Kemisk bindning

Mål

Kursen avser att ge kunskaper om hur molekylers elektronstruktur och geometriegenskaper bestäms av resultaten från den elementära kvantmekaniska teorin, samt hur molekylernas egenskaper avspeglar sig i elektroniska och strukturella egenskaper hos olika material. Kursen avser att ge studenterna redskap att kunna diskutera kemisk bindning utifrån molekylorbitalbegreppet och att kunna rationalisera orbitalernas utseende och spektra från infraröd- och ramanspektroskopi utifrån symmetrihänsyn, samt förmedla färdigheter i att hantera moderna molekylmodelleringsverktyg. Efter avslutad kurs förväntas studenten kunna:

• redogöra för enkel kvantmekanisk teori och hur denna kan tillämpas för att härleda kvantisering och orbitalbegreppet samt för att utföra kvantkemiska beräkningar
• använda molekylorbitalteori för att förklara molekylers elektronstruktur
• beskriva kovalent bindning i molekyler baserat på molekylorbitalteori
• diskutera olika former av kemisk bindning och deras relevans för materials egenskaper
• utföra enkel datorbaserad molekylmodellering
• tillämpa symmetriargument för att klassificera molekylgeometrier, orbitaler och vibrationsmoder samt för att förklara uppkomsten av elektronisk excitation och vibrationsspektras utseende

Innehåll

Kvantmekanik: Schrödingerekvationen, energikvantisering, vågfunktioner, väteatomen, atomorbitaler, orbitalenergidiagram.

Kvantkemi: diatomära molekyler, molekylorbitaler, kemiska bindningstyperna kovalent bindning, polär kovalent bindning och jonbindning, större molekyler, Hückelapproximationen, beräkningskemi.

Symmetri: operationer och symmetrielement, symmetriklassificering, punktgrupper, karaktärstabeller, tillämpningar på molekylorbitaler, elektronexcitations- och vibrationsspektroskopi.

Laborationskurs där molekylmodellering utförs samt vibrationsspektra undersöks.