In het college Kwantumchemie 1 wordt een op de kwantummechanische beschrijving van de moleculaire binding ontwikkeld. Met behulp van een aantal historische experimenten wordt duidelijk gemaakt dat het negentiende eeuwse beeld van atomen/moleculen als ondeelbare entiteiten beschreven door klassieke dynamica (bv. Het ideale gas model) niet voldoende is om de atomaire/moleculaire wereld te begrijpen. De uitkomsten van die experimenten leiden tot het introduceren van “de mechanica van microscopisch kleine deeltjes”, i.e. quantummechanica waarbij volkomen nieuwe begrippen moeten worden geïntroduceerd, zoals het golfkarakter van het elektron, de golffunctie, de Schrödinger eigenwaarde vergelijking en o.a. de onzekerheidsrelatie van Heisenberg.
Vervolgens bestuderen we eenvoudige, exact oplosbare modelsystemen, zoals vrije deeltjes en deeltjes in doosjes (vooral elektronen), waarbij ook het begrip tunnelen aan de orde komt. Daarna worden de microscopische harmonische oscillator en deeltjes op cirkels en bollen behandeld, culminerend in de oplossingen van de Schrödinger vergelijking voor het waterstof atoom, waterstof atoom orbitalen en exacte eigenwaarde energieën. Dit levert een verklaring voor het spectrum van het waterstof atoom en een basis om meer complexe systemen te behandelen.
De berekening van de elektronen structuur van meer-elektronen atomen en moleculen, vereist nog het concept spin en de eisen gesteld aan de meer-elektron golffunctie. Na het invoeren van de Born-Oppenheimer benadering waardoor over moleculen en potentiële energie gesproken kan worden, kan met behulp van een basis set van waterstof atoom orbitalen een benaderende beschrijving van de moleculaire binding gegeven worden. Methodes om de exacte energieniveaus zo goed mogelijk te benaderen zijn hier een essentieel. Met behulp van variatierekening wordt hiervoor de Moleculaire Orbital methode ontwikkeld, die op twee-atomige moleculen wordt toegepast en tevens, binnen een simpele benadering op grotere moleculen. Tenslotte komt nog de alternatieve Valentie Bindingsmethode methode aan de orde, waarmee een duidelijker beeld van individuele bindingen en de vorm van moleculen verkregen kan worden.
De Anorganische Chemie biedt je inzicht in de eigenschappen van elementen en hun verbindingen, gerelateerd aan de opbouw van het 'Periodiek Systeem der Elementen'. Behandeld worden de opbouw van atomen, de structuur van vaste stoffen, opbouw van moleculen, zuren en basen en het element waterstof. Begrippen uit de kwantumchemie worden veelvuldig toegepast.
|