-CZ 14.4.2 7.2 EPR Hyperfine structure Atkins-EN 14.16, Atkins-CZ 14.4.3 7.3 Hyperfine structure – MO relationships for organic radicals Separate study materials 7.4 NMR chemical shift Atkins-EN 14.5, Atkins-CZ 14.2.2 7.5 NMR fine structure Atkins-EN 14.6, Atkins-CZ 14.2.3
Literatura
    povinná literatura
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Fyzikální chemie. Vyd. 1. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, xxvi, 915. ISBN 9788070808306. info
    doporučená literatura
  • HOLLAS, J. Michael. Modern spectroscopy. 4th ed. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2004, xxvii, 452. ISBN 0470844167. URL info
Výukové metody
Lectures (100 minutes a week, 10 minutes break) and homeworks. Voluntary assignments will be given to students every week, can be handed in for correction at next lecture.
Metody hodnocení
(1) Written test in Czech or English (on choice). A sample test will be put in IS in the mid-semester at latest. The percent composition: ca 50% of lecture’s content and 50% of homework content. 6 pages, maximum 10 points for each. A: 60-54 points, B: 53-48 points, etc. (2) Oral part in Czech or English (on choice). 2 pages of the test with the lowest scores will be discussed. Maximum influence of the oral part result on the final grade: Written A or F: no influence. Written B or E: one grade up or down. Written C or D: two grades up or down.
Vyučovací jazyk
Angličtina
Navazující předměty
Informace učitele
http://www.chemi.muni.cz/nmr/radek/C9950/index.html
Vítáni jsou studenti chemických, biochemických i fyzikálních oborů.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.