K113 Sszerkezetvizsgáló módszerek alapjai Tematika:
A tárgy oktatásának célkitűzése: A molekulaszerkezet leírásának és vizsgáló módszereinek megismertetése a hallgatókkal.
Tantárgyi program:
A kvantummechanika alapelvei. Fizikai mennyiségek és operátorok.
Sajátérték egyenlet, sajátértékek, sajátfüggvények. A Schrődinger egyenlet. A hullámfüggvény Born-féle értelmezése. Szuperpozíció és várható érték. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv.
A kvantumelmélet néhány egyszerű alkalmazása. Haladó mozgás, az egydimenziós dobozba zárt részecske. A harmonikus oszcillátor néhány jellemzõje.
Gömbi mozgás és háromdimenziós forgás: energiaszintek, impulzusmomentum, iránykvantálás, vektormodell. A spin. A hidrogénszerű atomok energiaszintjei és hullámfüggvényei, az atomi pályák. Spin-pálya csatolás. Többelektronos atomok.
Atomipálya-közelítés, elektronkonfiguráció, “Aufbau” elv, Pauli elv, Hund-szabály, szingulett és triplett állapotok. Eredõ spin-, ill. pályaimpulzus momentum, a teljes impulzusmomentum. Clebsch-Gordan szabály.
A molekulák kvantummechanikai leírása. A vegyértékkötés elmélet alapjai és csõdje. A molekulapálya elmélet alapjai. A H2+ molekulaion LCAO-MO modellje. A
-, a - és a -kötések, erõsítõ, gyengítõ interferencia, kötõ és lazító pályák. A második periódus kétatomos molekuláinak termdiagramjai, a felépülési elv, Pauli-féle kizárási elv, Hund szabály kiterjesztése molekulákra. A szekuláris egyenletrendszer általános alakja, a Hückel-féle közelítés és alkalmazása.
A spektroszkópiák általános elvi alapjai. A színkép általános definíciója, a színképek alapvetõ típusai (abszorpciós, emissziós, reflexiós, Raman). Az Einstein- féle átmeneti valószínűségek, az átmeneti momentum és a kiválasztási szabályok. Az állapotok betöltöttsége termikus egyensúly esetén, a Boltzmann-eloszlás. Az abszorpciós színképsáv jellemzõi (hely, intenzitás, szélesség), ezek függése a kísérleti körülményektõl, Lambert-Beer törvény. A diszperziós és az interferometrikus mérési elv összehasonlítása.
Forgási spektroszkópia. A kétatomos molekulák forgási elnyelési és Raman színképe a merev rotátor modell alapján.
Rezgési spektroszkópia. A kétatomos molekulák rezgési elnyelési és Raman színképe a harmonikus oszcillátor modell alapján. A kétatomos molekula rezgési- forgási elnyelési és Raman színképe. A rezgések anharmonikus jellege és ennek következményei. Többatomos molekulák rezgései, descartes-i és belsõ koordináták, normálrezgések, csoportfrekvenciák.
Elektronszínképek. Az elektron-rezgési-forgási színképek fõ típusai, a Frank- Condon elv. Fluoreszcencia, foszforeszcencia, predisszociáció. A fotoelektron spektroszkópiák alapja, a Koopmans-elv. A kiroptikai jelenségekre alapozott spektroszkópiák és alkalmazásaik.
Az anyagi rendszerek mágneses térben. Diamágneses és paramágneses szuszceptibilitás, indukált és permanens mágneses momentum. A mágneses szuszceptibilitás hõmérséklet-függése.
Elektronspinrezonancia spektroszkópia. A g- és a hiperfinomcsatolás.
McConnell egyenletek.
A mágneses magrezonancia spektroszkópia. Larmor-precesszió, NMR- átmenet, relaxációs folyamatok. Kémiai eltolódás, spin-spin felhasadás.
Cserefolyamatok hatása az NMR-spektrumra.
Diffrakciós módszerek. Interferencia rácson. A röntgen-, az elektron- és a neutrondiffrakció alkalmazási lehetõségei.
Az anyagi rendszerek (állandó és váltakozó) elektromos térben. Moláris polarizáció és moláris refrakció. Dipólusmomentum, másodlagos kötõerõk.
Irodalom:
P.W. Atkins: Fizikai kémia II.
K114 Szerkezetvizsgáló módszerek laboratórium Tematika:
A tantárgy oktatásának célja: az előadáson tanultak elmélyítése.
Tantárgyi program:
Rezgési-forgási színképek értelmezése, kétatomos molekula kötéshosszának meghatározása. Festékek elektronszínképének fölvétele és értelmezése a "dobozba zárt részecske"-modell alapján. Kétatomos molekula disszociációs energiájának meghatározása az elektronszínkép értékelésével. Szabadgyökök és átmenetifém- komplexek ESR-spektrumának közelítő és számítógépes értékelése. Szabadgyökök elektronszerkezetének jellemzése ESR-spektrumuk elemzése és Hückel-módszerrel végzett számítások alapján. Elsőrendben felhasadt NMR-színképek értelmezése.
Számítások Hückel és Extended Hückel MO-módszerekkel.
Oktatasi segédanyag: P. W. Atkins : Fizikai kémia II. kötet Peintler Gábor szerk.: Fizikai-kémiai laboratóriumi gyakorlatok Peintler Gábor szerk.: Haladó fizikai-kémiai laboratóriumi gyakorlatok
Sillabuszok a gyakorlatok egy részéhez
