Chemia teoretyczna

Podstawy matematyki, fizyki, termodynamiki fenomenologicznej i chemii kwantowej.

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego):

Wykład 15h

Konwersatorium 15h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 30h

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 1,0

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta):

Przygotowanie opracowań, raportów itd. 30h

Studiowanie literatury 30h

Przygotowanie się do egzaminu 30h

Łączna liczba godzin niekontaktowych 90h

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 3,0

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 4,0

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013:

W1-W2, wykład (egzamin pisemny/ustny), konwersatorium (ocena ciągła lub kolokwia śródsemestralne),

U1-U3, wykład (egzamin pisemny/ustny), konwersatorium (ocena ciągła lub kolokwia śródsemestralne),

K1-K2, wykład (egzamin pisemny/ustny), konwersatorium (ocena ciągła lub kolokwia śródsemestralne).

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV – 18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

W1-W2, wykład (egzamin pisemny/ustny), konwersatorium (ocena ciągła lub kolokwia śródsemestralne),

U1-U2, wykład (egzamin pisemny/ustny), konwersatorium (ocena ciągła lub kolokwia śródsemestralne),

K1, wykład (egzamin pisemny/ustny), konwersatorium (ocena ciągła lub kolokwia śródsemestralne).

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

1. Zespoły statystyczne. Związki sum stanów z funkcjami termodynamicznymi.

2. Rozkład Maxwella-Boltzmanna.

3. Statystyki kwantowe.

4. Obliczanie funkcji termodynamicznych doskonałego gazu dwuatomowego.

5. Pojemność cieplna gazu doskonałego.

6. Kryształ atomowy. Kryształ Einsteina. Kryształ jonowy.

7. Stała równowagi reakcji chemicznej w doskonałej fazie gazowej.

Konwersatorium obejmuje następujące zagadnienia:

1. Podstawowe pojęcia i wielkości stosowane w mechanice klasycznej

2. Przestrzeń fazowa

3. Stan układu w przestrzeni mi i gamma

4. Równania ruchu Newtona, Lagrange'a i Hamiltona. Równania ruchu jednowymiarowego oscylatora harmonicznego.

5. Prawo rozkładu Maxwella i Boltzmanna. Zasada ekwipartycji energii. Pojemność cieplna. Prawo Dulonga i Petita.

6. Postulaty termodynamiki statystycznej.

7. Zespół mikrokanoniczny, kanoniczny i grandkanoniczny.

8. Kanoniczna suma stanów N cząsteczek gazu doskonałego i jej związek z funkcjami termodynamicznymi.

9. Faktoryzacja cząsteczkowej sumy stanów. Równanie stanu gazu doskonałego.

10. Kryształ Einsteina.

1. K. Gumiński, P. Petelenz, Elementy chemii teoretycznej. PWN Warszawa 1989.

2. N. Smirnowa, Metody termodynamiki statystycznej w chemii fizycznej, PWN Warszawa 1980.

3. M.H. Everdell, Statistical Mechanics and its Chemical Applications, Academic Press Inc 1975.

4. A. Szabo, N.S. Ostlund, Modern quantum chemistry, introduction to advanced electronic structure theory Dover Publicatrions, New York 1989.

5. D.B. Cook, Handbook of computational chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1998

6. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN Warszawa 2003.

7. J. Ościk, Adsorpcja, PWN, Warszawa 1983

8. D.W. Heermann, Podstawy symulacji komputerowych w fizyce, WNT, Warszawa 1997

9. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa 1998

10. R.F. Nalewajski, Podstawy i metody chemii kwantowej: wykłady, PWN, Warszawa 2001

11. T.L. Hill, An Introduction to Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley Publishing Company, New York 1960.

W przypadku pozycji angielskojęzycznych na prośbę studenta prowadzący udziela informacji nt. ich dostępności.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013:

WIEDZA

W1. Zna matematykę w zakresie niezbędnym do zrozumienia i opisu w języku

matematyki problemów w wybranych działach chemii (K_W02)

W2. Zna podstawy termodynamiki statystycznej i metod symulacji komputerowych oraz współczesne metody obliczeniowe (K_W09)

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi interpretować właściwości ciał stałych, cieczy i gazów (K_U04)

U2. Potrafi obliczać funkcje termodynamiczne gazu doskonałego (K_U05)

U3. Umie opisać, również ilościowo, szereg ważnych zjawisk powierzchniowych i międzyfazowych (K_U07)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie konieczność dalszego kształcenia (K_K01)

K2. Potrafi sformułować problem i poszukiwać jego rozwiązania samodzielnie, bądź we współpracy z nauczycielami i kolegami, pogłębiając w ten sposób swoją wiedzę. (K_K02), (K_K03)

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV – 18.23/18 z dnia 27 czerwca 2018 r. tj. od cyklu kształcenia 2018/2019

WIEDZA

W1. absolwent zna i rozumie w pogłębiony sposób wybrane fakty, teorie i zjawiska oraz metody z zakresu chemii teoretycznej (K_W01)

W2. absolwent zna i rozumie podstawy teoretyczne z chemii, ma uporządkowaną wiedzę obejmującą kluczowe zagadnienia i główne trendy w chemii (K_W02)

UMIEJĘTNOŚCI

U1. absolwent potrafi zastosować zdobytą wiedzę w zakresie chemii do pokrewnych dziedzin nauki (K_U01)

U2. absolwent potrafi formułować i rozwiązywać złożone i nietypowe problemy z chemii teoretycznej poprzez właściwy dobór źródeł oraz informacji z nich pochodzących. (K_U02)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. absolwent jest gotów do krytycznej oceny odbieranych treści i uznawania znaczenia wiedzy chemicznej w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych (K_K03)