Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
SCIENZA DEI MATERIALI


8

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 56 10 0 149

Periodo

AnnoPeriodo
III anno1 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
01/10/201424/01/2015

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteDiscipline chimiche inorganiche e chimico-fisicheCHIM/028


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. MENEGHETTI MORENOCHIM/02Dipartimento di Scienze Chimiche

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Prof. AMENDOLA VINCENZOAffidamentoCHIM/02Dipartimento di Scienze Chimiche

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

E' consigliato avere superato i seguenti esami: Matematica 2, Fisica Generale 1 e 2, Fisica quantistica.

Lo studente acquisirà i principi della Meccanica Quantistica per la descrizione delle molecole e delle loro proprietà. Su questa base acquisirà i principi delle spettroscopie ottiche e magnetiche e i principi della termodinamica statistica.

Le lezioni saranno frontali anche per le esercitazioni previste. Sarà dato ampio spazio alle domande degli studenti per uno sviluppo guidato della comprensione degli argomenti.

Richiamo delle basi della Meccanica Quantistica e dei sistemi atomici a molti elettroni. Accoppiamento spin-orbita e regole di selezione. Quantomeccanica delle molecole. Approssimazione di Born-Oppenheimer. Teoria Valence Bond per molecole diatomiche omonucleari ed eteronucleari e per molecole poliatomiche␣ Orbitali ibridi. Teoria dell’orbitale molecolare. Principio Variazionale. La molecola di idrogeno. e le molecole diatomiche omonucleari ed etero nucleari. Teoria dell’orbitale molecolare per molecole poliatomiche. L’approssimazione di Huckel. Calcoli quantomeccanici molecolari di campo medio. Approccio di Hartree-Fock. Calcoli semiempirici e ab-inito. Interazione di configurazione come calcoli post HF. Teoria del funzionale densità. Simmetria molecolare. Elementi ed Operazioni di simmetria puntuale. I gruppi di simmetria puntuali e la classificazione della simmetria delle molecole. Rappresentazione matriciale delle operazioni di simmetria. Rappresentazioni riducibili e irriducibili dei gruppi di simmetria. Caratteri e tabelle dei caratteri. Riduzioni di rappresentazioni riducibili. Costruzione di combinazioni lineari di funzioni a definita simmetria.␣ Simmetria di prodotti di funzioni. Integrali che si annullano. Classificazione per simmetria dei moti vibrazionali. Spettroscopie. Teoria della perturbazione indipendente dal tempo e dipendente dal tempo. Interazione con la radiazione elettromagnetica e momenti di dipolo di transizione. Principi delle tecniche di assorbimento, emissione e scattering.␣ Tecniche in trasformata di Fourier. Intensità degli assorbimenti e loro relazione con il momento di dipolo di transizione. Legge di Lambert Beer. Coefficienti di Einstein. Regole di selezione per le transizioni. Livelli energetici rotazionali e regole di selezione per gli spettri rotazionali. Vibrazioni delle molecole diatomiche.␣ Regole di selezione per gli spettri di assorbimento e anarmonicità. Modi normali di vibrazione di molecole poliatomiche. Spettri vibrazionali di assorbimento e Raman di molecole poliatomiche. Spettroscopia elettronica. Struttura vibrazionale e fattori di Frank Condon. Spettri elettronici di molecole poliatomiche␣ Transizioni non permesse e attivazione vibronica. Fluorescenza e Fosforescenza. Principi di azione dei lasers e laser impulsati. Spettroscopie magnetiche. L’effetto dei campi magnetici sugli spin elettronici e nucleari. Energie degli spin nucleari in campo magnetico. Spettrometri NMR. Il chemical shift␣ Origine delle costanti di shielding. La struttura fine dello spettro NMR. Tecniche impulsate in NMR. Accenni alle tecniche NMR bidimensionali. Electron Paramagnetic Resonance (EPR). Struttura iperfine dello spettro EPR e sua origine. Introduzione alla statistica termodinamica. Distribuzione di Boltzman. La funzione di partizione molecolare. Energia interna ed entropia molecolari. La funzione di partizione canonica. Energia interna ed entropia di un insieme canonico. Altre funzioni termodinamiche: entalpia ed energia libera di Gibbs e di Helmholtz. Contributi traslazionali, rotazionali, vibrazionali ed elettronici alla funzione di partizione molecolare. Applicazioni della termodinamica statistica: equazioni di stato e costanti di equilibrio.

L'esame prevede un compito scritto di verifica delle conoscenze acquisite e l'esame orale.

Lo studente dovrà dimostrare di sapere usare i principi della Meccanica Quantistica per descrivere le proprietà delle molecole. Egli dovrà quindi mostrare di sapere applicare queste conoscenze per spiegare l'interazione tra campi elettromagnetici e sistemi molecolari o come si descrivono statisticamente le proprietà di insiemi di molecole.

P. Atkins and J. De Paula, Physical Chemistry 9th edition. : Oxford University Press,

Il testo consgliato contiene anche un buon numero di esercizi che sono indispensabili per la comprensione della materia. Un testo complementare a quello consigliato contiene le soluzioni complete di tutti gli esercizi.